STEAM教育的探究与实践：工程教育.docVIP

工程教育 你好，本节课我们一起来了解工程教育。 STEAM教育理念注重学习的过程，而非体现在试卷上的知识结果。工程学家冯.卡门曾说:“工程师创造未来的世界。”工程是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的控制和利用、解决社会发展过程中遇到的难题；是运用科学原理和技术手段创造人工物体的过程，即对技术工程设计与开发过程的理解。 STEAM项目式学习中的工程设计8步法是： 第一步：提出疑问，定义问题 工程始于某个问题、某种需求或者亟待解决某项工程问题的愿望，如“需要设计出更有效的运输系统”、“改良太阳能电池这种混合动力发电装置”等。学生提出疑问从而定义工程问题，为了能得到成功的解决方案而确定标准，并明确限制条件。 第二步：构建并使用模型 工程利用模型和模拟试验来分析现有的系统，查找哪里有缺陷，或者测试对新问题的可能解决方案。学生也会寻求各式各样的模型来测试拟建的系统，并确认各种设计的优势和局限。 第三步：计划并进行调查 学生运用调查来获取必要的数据以确定设计标准或参数，并测试他们的设计。他们必须识别相关变量，决定如何测量变量及收集分析所需的数据。研究调查能帮助他们确定在一定范围的条件下，他们的设计如何更为有效、高效及耐用。 第四步：分析并解释数据 工程师会分析他们在其设计和调查中所采集的数据，这可以帮助他们去比较不同的方案并确定每个方案能否很好地达到特定的设计标准。 第五步：运用数学和计算思维 在工程中，用数学和计算方式表达已有的关系和原理是设计的主要部分。例如，结构工程师创造出基于数学分析的设计方法，用来计算他们的设计是否能经得住预想的使用强度，以及工程能否在可接受的预算范围内完工。 第六步：建立解释，设计解决方案 在STEAM课程中，有效的工程设计会涉及多个解决问题的观点和方案。创新性是这个过程的核心部分。为了达到这个目标，学生可以采用头脑风暴法来发表解决问题的各种观点，形成观点集合之后，进一步对观点集合进行分析以及优化。例如“水源污染原因分析”的方案呈现可能会有很多形式，比如书面报告、图画、情景喜剧，哪些符合“美观”、“清晰”、“含有数据表”的标准？符合标准的形式中哪一个综合得分最高？ 第七步：用事实进行论证 在工程中，推理和论证对于找出最可行的问题解决方案是必不可少的。工程师用系统论的方法来比较可选性，根据实验数据制定证据，以及对证据进行质疑来维护他们自己的结论，批判性地评估他人的想法，并不断修正自己的设计以便获得最好的方案来解决手头上的问题。 第八步：获取、评估并交流信息 方案展示与沟通非常重要，如果学生不能清晰而有力地表达出他们设计的产品的优点，那么他们就无法创造出新的或更好的技术。学生通过口头或书面的方式，利用表格、图形、绘图或模型来表达他们的想法。最终方案能否得到认可、支持以及帮助？就需要学生对方案进行展示并给予有效的沟通。 接下来就让我们看看工程在STEAM课程中的应用案例《制作弹簧相片夹》。 在“制作弹簧相片夹”项目实施的过程中，学生需要解决下面两个关键的问题。第一，设计怎样的相片夹?第二，选择怎样的材料来制作相片夹? 学生在安排相片夹各部分的比例时，需要调动审美技能中的结构安排能力;学生选择材料进行组装、绘制一些图案 美化相片夹的过程，也是锻炼材料选择和色彩运用能力的过程。 工程，是一个统合多学科的整体，在解决实际问题中，能够培养学生的演绎与归纳的逻辑思维能力，帮助学生提高灵活性和适应性，远离碎片化知识和死记硬背的过程，提高学生的创造力。 本次课到这里就结束了，感谢你的观看，再见！