基于学生科技创新的《模型》校本课程的开发研究.doc

基于学生科技创新的模型校本课程的开发研究 20103目 录一、课程开发的背景（）（一）科技创新的需要（二）学生发展的需要二、课题研究的理性思考（一）理论依据（二）概念界定（三）建构的原则三、课题研究的设计（一） 研究目标（二） 研究内容（三） 研究方法四、基于学生科技创新的模型校本课程的设计（一）模型校本课程的目标（二）模型校本课程的内容（三）模型校本课程的编写（四）课程开展途径五、课题研究的成效（一）学生的科技素养提高了（二）建构了课程六、课题研究的困惑与展望七、参考文献基于学生科技创新的模型校本课程的开发研究成果摘要：在中小学开设以“模型制作”为载体的模型校本课程，可以使学生在制作模型的过程中，了解事物间的联系、物体的结构、简单的电路原理及机械的工作原理、工具的使用方法，掌握模型的一般制作方法，学会模型制作的一般过程，从而提高科学课程的学习效果。通过“模型制作”的学习，可以使学生运用自己学到的知识技能，解决生活中的一些实际问题，为未来的工程师打下一个良好的基础，有助于提高学生的科技创新能力。经过一段时间的实践研究，学生的动手能力有了很大的提高，学习模型的兴趣不断增加，模型社团成员急剧上升，在各级各类科技模型比赛中，也取得了前所未有的好成绩，同时，我们还开发编写了一套模型校本教材。关键词：校本课程 模型制作 科技创新 开发一、课程开发的背景和意义模型是一个综合性的项目，对于一个优秀的模型制作者，他不仅要有丰富的知识，专业的技能，更重要的是要善于应用工具、了解事物间的联系、物体的结构关系，从而达到举一反三的效果，因此，在中小学开发模型校本课程既是完善学科发展的需要，好是促使学生提升科学、技术素养的需要，更是实现科技创新的需要。（一）科技创新的需要现代学校教育发展的过程中，“头脑奥林匹克”、“未来工程师”等名词越来越多地被广大教师和学生所认识，并在各类科技竞赛中不断地出现，从起初的思维训练到思维创新，发展到如今的未来工程师大赛，越来越多的工程性创新项目进入到广大中小学生的学习和生活中，如：航天器探月归来、机器人排雷、木梁承重、回头小车、动能势能车、工程车搬运等等，此类项目已不仅仅要求广大学生具有模型制作的能力，更重要的是要在原有制作能力的基础上，加入创新的元素，来解决实际问题。（二）学生成长的需要在科学技术日新月异的今天，以科学为基础的变革对人类的生产和生活的影响更加广泛、深刻和迅猛。更需要具备现代劳动意识和现代科学素养，能应对未来社会生活挑战的广大劳动者。“模型制作”是一种实践性很强的实用技术，学生只有通过亲自操作，才能真正认识事物间的联系，物体的结构关系，电路原理及一些简单的机械结构原理，才能真正掌握一些工具的使用方法等。在中小学开发“模型制作”校本课程，可以培养学生的观察力、思考力、动手操作能力，从而不断促进学生形成技术素养、科学素养，乃至科技创新的素养。“模型制作”一直是中小学生的选学内容，由于其技术性强、操作难度较大，因此，广大中小学生在学习过程中，能力得不到很好的发展。在中小学开发模型校本课程，能让广大中小学生在学习科学知识的同时，应用知识，培养自己的能力，更好地解决科学学习过程中的探究性问题。（三）学校科技特色发展的需要我校是西湖区科技先进学校，现正在申报杭州市科技先进学校。学校领导一直非常重视学生科技素养的培养，并有意把它纳入课程进行普及教育。学校目前的模型项目，只局限于模型社团开展，比较单一，涉及学生面较小，但学校比较重视打造科技特色品牌。因此，让模型项目在学生中普及，培养学生动手能力，使用工具的能力，思维创新的能力，适应社会成为一个合格的社会人。有着极其重要的意义，这是贯彻落实“科技兴国”战略的需要；也是推动学生全面素质提升的需要；更是学校特色化发展，可持续发展的需要。如何让学生的动手和动脑能力得到和谐综合的发展呢？我们觉得以校本研究的方式能探索出科技模型教学的新的方法和途径。（四）开展模型教学的意义深远模型是广大青少年非常喜爱的一项活动，常见的有车辆模型、建筑模型、航空模型等。通过不同模型的制作，学生的不仅可以学会使用简单的木工、金工等工具，掌握基本的识图能力，还能掌握某种材料的加工技法，更为重要的是可以使学生学到许多科学知识，养成善于动脑，勇于进取的优秀品质，为今后的终身发展奠定基本。中小学模型项目主要分海陆空三大类，这三大类又分静态和动态两种，主要培养学生使用工具的能力，对物体结构的理解及相关科学知识的运用。在中、小学的劳动与技术教科书中都安排了纸模型、简单的木工模型、电动模型等学习内容，但由于有些作品的制作需要配置相关的工具设备和材料，学校往往由于这方面的储备不足而难以落实对学生的教育。在科学学科中都有有关科技模型制作的科学理论学习。但在学校教学中，学生对模型项目学习的参与面很小，只有少数的学生经过一年或几年的训练，学会了使用工具，学会了模型的结构观察及相关理论知识，并能运用理论的知识和实践的技能进行创新。为了提高学生的科技创新能力,我们有必要在中小学开展模型项目的校本研究。二、课题研究的理性思考（一）理论依据1.建构主义理论：建构主义学习理论提倡在教师指导下，以学习者为中心的学习，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识传授者与灌输者；学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象，建构主义学习环境包含情境、协作、会话和意义建构等四大要素。这一阐述为本课题研究的组织、实施有效课堂教学的策略及教学模式提供了实质性理论支撑。 2教育心理学指出：人的心理受周围环境的影响，课堂教学的气氛对学生的心理状态的影响，主要表现在师生之间和同学之间通过相互感染会改变原来的心理状态，从而使教学效果发生有利或不利的变化。这也是人的心理对外界环境变化的一种能动的反映。 3“有效教学”理论。有效教学理念源于20世纪上半叶西方的教学科学化运动，是“教学是科学还是艺术”之争的直接产物。美国教授加里鲍里奇基于25年的课堂教学研究著成有效教学方法，采用谈心式的方法描述一些有效的教学实例，融教育学、心理学、社会学等学理于教学实践，为世界范围内教学实践的有效改进，提供了宝贵的理论解释和指导。（二）概念界定基于学生科技创新的模型校本课程，旨在通过教师的正确引导、创设良好的学习环境，指导学生看图、识图，认识模型，科学地使用工具制作模型，掌握一般模型的制作方法，理解模型的结构特点及电子类模型部件的功能，进一步实现模型的重组与创新，完成目标任务，激发学生学习的兴趣，培养工程师型的未来人才。1模型制作中小学“模型制作”是指认识模型的基础上，理解模型的结构，根据图纸，科学合理地使用工具，掌握一般模型的制作步骤，完成模型整体的拼装，培养学生的思维能力和动手能力。2.校本课程校本课程开发简单地说就是学校按照自己的教育理念对学校部分课程进行不同程度或层次的设计和开发。有利于学校的课程设置具有鲜明的个性和特色，也是新课程改革的一个重要方面。由于校本课程资源的价值在于是否满足学生、教师和学校发展的需要及满足的程度，在于是否引导教师和学生真正从基于教科书的教学走向基于资源的教与学。因此，在模型项目的“校本教材”开发中，我们遵循的原则是基于学生发展、基于课程标准、基于学校特色、基于教师专长，采用整合、拓展、新编教学材料或设计教学活动的方式，在校内实施并建立内部评价机制。3“校本化”的科技创新的模型制作学习学校“校本化”的科技创新模型制作，为学生提供了专业的学习环境，适合各年龄段学生制作的模型材料：有培养动手能力的普及级模型，也有培养学生看图、识图、制图能力的提高级模型，还有培养学生创新能力的实用型、任务型模型，其特点是涵盖面广，系统性强，技能要求高，实用性强。三、课题研究的设计（一）研究目标（1）建立本校中小学航海模型阶段分要求教学体系编入校本课程。（2）建立校中小学车辆模型教学内容体系分阶段分要求编入校本课程。（3）建立本校中小学航空模型教学内容体系分阶段分要求编入标本课程。（4）建立本校中小学建筑模型教学内容体系分阶段分要求编入校本程程。（二）研究内容（1）中小学模型教学内容体系的现状分析（2）中小学模型教学内容的选择（3）中小学模型教学的组织（4）中小学模型教学内容体系框架的构建和内容的表述（三）研究方法本课题通过调查研究了解现状，采取文献研究对影响内容体系构建的因素和内容选择组织的原则进行分析，由此基础上进行研究。