1、STEAM教育理念下校本課程的開發(fā)以小學3D打印課程開發(fā)為例摘要：近年來，我國大力地發(fā)展創(chuàng)新事業(yè)，力求從一個人口大國轉變成為集聚創(chuàng)新人才的大國。如此一來，如何 為國家培養(yǎng)和輸送大量的創(chuàng)新人才便成為了教育領域值得去研究的一個重要課題。培養(yǎng)創(chuàng)新人才的首要任務是培養(yǎng) 人的創(chuàng)造性思維。如何培養(yǎng)人的創(chuàng)造性思維成為當今學者研究的熱點。STEAM教育重視培養(yǎng)學生綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能 力。而3D打印技術是教育領域的一門新興技術，對培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新意識、動手能力以及合作意識等有著重要的作 用。目前許多學校都相繼開展3D打印校本課.程的開發(fā)工作，將STEAM 教育理念融入3D打印課.程，以便更好地培養(yǎng)創(chuàng) 新人才。關鍵

2、詞：創(chuàng)造性思維；STEAM教育；3D打印課.程隨著信息技術的快速發(fā)展，互聯網已經得到普及， 不管是生活、學習還是工作都需要借助網絡，網絡成為 人們表達觀點、交流情感、分享智慧的平臺，人們已經進 入“互聯網+ ”時代。在“互聯網+ ”時代，提倡技術與教 育全面融合，技術為教育的發(fā)展提供強有力的保障，教 育的發(fā)展又會推動技術的發(fā)展，提倡創(chuàng)新驅動發(fā)展。近年來，中國大力發(fā)展素質教育，希望培養(yǎng)大量的 創(chuàng)新人才，力求成為一個科技強國、創(chuàng)新大國。各校積 極響應，開展素質教育。然而，素質教育的發(fā)展比較緩 慢，未達到預期的效果。究其原因源于一些傳統教育理 念已經阻礙了教育的發(fā)展，成為推進素質教育的絆腳 石。由于

3、中考、高考及升學的壓力，過于重視分數和成 績“重主科輕副科忽視小科”等因素影響，教師普遍關 注知識的傳授，忽視對學生能力培養(yǎng)、思維培養(yǎng)和情感 教育，不利于素質教育工作的開展?！翱鐚W科創(chuàng)新”是一個新興詞，是教育領域研究的熱 點。STEAM與跨學科創(chuàng)新有關，強調不同學科之間相 互融合，將知識的獲取、工具的選擇與創(chuàng)新生產進行有 機統一將STEAM教育引入課堂教學，在教學中滲透 STEAM，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，提高創(chuàng)新能力和綜合素 養(yǎng)，引導學生形成正確的價值觀，從而促進學生的全面 發(fā)展。校本課程是學校課程體系必不可少的組成部分，它 在強化素質教育、凸顯學校特色、滿足學生個性發(fā)展等 方面發(fā)揮著重要作用。

4、校本課程建設是培養(yǎng)學生全面 和諧發(fā)展和個性健康成長的必經之路，是促進教師專業(yè) 發(fā)展的重要途徑，是彰顯學校文化特色的有效方式，它 在學校課程建設中占有舉足輕重的地位氣將STEAM 教育與校本課程融合，促進學生個性發(fā)展、全面發(fā)展，推 進素質教育事業(yè)蓬勃發(fā)展。文章首先分析了 STEAM的內涵及特征，其次分析 了校本課程開發(fā)的內涵、特征、意義、基本原則及程序， 最后在STEAM教育理念的指導下，針對石家莊市華興 小學四五年級的學生開展3D打印校本課程的開發(fā)活 動。 .STEAM 教育STEM 教育余勝泉等人認為，STEM是科學(Science)、技術(Technology) 、工程(Engineeri

5、ng)和數學(Mathematics )四門學 科的簡稱，強調多學科的交叉融合。STEM教育并不是 科學、技術、工程和數學教育的簡單疊加，而是要將四門 學科內容組合形成有機整體,以更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新 精神與實踐能力L3JOSTEM的出現打破了學科之間的界限，改變了傳統 教學理念，學生需要運用科學、技術、數學等多門學科知 識解決真實生活情境中的問題，從而培養(yǎng)學生綜合能力 和問題解決能力。STEAM 教育2006年，美國弗吉尼亞科技大學教授Yakman及其團 隊在研究綜合性學習時提出了 STEAM教育，在STEM教 育的基礎上增加了藝術(Art)，包含人文藝術科目在內 的更廣闊的領域，幫助學生從

