農(nóng)村小學(xué)低成本STEM課程的開發(fā)與實(shí)施

張素文

[摘? ?要]農(nóng)村小學(xué)低成本STEM課程的開發(fā)應(yīng)遵循材料和工具價(jià)格低、好玩、富有探究性等原則，要注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)STEM的興趣。農(nóng)村小學(xué)可利用豐富的自然資源和傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)，融入STEM教育元素，開發(fā)出一系列低成本的STEM課程，通過綜合實(shí)踐活動(dòng)課程開展探索型、驗(yàn)證型、創(chuàng)造型活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]STEM課程;小學(xué);低成本;課程開發(fā)

在全國(guó)各地中小學(xué)積極推進(jìn)STEM教育的過程中，一些學(xué)校引進(jìn)了3D打印、機(jī)器人等科技創(chuàng)新項(xiàng)目，投入大量資金建設(shè)創(chuàng)客教室，這些都讓農(nóng)村小學(xué)和資金短缺的學(xué)校望而止步。中國(guó)教育科學(xué)研究院發(fā)布的《2017中國(guó)STEM教育白皮書》指出：STEM教育的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)造性地解決真實(shí)問題的能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[1]。那么，以此為目標(biāo)，農(nóng)村小學(xué)也可以利用周邊的自然資源或工藝資源，針對(duì)民間傳統(tǒng)藝術(shù)或傳統(tǒng)玩具，結(jié)合STEM教育理念，彰顯其STEM元素，開發(fā)出低成本的STEM課程，使學(xué)生從中受益。

一、農(nóng)村小學(xué)低成本STEM課程的目標(biāo)

低成本STEM課程所需要投入的資金比較少，選用的工具和材料較為常見，具有可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。在開發(fā)低成本STEM課程時(shí)應(yīng)注意達(dá)成以下目標(biāo)。一是選用低成本材料和工具。設(shè)計(jì)課程時(shí)就要充分考慮利用隨處可得的或價(jià)格低廉的材料和工具，以提高學(xué)生的參與度。二是課程要富于趣味性。提出的項(xiàng)目或任務(wù)要好玩、有吸引力，以激發(fā)小學(xué)生對(duì)STEM課程的興趣。三是課程學(xué)習(xí)要富有探究性。要充分考慮學(xué)生的年級(jí)特點(diǎn)，既要提供必要的知識(shí)，又要給學(xué)生留出探究的空間，以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造力等。四是課程實(shí)施要盡量做到規(guī)則少、有挑戰(zhàn)、團(tuán)隊(duì)合作完成，以培養(yǎng)學(xué)生溝通與合作能力。

二、農(nóng)村小學(xué)低成本STEM課程的開發(fā)步驟

筆者所在學(xué)校地處廣州市增城區(qū)北部山區(qū)，校園周邊有很多竹子。利用這些竹子，可以開發(fā)很多STEM課程或活動(dòng)。如橋梁搭建、竹篾編織、民間傳統(tǒng)玩具等。下面以民間傳統(tǒng)玩具“竹蜻蜓的設(shè)計(jì)與制作”為例，介紹低成本STEM課程開發(fā)的步驟。

1.編寫課程學(xué)材

STEM教育是跨學(xué)科、跨學(xué)段的連貫課程群[2]。一個(gè)項(xiàng)目要面對(duì)不同能力層次、不同學(xué)段的學(xué)生，通過編寫課程學(xué)材，可以普及項(xiàng)目相關(guān)的基本知識(shí)，形成連貫的課程群，為合作開展STEM學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

竹蜻蜓是一種中國(guó)傳統(tǒng)民間兒童玩具，由竹柄和翅膀兩部分組成。玩時(shí)雙手一搓，然后手一松，竹蜻蜓就會(huì)飛上天空[3]。學(xué)材以閱讀知識(shí)卡的形式呈現(xiàn)?？紤]小學(xué)生閱讀的特點(diǎn)，內(nèi)容設(shè)計(jì)要圖文并茂，以圖為主且文字淺顯易懂。竹蜻蜓閱讀卡的內(nèi)容包括簡(jiǎn)介、簡(jiǎn)單的科學(xué)原理、設(shè)計(jì)制作步驟、工具的使用、實(shí)驗(yàn)調(diào)試等。為便于學(xué)生學(xué)習(xí)或使用，閱讀知識(shí)卡的呈現(xiàn)方式可以有多種，如用小海報(bào)張貼于社團(tuán)活動(dòng)室，制作成小冊(cè)子，發(fā)布于學(xué)校微信公眾號(hào)或網(wǎng)站等。

2.準(zhