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STEM教育源于美国,深圳市龙岗区教育局在实现STEM课程本土化的过程中,对其加以丰富和完善,在STEM中植入人文学科(Arts),加强人文精神对STEM课程的引领作用。《深圳市龙岗区A-STEM课程建设的指导意见》提出:“通过A-STEM教育,着力培养学生成为具有人文精神且人格健全的未来生活创造者。”在此意见指导下,2018年9月我校开始开发A-STEM课程。下面就以我校学生开展的四个小课题研究为例,对“A”的落实情况加以介绍。
我校学生蓝婞筠对比我国的北斗系统与美国的GPS导航系统后,坚定了对北斗的认可,并着眼于如何充分发挥北斗系统在生活中的作用,如何改善人民的生活,从而确定了自己的小课题“北斗系统在生活中的应用方案实践活动”。该生利用课余时间学习相关知识,从服务民生出发,提出了自己的思考,计划设计一款命名为“北斗旅游助手”的应用程序,它是一款连接着北斗卫星系统以及各个旅游景区的APP,可利用北斗系统提供的实时位置信息,对景区内流动的人员、设备进行实时感知,再将该信息通过通信系统与后台管理系统软件处理。在后台管理软件的支持下,提升景区管理的精准度,并可实现定位、导航、搜索、短报文通信等功能。
另一位成员骆南钦针对快递行业中仍然时有出现的丢失、盗窃等问题,构思设计“北斗快递”应用软件。它是一款集智能定位、数字查询为一体的功能应用软件,主要是为快递物流运输和顾客查询快递物流信息提供更方便的服务。
我校裴尚杰等同学注意到,随着机动车数量的逐年增多,作为保障行车安全和行人安全的减速带存在隐患:当司机未注意到减速带而以较高车速碾过减速带时,剧烈的震动对汽车悬梁有损害不说,还会把这种震动传递给司机,并产生一个垂直向上的加速度,给司机产生强烈的不适感和慌乱。极易导致汽车出现短暂的失控,给司机和路人的安全带来威胁。基于这些考虑,裴尚杰等同学查阅相关资料得知,现行的普通硬质减速带在中高速行驶(60-120km/h)的情况下减速效果良好。但在低速状态(0-50km/h)下,会导致不必要的颠簸,还会制造噪音,影响周围居住区居民的生活。这些学生利用课余时间探讨研究,想找到一种既能保持减速带的震慑作用,又有减速和保持舒适性安全性的替代品。于是他们开始了“关于新型减速带的研究”,他们先调查司机们对于普通减速带的不满及希望改进的地方,接着由研究小组进行理论研究,进行理论上的改进。他们请教材料学方面的老师,并查阅资料,通过多次实验,最终采用非牛顿流体(淀粉胶体)作为内部填充物,以遮雨布为包裹材料,制作出了两条减速带模型。经过多次检验,这样的减速带达到了他们研究的要求,并获得鉴定老师们的认可。
我校的聂成天乐同学在2018中国航模公开赛飞行器设计项目中获得一等奖,这款航模能连续飞行近7千米。但他并不满足于已经取得的荣誉,希望能够更具体地了解发动机的制造原理,以期加大航模发动机的推力,最终确定小课题“冲压火箭理论研究”。随着研究的深入,课题组成员把注意力转移到通过提高现有发动机的叶片效率进而提高发动机转速的研究上。同时探索高亚音速飞行器的燃料消耗过大的问题,以及发动机自融问题。这种精益求精的追求,改进了他们的航模发动机,提升了航模的推力。同时使自己的航模更加精致,更加美观。需要特别指出的是,在研究的过程中,由于他们无法从航空市场上获得昂贵的小截面冲压发动机,他们就自己动手改装KJ99型涡喷发动机作为替代品。为了制造和改装出一台理想的发动机,他们联合我校航模社、建模社(硬件研发,数据模拟)以及航模社研发部的编程人员,参与者达到92人。很多材料和零部件都由他们拼凑或改装,尾喷管的控制程序和算法都由编程人员经过多次实验编写而成。经过多次研究与合作,不光是他们的研究能力和动手能力得以提升,他们的组织能力以及与多部门的协调能力也都得以提升。
我校学生庄筱瑜等人在生物老师介紹外来入侵植物的危害时,看到老师展示的数据和图片,他们深感忧虑。这些许多入侵的外来生物危害本地生物多样性,甚至还影响人类的生产生活。强烈的责任感促使他们想了解深圳入侵植物的现状和危害,看能否提出一些好的防治建议。在老师的指导下,他们最终确定研究的课题“入侵植物马缨丹在深圳的分布调查及潜在危害分析”,通过本次课题研究,他们深入了解了马缨丹的生长习性、在深圳的分布以及现有的和潜在的危害。他们还了解到了马缨丹的双面性(危害性与药用性),并延伸到了对生活的感悟。他们联想到人类生活中的许多东西都和马缨丹一样具有两面性,从而产生这样的认识:在看待事物时,还可以从另外的角度来看待和思考,应该在了解其全方面性质之后再做判断,切不可不经调查研究就草率的乱下结论。
我校的这些小课题,都是学生们在生活和学习中形成,都是着眼于服务于人民,提升人民的生活质量,富有担当意识,凸显了人文精神。研究中,跨学科甚至联合多学科更是普遍现象,课题组成员分工合作,训练了学生们的沟通能力与组织能力。不管他们研究的质量如何,这些小课题研究经历和体验为他们今后进入高校学习和研究,打下了底子。
作者单位:广东深圳市华中师大龙岗附属中学
从改善民生初衷,积极探索设计新程序
我校学生蓝婞筠对比我国的北斗系统与美国的GPS导航系统后,坚定了对北斗的认可,并着眼于如何充分发挥北斗系统在生活中的作用,如何改善人民的生活,从而确定了自己的小课题“北斗系统在生活中的应用方案实践活动”。该生利用课余时间学习相关知识,从服务民生出发,提出了自己的思考,计划设计一款命名为“北斗旅游助手”的应用程序,它是一款连接着北斗卫星系统以及各个旅游景区的APP,可利用北斗系统提供的实时位置信息,对景区内流动的人员、设备进行实时感知,再将该信息通过通信系统与后台管理系统软件处理。在后台管理软件的支持下,提升景区管理的精准度,并可实现定位、导航、搜索、短报文通信等功能。
另一位成员骆南钦针对快递行业中仍然时有出现的丢失、盗窃等问题,构思设计“北斗快递”应用软件。它是一款集智能定位、数字查询为一体的功能应用软件,主要是为快递物流运输和顾客查询快递物流信息提供更方便的服务。
为民排忧解难,制造更好的替代品
我校裴尚杰等同学注意到,随着机动车数量的逐年增多,作为保障行车安全和行人安全的减速带存在隐患:当司机未注意到减速带而以较高车速碾过减速带时,剧烈的震动对汽车悬梁有损害不说,还会把这种震动传递给司机,并产生一个垂直向上的加速度,给司机产生强烈的不适感和慌乱。极易导致汽车出现短暂的失控,给司机和路人的安全带来威胁。基于这些考虑,裴尚杰等同学查阅相关资料得知,现行的普通硬质减速带在中高速行驶(60-120km/h)的情况下减速效果良好。但在低速状态(0-50km/h)下,会导致不必要的颠簸,还会制造噪音,影响周围居住区居民的生活。这些学生利用课余时间探讨研究,想找到一种既能保持减速带的震慑作用,又有减速和保持舒适性安全性的替代品。于是他们开始了“关于新型减速带的研究”,他们先调查司机们对于普通减速带的不满及希望改进的地方,接着由研究小组进行理论研究,进行理论上的改进。他们请教材料学方面的老师,并查阅资料,通过多次实验,最终采用非牛顿流体(淀粉胶体)作为内部填充物,以遮雨布为包裹材料,制作出了两条减速带模型。经过多次检验,这样的减速带达到了他们研究的要求,并获得鉴定老师们的认可。
追求更快更美,带动更多学生参与研发
我校的聂成天乐同学在2018中国航模公开赛飞行器设计项目中获得一等奖,这款航模能连续飞行近7千米。但他并不满足于已经取得的荣誉,希望能够更具体地了解发动机的制造原理,以期加大航模发动机的推力,最终确定小课题“冲压火箭理论研究”。随着研究的深入,课题组成员把注意力转移到通过提高现有发动机的叶片效率进而提高发动机转速的研究上。同时探索高亚音速飞行器的燃料消耗过大的问题,以及发动机自融问题。这种精益求精的追求,改进了他们的航模发动机,提升了航模的推力。同时使自己的航模更加精致,更加美观。需要特别指出的是,在研究的过程中,由于他们无法从航空市场上获得昂贵的小截面冲压发动机,他们就自己动手改装KJ99型涡喷发动机作为替代品。为了制造和改装出一台理想的发动机,他们联合我校航模社、建模社(硬件研发,数据模拟)以及航模社研发部的编程人员,参与者达到92人。很多材料和零部件都由他们拼凑或改装,尾喷管的控制程序和算法都由编程人员经过多次实验编写而成。经过多次研究与合作,不光是他们的研究能力和动手能力得以提升,他们的组织能力以及与多部门的协调能力也都得以提升。
防患于未然,关注并研究环境
我校学生庄筱瑜等人在生物老师介紹外来入侵植物的危害时,看到老师展示的数据和图片,他们深感忧虑。这些许多入侵的外来生物危害本地生物多样性,甚至还影响人类的生产生活。强烈的责任感促使他们想了解深圳入侵植物的现状和危害,看能否提出一些好的防治建议。在老师的指导下,他们最终确定研究的课题“入侵植物马缨丹在深圳的分布调查及潜在危害分析”,通过本次课题研究,他们深入了解了马缨丹的生长习性、在深圳的分布以及现有的和潜在的危害。他们还了解到了马缨丹的双面性(危害性与药用性),并延伸到了对生活的感悟。他们联想到人类生活中的许多东西都和马缨丹一样具有两面性,从而产生这样的认识:在看待事物时,还可以从另外的角度来看待和思考,应该在了解其全方面性质之后再做判断,切不可不经调查研究就草率的乱下结论。
我校的这些小课题,都是学生们在生活和学习中形成,都是着眼于服务于人民,提升人民的生活质量,富有担当意识,凸显了人文精神。研究中,跨学科甚至联合多学科更是普遍现象,课题组成员分工合作,训练了学生们的沟通能力与组织能力。不管他们研究的质量如何,这些小课题研究经历和体验为他们今后进入高校学习和研究,打下了底子。
作者单位:广东深圳市华中师大龙岗附属中学