6、更廣泛的視角來認識不同 學科之間的聯系，培養(yǎng)其綜合知識的運用能力囹。近年來，STEAM教育理念在我國愈來愈受到關注和 重視，北京清華大學附中、人民大學附中、上海中學、上 海外國語大學附中等在內的600余所中學都在開設 STEAM教育課程。同時，STEAM教育培訓機構也在日 益增多，可見，STEAM 正在席卷全國。與傳統教育相比，STEAM教育突出的特征有以下幾 點。（1）將學習與現實世界聯系起來，解決真實生活情 境中的問題。（2）注重學習的過程，而不是體現在試卷上的知識 結果。（3）跨學科融合四，改變傳統單一學科的運用。（4）激發(fā)學生的學習興趣。學生們自己動手完成他 們感興趣的、并且和他們生活

7、相關的項目，從過程中學 習各種學科以及跨學科的知識，取代傳統的課堂講授。（5）以基于項目的學習、基于問題的學習和任務驅 動法為主要教學方式。（6）注重學生綜合素養(yǎng)、問題解決能力和創(chuàng)新能力， 以培養(yǎng)創(chuàng)新人才為主要目的。傳統教育受教育觀念落 后、教學思想滯后、應試考試制度等因素影響，學校過分 關注升學率和成績，教師將精力和時間都放在知識點的 講解上，未留給學生思考的空間，忽視了對學生質疑能 力、自主學習能力、合作能力和探究能力的培養(yǎng)，忽視了 對學生情感態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)。二、校本課程開發(fā)（一）校本課程的概念及特征校本（school-based），意為“以學校為本“以學校為基 礎”，有三方面的含義：

8、為了學校、在學校中、基于學校L6JO校本課程是由學校負責開發(fā)、編訂、審核以及確認 課程，所有流程完畢后，校本課程可以直接投入到正常 的課堂環(huán)境中進行使用。同時校本課程與國家課程可 形成強烈的對比，校本課程的設定基本都以校內對于知 識文化的理解為主導，具有絕對的校園文化屬性氣校本課程的主要特征有以下幾點。以學校為單位由教育行政和研究單位組織、指導，課程的開發(fā)者 主要是學校教師，而不是課程專家。凸顯地方文化差異和學校辦學特色校本課程開發(fā)需要考慮地方文化特色、學校辦學理 念、教學條件和學生需求等因素。如鄆州李河口校本課 程一一生命-安全、東阿中學校本課程一一飛舞的中 國紅一一剪紙等課程。滿足學生個性

9、化需求學校開發(fā)旨在發(fā)展學生個性特長的、多樣的、可供 學生選擇的課程，學生根據興趣、特長自行選擇課程。（二）校本課程開發(fā)的意義校本課程開發(fā)是以學校為基地進行課程開發(fā)的開 放民主的課程決策過程，即校長、教師、課程專家、學生 以及家長和社區(qū)人士共同參與學校課程規(guī)劃、實施和評 價的過程。彌補國家課程開發(fā)模式的不足改變校校同課程、師師同教案、生生同課本的現象。發(fā)揮校本課程開發(fā)的優(yōu)勢校本課程更具地方特色、更加符合獨特的地方環(huán)境 和教育需求；能體現學校的辦學特點；教師能夠獲得工 作的滿足感和成就感；能發(fā)展學生的興趣與特長；能充 分利用學?，F有的人力、財力、物力、信息和時間，提升 學校的整體育人功能。（三）校

10、本課程開發(fā)的基本原則校本性原則體現學校的辦學特色、學校的師資特點以及學生對 課程的特殊需求。時代性原則與社會發(fā)展、社會問題、國家政策緊密聯系?；パa性原則對國家課程、地方課程進行擴展、補充?？尚行栽瓌t學?？梢蕴峁┫鄳娜肆?、財力及政策支持，保證 課程的順利實施。開放性原則校本課程的開放性主要表現在以下兩方面：第一是 課程學習場所的開放。學生學習的場地并不僅僅只限 于學校和教室，還包括學生自身的家庭、社區(qū)以及公園 等公共文化場地，為學生開闊眼界提升空間；第二是學 生學習形式的開放圓。學生可以參加興趣小組、評比活 動等。（四）校本課程開發(fā)的基本程序組織建立成立課程開發(fā)委員會或相應的工作小組。成員由

11、校長、教師代表、學生代表、校外課程專家、家長代表及 社會人士代表組成，負責對校本課程開發(fā)工作進行宏觀 調控與指導，把握校本課程開發(fā)的方向，審查校本課程 開發(fā)方案，對校本課程的實施情況進行檢查、評價，給 教師和學生以反饋。情景分析對學生需求、校內外課程資源進行分析。對學生的 需求進行調查，可采用問卷法、訪談法及觀察法等多種 方式。對校內外課程資源進行分析可采用SWOT分析 法。利用SWOT分析法將組織內外環(huán)境所形成的優(yōu)勢、 劣勢、機會和威脅等羅列出來，依照矩陣形式排列，然后 用系統分析的思想，把各種因素相互匹配起來加以分 析，從中得出一系列相應的結論。表1為筆者提供的校 本課程開發(fā)的SWOT分析

12、矩陣。表1校本課程開發(fā)的SWOT分析矩陣因素S（優(yōu)勢）W（劣勢）0（機會）T（威脅）地理環(huán)境硬件設備教師資源行政人員學生狀況家長配合社區(qū)參與地方資源（1）設計階段根據課程開發(fā)委員會或相應的工作小組審定的項 目，組織教師及有關人員進行項目或專題設計。第一步：落實項目開發(fā)的分類?？刹扇≌袠酥?、自 薦制、小組承擔制等方法。第二步：組織開發(fā)人員學習校本課程綱要。第三步：具體進行校本開發(fā)材料的撰寫。第四步：課程開發(fā)委員會或相應的工作小組審查并 通過綱要。（2）具體實施可采用講座式、自學式、研討式、體驗式及實踐式等 多種方法。（3）評價與改進評價內容要全面，評價主體多元化和評價方式多樣 性。根據反饋進行修

13、改、完善校本課程。三.STEAM教育理念下“小學3D打印課程”設 計與開發(fā)筆者參與了石家莊市華興小學華興號3D次列車 3D打印課程的設計與開發(fā)，在實踐的基礎上，不斷反 思、修改，歸納總結出適合小學3D打印課程的主要內容 和可行的課堂設計主要框架，為開發(fā)小學3D打印教學 提供一些借鑒。（一）課程開發(fā)的需求分析地域文化石家莊市華興小學位于河北石家莊市裕華區(qū)，是一 所公辦小學。以素質教育為重點，形成了以“學習、創(chuàng) 新、協作、競爭、民主”為特征的華興校園文化。辦學條件石家莊市華興小學建于1999年9月，占地面積7000 平方米，現有在編教師50人，其中中學高級教師1人，小 學高級教師18人，一級教師2

14、5人，大專以上學歷有44 人，教學班24個，在校學生1300人，但全校只有一位信 息技術教師。學校配備七臺3D打印機供學生使用。辦學理念“創(chuàng)一流校風、育一流人才、出一流質量、建一流環(huán) 境”是華興小學的辦學目標；堅持“能力第一”“質量第 一”“育人第一”的辦學宗旨。學校在培養(yǎng)學生人文精神 的同時注重實踐能力的發(fā)展，真正將“素質教育”落實到 實處。因此，“3D打印校本課程”的開發(fā)是校園建設趨 勢之一。學校內外部環(huán)境分析“加強特色學校建設，加強數碼校園發(fā)展”在課程文 化建設中注重校本課程建設，學校在之前已開發(fā)書法、 攝影等相關文化特色類課程，但是操作技能類校本課程 受多種因素（時間、師資、技術等）影

15、響未能開展?？傮w 而言，硬件設施較好，缺乏軟件資源。學生方面，他們接 受各種信息的渠道更加多樣化、更加方便，接觸更多的 新事物；另一方面，他們也正是對各種新事物充滿好奇 并樂于探究的階段，對3D打印相關知識特別是立體幾 何有了初步的認識，這對他們接下來的學習是有利的。隨著教育信息化的到來，3D技術在教育教學中廣泛 應用。許多中小學都引進3D技術設備并配備專業(yè)教師 進行教授，將此類課程在校園內開展較好真正做到培養(yǎng) 學生動手能力和創(chuàng)造思維。（二）教學目標的制定課程目標的制定是校本課程開發(fā)的關鍵環(huán)節(jié)，影響 著校本課程開發(fā)的方向，是校本課程開發(fā)成功與否的關 鍵因素，因此想要開發(fā)一門校本課程，就需要制定

16、科學 合理的課程目標。課程定位小學3D打印課程屬于技能性拓展型課程，其學習 過程屬于探究型學習9。在設計3D打印課程教學時，需 考慮各年齡段學生的實際情況。通過對任課教師訪談， 了解學生的基本情況和課程安排。通過對學生發(fā)放問 卷和訪談了解學生的原有認知水平、興趣、需求，確定課 程目標。根據皮亞杰認知發(fā)展階段論，小學生處于具體運算 階段（712歲），此階段的學生能根據具體的事物、物體、 過程來進行思維或運算。小學生好奇心強，思維發(fā)散，活 潑好動，喜歡動手操作。因此，小學3D打印教學應側重 于培養(yǎng)學生的感性認識、想象力和動手操作能力，使用 任務驅動教學法和項目教學法以激發(fā)學生的興趣，通過 讓學生設

17、計、打印與展示作品，使學生獲得成就感和自信 心，以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，提高教學效果的目的。課程總體目標學生拓寬知識面，了解3D打印的裝備結構與設計 原理，及相應的3D打印方法及其應用。通過本課程的 實踐教學，使學生了解3D打印的相關知識，通過講授三 維模型制作的原理、操作技術、創(chuàng)作流程以及各類建模 方法，激發(fā)學生對3D打印的興趣，培養(yǎng)學生的想象力與 創(chuàng)造力。課程具體目標知識與技能目標：認識3D打印，了解3D打印基本操 作流程；學會在教師的指導下簡單使用3D打印機；掌握 3D One建模軟件的基本操作，能利用軟件設計三維模 型。過程與方法目標：通過與其他學科整合，培養(yǎng)學生 的發(fā)散思維，促進學生

18、的全面發(fā)展；培養(yǎng)學生的溝通交 流的能力、團結協作的精神以及團隊合作意識；引導學 生了解3D打印的用途，學會運用所學知識與技術解決 實際問題。情感態(tài)度和價值觀目標：通過與具體學科結合的情 境學習，激發(fā)學生對各學科的學習興趣；培養(yǎng)學生的動 手能力、想象力與創(chuàng)造意識；體驗設計、打印作品的過 程，增強自我成就感，樹立家鄉(xiāng)自豪感。（三）課程內容的組織內容選擇校本課程需要綜合多學科知識，凸顯學校特色，與 地域文化結合。學生在學習3D打印知識的同時，感悟 家鄉(xiāng)文化，提升家鄉(xiāng)自豪感?；诖?，我們以石家莊的 火車文化為背景，設計以“火車”為主題的3D打印課程， 課程內容由淺入深、由簡到繁，逐步增加難度。課程模塊

19、課程分為5個模塊：模塊一：3D打印技術基礎知識。此模塊主要講解 3D打印技術的定義，特點，3D技術的應用領域及應用的 軟件。模塊二：3D One軟件及實踐操作。這是所有模塊 中的重點和難點，在這個模塊中，教師將講授3D One建 模軟件，讓學生了解軟件的界面、功能等一些基礎知識， 并且通過本模塊的學習讓學生學會軟件的基本操控，掌 握如何建模及常用技巧，學生設計一些模型。模塊三“火車”主題活動學習。教師給定主題“火 車”，提供相應學習資源，供學生學習和參考。學生自由 結組，制定計劃，分派任務，設計模型，打印作品。模塊四：作品展示。由小組代表進行本組的作品闡 述，其他小組成員根據評價量表進行打分，

20、師生共同點 評，評選出優(yōu)秀作品進行獎勵。模塊五：活動總結。學生書寫本次活動心得與收 獲，教師做最后的匯報總結。（四）課時安排校本課程開設的第一階段，共設計16個學時，為期 一學期，四五年級學生自愿報名，每周五下午2點3點 開展社團活動。（五）教學方法本課程采用多種教學方法，如演示法、討論法、實驗 法等，但以任務驅動法、項目教學法為主。（六）教學評價本課程主要以學生在學習過程中的表現和最終成 果予以評判，表2是筆者給出的課程評價量規(guī)表。 表2課程評價量規(guī)表一級指標二級指標權重成績總分課堂 表現 （30%）按時上下課，不遲到早退，不無故 曠課30%認真聽講，課上討論積極程度20%能有條理表達自己的

21、意見10%善于思考，提出自己的意見看法10%愛護設備，注意安全10%保持室內衛(wèi)生，不吃零食亂扔垃圾10%遵守紀律,保持室內安靜10%小組 合作 （25%）認真傾聽別人的建議20%提出建設性的意見20%善于幫助組內成員20%組內分工合理，認真完成自己的 部分40%作業(yè) 情況 （40%）創(chuàng)新性30%完整性15%及時性15%科學性40%作品 匯報 （5%）儀態(tài)大方，表情自然，配合肢體語25%聲音洪亮20%講解清晰，語言生動25%課堂答辯準確性30%四、課程實施的成效評價校本課程實施效果的好壞可以從學生、教師和 學校三個角度來看。（一）造就多樣化學生發(fā)展進行校本課程開發(fā)的目的之一就是以學生需要為 導向，體現學生的主體地位，促進學生綜合全面的多樣 化發(fā)展，張揚學生的個性。通過3D打印課程的學習，學 生充分領會到石家莊火車文化的魅力，提升家鄉(xiāng)文化的 認同感和自豪感；在設計、打印模型的過程中培養(yǎng)學生