合理開(kāi)發(fā)STEM課程 促進(jìn)STEM教育落地

福建省福安師范學(xué)校附屬小學(xué) 鄭吉穎

STEM作為一種全新的教育模式，因跨學(xué)科的綜合性、技術(shù)的融合性、情境的整合性、項(xiàng)目的創(chuàng)新性越來(lái)越受到重視。許多學(xué)校想要或已開(kāi)設(shè)STEM 課程，但課程資源從何而來(lái)，什么樣的課程才是真正適合本校學(xué)生呢？大城市許多大校、名校因其地理位置、經(jīng)濟(jì)實(shí)力等原因能購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人、3D 打印機(jī)、scratch 軟件等配套的一系列材料，還有許多校外機(jī)構(gòu)及科研單位作為依托，可以系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)STEM課程資源。

那么普通縣城或農(nóng)村的學(xué)校，沒(méi)有高大上的實(shí)驗(yàn)室，沒(méi)有權(quán)威的專(zhuān)家和校外輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)助力，是否就不能進(jìn)行STEM 課程教學(xué)呢？其實(shí)不然，STEM 課程注重的是讓學(xué)生面對(duì)復(fù)雜、真實(shí)的問(wèn)題情境，對(duì)科學(xué)知識(shí)進(jìn)行重組、建構(gòu)與遷移，解決學(xué)習(xí)和生活中的實(shí)際問(wèn)題。不同的學(xué)習(xí)、生活環(huán)境，不同的家庭、社會(huì)背景并不會(huì)阻礙STEM課程的開(kāi)發(fā)與實(shí)施，只會(huì)產(chǎn)生與大城市的名校不同的實(shí)際問(wèn)題供我們的STEM 課程進(jìn)行開(kāi)發(fā)與利用。

一、從科學(xué)課程的“技術(shù)與工程領(lǐng)域”尋找課程資源

小學(xué)科學(xué)課程作為國(guó)家基礎(chǔ)性課程，其設(shè)計(jì)充分考慮小學(xué)生的年齡特點(diǎn)與認(rèn)知規(guī)律，既反映國(guó)際科學(xué)教育的最新成果，也兼顧我國(guó)小學(xué)科學(xué)教育的實(shí)際情況，并倡導(dǎo)學(xué)科關(guān)聯(lián)和跨學(xué)科學(xué)習(xí)。在2017版小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中增加的“技術(shù)與工程領(lǐng)域”學(xué)習(xí)內(nèi)容就是為了讓學(xué)生有機(jī)會(huì)綜合所學(xué)的各方面知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的影響，使學(xué)生體會(huì)到“做”的成功和樂(lè)趣，并養(yǎng)成通過(guò)“動(dòng)手做”解決問(wèn)題的習(xí)慣。這一領(lǐng)域的學(xué)習(xí)內(nèi)容完全可以通過(guò)二次開(kāi)發(fā)成為STEM課程實(shí)施。

教科版小學(xué)科學(xué)教材中就有很多可以開(kāi)發(fā)成STEM 課程的內(nèi)容。這些學(xué)習(xí)內(nèi)容十分注重科學(xué)教育和技術(shù)教育的結(jié)合，與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活息息相關(guān)，學(xué)生也有相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，很適合開(kāi)發(fā)成STEM課程。

例如，教科版六上《做框架》《建高塔》這兩課可結(jié)合改編成《牙簽建高塔》，在課程實(shí)施中，我選取了牙簽和胡蘿卜作為建高塔的材料，這些材料是生活中最常見(jiàn)易得的，使用胡蘿卜可以根據(jù)需要切割成不同的大小，還能讓牙簽順利插入固定，這比使用瓶子、吸管作為材料建高塔時(shí)固定容易。接著我通過(guò)微視頻再現(xiàn)埃菲爾鐵塔、廣州塔，聚焦高塔結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生分析高塔穩(wěn)定不倒的秘密有：三角形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，上小下大、上輕下重結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。有了這樣的科學(xué)認(rèn)知作為基礎(chǔ)，學(xué)生以“建筑師”的角色參與課程，依照“確定主題-設(shè)計(jì)方案-選材建造-分析評(píng)價(jià)-修改方案-重新建造-造出產(chǎn)品”這一工程設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行了建高塔活動(dòng)。

學(xué)生先根據(jù)建高塔這個(gè)主題確定限制條件和成功的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)前先思考什么樣的結(jié)構(gòu)高塔才能穩(wěn)定；建造過(guò)程中要明確牙簽怎么插，胡蘿卜塊怎么切；評(píng)價(jià)時(shí)需要考慮高塔是否穩(wěn)固、美觀、成本低等因素。活動(dòng)中，學(xué)生通過(guò)展示個(gè)性設(shè)計(jì)，在自評(píng)與互評(píng)中反思優(yōu)化，再進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。整個(gè)活動(dòng)在師生、生生互動(dòng)交流與質(zhì)疑優(yōu)化中自然展開(kāi)，思維不斷碰撞，學(xué)生就如同建筑師般對(duì)自己的作品進(jìn)行不斷的改進(jìn)與優(yōu)化，創(chuàng)新與實(shí)踐能力得到有效提升。

這樣依托小學(xué)科學(xué)“技術(shù)與工程領(lǐng)域”教材資源進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)而形成的STEM 課程符合小學(xué)生認(rèn)知水平和實(shí)踐能力，課程難度適中，教師在實(shí)施課程時(shí)的可操作性強(qiáng),促使STEM教育真正落到實(shí)處。

二、從學(xué)生的課堂生成中尋找課程資源

課程資源不僅可以來(lái)自小學(xué)科學(xué)教材、教學(xué)用書(shū)等現(xiàn)成的資料，我們的教育對(duì)象——學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的一些動(dòng)態(tài)生成也是STEM 課程開(kāi)發(fā)的又一資源。學(xué)生在課堂活動(dòng)中常常會(huì)產(chǎn)生質(zhì)疑、出現(xiàn)錯(cuò)誤、提出需求和困惑，很多具有潛在的教育價(jià)值和意義，只要合理地利用也能開(kāi)發(fā)成STEM課程。

《光線現(xiàn)形器》這一課程資源正是這樣開(kāi)發(fā)的。教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)《光》這一單元的教學(xué)中，要求學(xué)生理解感受光是沿直線傳播的，并認(rèn)識(shí)光遇到鏡子后會(huì)發(fā)生反射，反射光也是沿直線傳播的。然而不論教材還是配套實(shí)驗(yàn)儀器中都沒(méi)有能展示和探究光傳播路徑的器材。在《光怎樣傳播的》一課中教材采用手電筒照射打孔的卡紙，觀察手電筒的光斑位置來(lái)推測(cè)光是否沿直線傳播；在《光的反射》一課中教材設(shè)置了三個(gè)小實(shí)驗(yàn)，通過(guò)用手電筒照射平放在桌面的書(shū)、立放在桌面的書(shū)和借助鏡子照射放置在書(shū)后的小球來(lái)理解光會(huì)發(fā)生反射及反射光也是沿直線傳播的。

在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生肉眼能看到的是目標(biāo)上留下光斑，無(wú)法清晰觀察到光傳播的路徑，很難準(zhǔn)確畫(huà)出光路圖，也無(wú)法建構(gòu)光沿直線傳播及光的反射概念。于是我充分利用這個(gè)課堂生成，鼓勵(lì)學(xué)生自制光線現(xiàn)形器。確定主題后學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)查詢等方法了解丁達(dá)爾現(xiàn)象，知道光通過(guò)膠體時(shí)會(huì)產(chǎn)生一條光亮的通路。接著他們選取膠體材料，體驗(yàn)項(xiàng)目制作的過(guò)程，在制作“光線現(xiàn)形器”活動(dòng)中學(xué)習(xí)逐步調(diào)整設(shè)計(jì)至項(xiàng)目完成。這樣利用學(xué)生課堂生成開(kāi)發(fā)的STEM課程資源，解決學(xué)生學(xué)習(xí)生活中遇到的困難，具有針對(duì)性和時(shí)效性，充滿真實(shí)探究的活力，不僅可以拓展我們開(kāi)發(fā)課程資源的領(lǐng)域，也讓學(xué)生更容易將所學(xué)的內(nèi)容內(nèi)化，使STEM課程實(shí)施真正落到實(shí)處。

三、從學(xué)校特色、地方特產(chǎn)中開(kāi)發(fā)課程資源

每個(gè)學(xué)校的學(xué)校特色和每個(gè)地方的本土文化對(duì)STEM 課程來(lái)說(shuō)都是一座永不枯竭的寶藏。合理的開(kāi)發(fā)成適合小學(xué)生的STEM 課程更有利于STEM 課程本土化。

科技節(jié)是我校一年一度的盛會(huì)，學(xué)生積極參與各種科學(xué)游戲競(jìng)賽，其中“紙飛機(jī)大賽”是深受學(xué)生歡迎的一項(xiàng)賽事，怎樣讓自己的飛機(jī)飛得更遠(yuǎn)是他們迫切想解決的問(wèn)題。于是一堂主題為《紙飛機(jī)的秘密》的STEM 課程孕育而生，學(xué)生為了讓自己的紙飛機(jī)飛得更遠(yuǎn)，通過(guò)上網(wǎng)搜索、翻閱書(shū)籍、詢問(wèn)他人等方式學(xué)習(xí)紙飛機(jī)不同的折疊方法（多的小組找到了12 種），并不斷嘗試用不同的投擲角度試飛紙飛機(jī)，再用軟尺測(cè)量出飛行距離，選出本組中最強(qiáng)飛機(jī)展開(kāi)想象用畫(huà)筆給飛機(jī)設(shè)計(jì)美麗的外殼，最后參與紙飛機(jī)大賽。整個(gè)課程以造一架飛行距離最遠(yuǎn)的紙飛機(jī)為任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)、成果、修正、再實(shí)驗(yàn)、結(jié)果等幾個(gè)流程中自主探究，尋找科學(xué)規(guī)律。

電機(jī)工業(yè)是福安市重點(diǎn)特色產(chǎn)業(yè)之一，福安也是中國(guó)中小電機(jī)出口基地。我們就利用地方優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)了《小電器我來(lái)造》這一課程。我們?cè)诋?dāng)?shù)仄髽I(yè)中建立了實(shí)踐基地，帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)廠房中觀摩電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)組裝，聆聽(tīng)技術(shù)工人介紹電動(dòng)機(jī)的工作原理，了解電動(dòng)機(jī)市場(chǎng)運(yùn)用前景。有了這樣的前期準(zhǔn)備，學(xué)生接下來(lái)的小電器創(chuàng)作就水到渠成，他們利用電學(xué)原理設(shè)計(jì)想要制作的小電器，再到市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)所需材料進(jìn)行組裝，反復(fù)調(diào)試，遇到困難就找教師或企業(yè)中的技術(shù)人員咨詢。一個(gè)月后，一個(gè)個(gè)自制小電器問(wèn)世了，有小吸塵器、小風(fēng)扇、小賽車(chē)、制棉花糖機(jī)……看著自己的產(chǎn)品在展示會(huì)上亮相，學(xué)生的成就感溢于言表。這樣鮮活而生動(dòng)的課程，才是學(xué)生想做、能做、樂(lè)做的，才能使我們的STEM課程真正有效實(shí)施。

四、結(jié)語(yǔ)

德國(guó)教育學(xué)家斯普朗格曾說(shuō)：“教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創(chuàng)造力量誘導(dǎo)出來(lái)，將生命感、價(jià)值感喚醒?！崩矛F(xiàn)有教材，關(guān)注學(xué)生課堂生成，結(jié)合本校、本地特色，合理開(kāi)發(fā)STEM 課程正是秉承這一理念，以適合本校學(xué)生的真實(shí)問(wèn)題解決為目的，讓學(xué)習(xí)真正發(fā)生，使STEM教育真正落地小學(xué)課堂，不再是空中樓閣、水中明月。