采取的研究方法有调查法、文献研究法、实验法。四、基于学生科技创新的模型校本课程的设计中小学模型课程的开发，我们主要根据科学学科的教学内容，和学生的年龄特征以及科技类竞赛的要求，设计安排了从简单的海、陆、空模型和建筑模型的制作，到利用模型元件进行重新组合，以实现创新目的为主要内容，达到学以致用的教育目的，我们还安排了“主题创新”的内容。课程目标设计以培养学生识图作图的能力，拼装制作的能力，科学使用工具的能力，在玩中学、赛中学，激发学生学习模型制作的兴趣，提升制作水平，开启学生创新的意识。课程设计是一项涉及面比较广的工作，在进行校本课程设计前，作为教师应该对课程设计的基本方法和程序有一个把握。模型校本课程的开发，我们主要运用的是美国早期的课程专家拉尔夫泰勒的课程设计原理。把教育目标、课程内容、教学形式、课程评价等主题列为课程设计研究范畴。确定教育目标选择课程内容课程评价组织课程内容泰勒原理：课程设计的内容和过程（一）模型校本课程的目标教师要在对学生状况进行分析的基础上，根据本学科要达到的目标，从知识技能、能力方法和情感、态度、价值观等纬度去考虑确定目标。目标要尽量贴近学生的实际。课程总目标：把学生培养成会动手：培养学生模型制作的基础知识、实际操作能力，提高学生识图、制作能力；勤动脑：开发学生智力，激发学生深入探究科学技术的兴趣；能合作：培养学生速度、效率、团结协作等科技技术学习意识的技能性人才；会应用：培养学生在原有技术原理、结构原理的基础上进行重新组合、大胆创新的能力。具体目标：通过课堂、社团学习活动，培养学生的模型制作基础知识、实际操作能力，提高他们的实验技巧和灵敏的动手动脑能力，还能在对模型进行分解、重组、创新或增加功能的过程中开发智力，提高他们的创新能力，同时，通过模型制作实践活动，使学生深切体会到速度、效率、团结协作等要素在学习中和今后的工作中的重要性。中小学“模型制作”的学习，主要是通过航海模型、车辆模型、航空模型、建筑模型的拼装和设计，考察学生对模型的理解能力和动手能力，灵活运用模型制作理论知识解决实际问题的能力，进而培养和提高学生自己设计并完成主题类创新的能力。要正确拼装各种模型，需要学生认识各种模型器材，了解各种器材的原理及用途，读懂图纸，并按照一定的步骤进行拼装。因此，在中小学模型课程目标设计时必须考虑以下几点。1.知识技能目标：了解模型制作的一般过程；懂得模型的结构原理；认识各类模型构件的用途；掌握各种工具的使用方法。不同的模型有不同的制作方法，懂得模型的结构，认识各类模型构件的用途对模型的制作非常重要，在模型制作过程中掌握各类模型构件的用途是一个充分必要条件。2.方法情感目标：学会识图本领；培养解决问题的能力；形成合作创新意识。为了使学生掌握一定的“模型制作”技术，我们要采取自主操作与合作探究相结合的活动方式。培养学生学会读图是关键，在学习中不是一味地模仿制作，而更强调运用技术去解决问题。（二）模型校本课程的内容课程内容是校本课程开发的中心工作，其基本价值取向要以学生的发展为本，注重学生的差异，针对学生需要和兴趣，生活和经验选择内容，作为开发的教师要明确课程内容是学科知识性质还是实际经验性质，是思变性质还是应用性质等。“模型制作”学习内容选择是符合学生和年龄特征和经验基础，便于学生的主动学习和技术探究，有助于学生掌握基本的知识与技能，形成科学的方法与能力。对中小学生来说，他们的模型制作知识技能有限，运用工具能力一般，因此，在模型校本课程内容选择时我们主要分基础内容和拓展内容两个方面。1、基础内容：航海模型：看图制作“乘风号”水陆两栖船、看图制作“空气动力船”；车辆模型：看图制作“F-1空气动力车”、看图制作“大轮车”；航空模型：看图制作“手掷飞机”、看图制作“橡筋动力滑翔机”；建筑模型：看图制作纸质别墅模型。基础内容涉及到的船、车、飞机、别墅模型是最简单的海、陆、空、建筑模型制作，是每一个学生都要学会的技术，在这些模型的制作过程中，显示了模型的结构，零部件的用途，简单的电路，工具的使用及模型的工作原理。为学生今后的设计、创新打基础。2、拓展内容：航海模型：设计制作“纸船承重” “打捞沉船”、；车辆模型：设计制作“橡筋动力负重车”、“太阳能遥控车” 、“排雷机器人” ；航空模型：“线操纵特技飞机”飞行与维修；建筑模型：“绿野仙踪”别墅模型的场景设计与制作。