基于STEM的创意实践场建设

基于STEM的创意实践场建设为深入贯彻落实立德树人根本任务，我校立足通用技术课程标准与实施STEM教育的理念，围绕“创新设计”和“创意物化”搭建了融合创客教育与创新教育的项目学习活动实践场——通用技术中心，为全面实施真实情境下的项目式学习提供实践保障。济南外国语学校通用技术中心，是按照课程标准中有关实验室功能规划与设备的要求，融合STEM教育理念，围绕创新设计学习与创意物化实践学习的技术实践场。其架构理念参考了MIT的FabLab实验室的相关文献，并结合教学的实际应用做了基于学校校情的创新设计与改进。1.技术实践场功能区域整体规划设计（1）产品设计学习区域：以小组为单位设计工作台，每组人数以6人以下为宜，进行技术设计学习活动。每组至少配置接入互联网的电脑一台，学生能够借助互联网进行创意构思与设计。（2）技术实践操作区：可以与设计学习区域共用操作台，配备基本的操作夹持工具（如台虎钳）和电源接口。教师根据项目学习的需求，布置操作工具，学生以小组为单位进行技术实践操作。（3）常用工具区域：固定区域（工具墙）放置常用加工工具，供学生在技术操作活动过程中，按照产品制作的需求，选用合适的加工工具进行操作。琳琅满目的工具墙，让教室充满技术味道，工具使用的原样交接，能培养学生形成良好的技术实践习惯。（4）作品交流与技术文化展示区域：采用悬挂、张贴、陈列等形式，展示学生技术设计作品、技术发展史、技术创新方法、技术图样、安全操作提示、获奖学生事迹等，营造技术学习氛围，激发学生的学习兴趣和创造热情。（5）过程性成果存储区域：技术设计与实践活动，是一个横跨数节课的项目学习过程，其技术设计产品不可能一节课完成。技术实践场需要配置足够多的收纳空间，用以存放各小组技术实践的过程性成果。（6）大型工具操作区：真实的技术问题解决过程是复杂多变的，单靠传统的加工工具和加工工艺，制作难度比较大。针对此类现象，应设置专门的区域，配置诸如教学用车床、钻铣床、激光切割机、三维打印机等大新型设备，为技术实践提供多种技术选择，让学生获得亲近技术的情感，增强劳动意识。2.文化氛围设计课程是文化的载体，以文化激发学生的兴趣，创设以技术、创新文化为主题的文化氛围，有利于引领学生体会技术魅力，激发创新潜力，提升学生的技术素养和创新意识。主要包含以下内容：（1）构建技术文化走廊。走廊或大厅中技术发展史、科学技术领域突出贡献的人物事迹、典型的连接工艺等，展示技术创新与人、社会、自然三者之间和谐共生的融合关系。（2）规划生产工具、技术产品展区。设置区域展示生产生活中常用的农具、电子产品、机械工具，学生能够近距离的观察、体验，感悟科学技术是如何改变我们的生活生产方式。（3）设置展板展示学生作品和个人事迹。发挥典型创新活动以点带面的辐射作用，利用学生身边的创新故事，让学生意识到“创新，并非遥不可及，人人可为！”。（4）教室常规文化布置。主要包含安全操作提示、技术设计方法、技能操作规范等，从创新思路和实践技能角度，规范学生的行为，安全操作，提高效率。3.功能教室规划及教学设备配置从教学实际出发，立足通用技术学科“技术设计学习”与“技术实践学习”的需要以及学校开展STEM教学的需要，根据不同的功能主题，建设了技术制造实践场、数字化加工实践场、人工智能实践场等主题教室，以满足学生技术实践、创意构思、创意物化的需求。（1）技术制造实践场，按照每5—6人一组分为9～10组，每个教室每组配备不少于1台电脑，满足创意构思的学习需求。与传统的金工、木工教室配置不同，它更像是一个综合体，能够学习内容配置相应设备后，变身为相应主题的功能教室。从课堂学习效果看，技术实践与STEM项目学习过程中，学生会应用到多种工具，也会产生大量的实践废料。理想中的课堂应该是学生根据操作需求，选择工具加工操作，使用完毕后将工具回归原位，同时将产生的下脚料全部清理干净。但实际上，由于学生实际热情高涨，会拖延离开教室的时间，如果下节课有新的学生到来，就很难做到原样交接，因此应配备足够数量的通用技术教室，保证每一个教室不会有连续的班级上课。在济外，每个年级22个班，两个年级同时开课，共配置3间教室。教室的基础的操作工具配置如下：编号名称数量编号名称数量1台虎钳29电动曲线锯22木工锯410电刨13木工线锯411木工刨24羊角锤212丁字尺25热熔胶枪113拉花锯16电烙铁套装114钳子17剪刀115砂带机18锉刀216砂轮机1（2）数字化加工实践场，按6组配置，含3D打印机6台，激光雕刻机1台，3D扫描仪两台。这是一间以3D打印、激光切割等数字化加工方式为主要形态的专用教室。2017年课标中，三维打印与激光切割是学生应该了解或掌握的加工工艺。在现实教学中，如果在每个教室配置三维打印机与激光切割机，其嘈杂的环境无法最大限度的发挥先进设备的功效，因此我们在专用教室集中存放，集中应用，有利于组织教学活动。（3）人工智能实践场，按照6组设计，包含电脑和上百套Arduino元件，每套包含声音传感器、光线传感器、超声波传感器、IC液晶显示屏、直流电机、风扇等数十种电子元件。它主要是围绕以Arduino开源硬件搭建的专用教室。伴随技术学习的深入，除模块2《控制及其设计》部分外，逐渐成为技术设计的常态。新课标倡导的大单元大项目的学习方式，在图形化编程与结构化的开源硬件加持下，产品设计活动能引领技术学习向深入。这样的通用技术学习，就不仅仅是木工与金工的操作实践，而是真正设计技术产品尝试解决生活中的实际问题。由于开源硬件包含的电子元件比较多，体积比较小，且要求学生具备一定的基础，因此不适合在教室中大面积推广使用