拓展内容的安排，主要增加了设计制作的内容，突出培养学生运用所学的知识与技能去解决实际问题，提升学生的合作精神和创新能力。具体教学内容安排如下：“九年一贯”模型校本课程设计年级校本教材内容六年级（上）1、手掷飞机制作2、橡筋动力滑翔机制作3、纸质别墅模型制作六年级（下）1、“乘风号”水陆两栖船制作2、大轮车制作3、绿野仙踪制作七年级（上）1、空气动力船制作2、F-1空气动力车设计制作“纸船承重”设计制作“橡筋动力负重车”七年级（下）线操纵特技飞机飞行与维修绿野仙踪别墅场景设计与制作八年级（上）设计制作太阳能遥控车设计制作打捞沉船八年级（下）设计制作“排雷机器人”注：带为拓展内容（三）模型校本课程的编写校本课程的学习材料比较广泛，可以是精心组织的，也可以是来源于生活和学生经验的比较原始的材料。学习材料可以是成形的如教科书或讲议，可以是活页或连续的出版物，也可以是复印资料、实物、电子影像资料等。经过一年多的实践和研究，我们主要以活页的形式编写了适合68年级学生学习的模型校本课程教材，分“航海模型”、“车辆模型”、“航空模型”、“建筑模型”四部分内容。通过实践探索，积累了较丰富的教学设计、案例反思等文本资料。1、模型制作的基础：教材分了解模型的方式-模型图纸、做模型的材料、做模型用的胶水、做模型的工具四个部分，图文结合，有绘制图和实物图等。教材在编写时，重视图纸的种类分析，各种材质材料的介绍，各种胶水的名称及用途介绍，各种工具的认识及使用方法等。为学生开始模型制作前做足了准备。2、航海模型教材：教材内容编排分模型介绍、工具准备、制作步骤、胶水使用方法等。教材编写时，主要选择了“乘风号”水陆两栖船和空气动力船两部分，其中，水陆两栖船除了要拼装船体外，还要求学生安装电路，空气动力船在学生原有对船的认识的基础上，自制船体的各个部件，自行用胶水进行组装，同时要求自己设计电路。强调的是学生对刀的运用，胶水的运用，渗透对学生焊接技术的培养。3、车辆模型教材：本部分教材内容编排分模型介绍、工具准备、制作步骤等部分，注重学生对车辆模型结构的理解，及各元件的用途的掌握，以达成重组创新的目标。在编写时，主要选择了F1空气动力车、大轮车、太阳能遥控车和排雷机器人等内容。强调的是学生在了解车辆种类、结构、原理、制作方法的基础上，掌握一定的结构原理和电子原理，进行重新组合，大胆创新，最终达成竞赛要求或工程目标，渗透对学生创新能力的培养。4、航空模型教材：本部分教材内容编排分工具准备、制作步骤和试飞调整三个部分。注重制作的精细度、飞机的调试方法。教材编写时，主要选择了手掷飞机、橡筋动力滑翔机、电动线操纵特技飞机飞行与维修等。强调的是学生通过对飞机结构的研究，飞行原理的了解，进一步了解电动飞机的工作原理，电路情况，从而实现电动线操纵飞机的排障与维修。 5、建筑模型教材：本部分内容编排分模型介绍、工具选择和制作步骤三个方面，注重结合房屋建造的技术原理，对模型的部件进行拼装。本部分教材编写时，主要选择了纸质房屋制作和绿野仙踪别墅模型制作两部分的内容。强调的是学生通过对房屋结构的认识，周围环境的布局的了解，掌握胶水的使用方法，渗透建筑结构美学及环境艺术美学。（四）模型校本课程的组织形式校本课程实施的组织形式是多样的，开放的。教师教学策略的选取不仅要根据课程的性质和学生的特点，也要根据自身的特点，形成具有个性特征和感染力的教学策略。一般提倡具有灵活性的分组教学和个别化教学。学习方式的设计应该给学生较大的选择性和灵活性，小组合作、探究学习、实践操作等都应该得到重视。教师要鼓励学生选择合适自己的学习方式。由于学生的兴趣、特长的不同，对“模型制作”技术掌握的程度是不一样的。因此，在模型校本课程教学时，我们主要分普及组和提高组，活动形式是在做中学，在赛中练。在集体教学中有竞争、有互学、有游戏、有合作、有竞赛，让孩子在轻松愉快的环境中学习，互相交流，资源共享。1做中学：每个学生都要亲手操作拼装普及型的模型；每个学生都要亲历简单模型的制作，会看模型制作的图纸；每个学生都要学会解决简单电路的问题。“做中学”是一种良好的技术教育活动模式，活动中更强调孩子的亲身参与和动手操作。它充分调动一切因素让孩子在玩中乐、玩中学、玩中思的过程中学会技术，善于运用技术解决问题。2赛中练：对于静态模型，要求每个学生根据图纸，合理完成模型制作，最后根据竞赛规则进行外观评比。对于动态模型，除了要求学生在规定时间内完成模型制作以外，同样要在规定时间内调试好模型，根据竞赛规则进行竞时、竞速。对于提高级模型的制作要求学生独立或合作设计、制作，根据竞赛规则进行比赛。中小学生活泼好动，喜欢争强好胜，竞赛最能激发他们的学习兴趣。课堂教学中适时适度采取竞赛活动，为学生创设一个竞争和成功的机会，既有利于消除学生对学习电子理论的枯燥感，同时又能激发学生的学习兴趣。（五） 模型校本课程的评价任何一门课程的设计，我们都要考虑评价的方向和理念，评价的具体方法。我们要思考如何通过评价促进学生的发展，如何通过评价促进本课程的完善。模型课程评价目的是为了鼓励更多的学生喜爱学习模型制作，鼓励学生发明创新，喜欢用学到的知识去解决生活中的实际问题。因此对学生学习效果的评价采用过程性评价和结果性评价相结合的方式，有老师的评价，也有学生的自我评价和学生之间的相互评价。对于在各级各类比赛中获奖的学生实行免试制，鼓励发展个性特长。1过程评价：纪录每节课学生学习任务完成的情况；纪录每节课学生学习准备、课堂纪律情况；纪录每节课与同学合作情况。过程性评价主要从学生的学习态度和学习效果两个方面展开，目的是促进学生重视平时每一节课的学习，如果三次不带学习材料或上课不守纪律，将影响期末的情感态度等级考核（不能评优）。如果平时的学习效果很好，期末的考核可以免考。提高单位时间的学习效益。2结果评价：请学生按模型图纸的要求，合理精准备地完成模型制作；请学生安模型的工作原理，将模型调试到最佳状态；请学生按老师提供的任务，合理设计制作模型。结果性评价注重的是学生的规定制作和创新技能的培养和发展。根据学生学习的差异性，考核的内容也分层次性，可以选择普及类模型制作的技能考核，也可以选择有挑战性的主题类创新模型的设计与制作。（评价标准参照各级比赛要求）（六） 模型校本课程的实施 时间是课程设计的重要因素，课程的课时分配都要有固定的课时表。课程实施也需要空间，如专用教室、学校其他空间设施等。其实，空间和环境涉及的是课程资源的广度。为了使模型校本课程能有效实施，根据学生的知识储备，我们主要是基于科学学科在六、七、八年级进行分年段的开设，每个学期安排34课时教学时间。这样使学生的“模型制作”学习既有基础性，又有连贯性。1课时安排：六年级每个学期安排4课时学习普及类模型的制作；七年级每个学期安排4课时学习，以巩固制作技术和模型原理，实现简单的主题类模型创新实践；八年级每个学期安排4课时，进行提高级模型的主题创新活动。在不同的年段安排不同的难易度、不同学习量是考虑到学校九年一贯制的办学特色，特别是六年级到初中的中小衔接研究，启蒙阶段学习内容不宜太多、太难；六年级安排内容相对简单一点，主要是以打下扎实的制作技术基础为目标，而且六年级的学生学习压力相对比中学要小一点，因此要求上可以更高一些。七年级安排4课时，内容以从技能巩固到技术创新为主；八年级安排4课时，内容以提高级模型的创新为主。2时空利用：利用社团兴趣活动时间开展学习；利用各类比赛、集训时间开展学习。把“模型制作”学习课程化，在科技课里学习，能保证课程的有效普及实施，使每个学生都有机会动手学习模型制作技术。利用社团时间拓展学习，可以满足有特长兴趣的学生的学习需求。而各级比赛，集中强化训练，不但能提升学生的“模型制作”技能和水平，也促进我们去不断改进教学方法，提高平时教学的效益。五、课题研究成效经过三年多的研究，编制了适合六、七、八年级学习的模型校本教材。课程的开发实施促进了学生科技素养的提升。（一）激发了学生模型学习兴趣“模型制作”学习项目在中小学进行了几个学期的操作。学生学习模型制作的兴趣是空前的高涨，由于喜欢，学校不得不将原来的“三模”社团进行整理，拆分为海模社团、车模社团、空模社团和建筑模型社团等专项社团，成员由原来的25人，发展到现在共有社团成员近100人，还有很多学生还没能报上。从目前情况分析来看，学生一直都非常喜欢学习“模型制作”，而且随着这个学习内容在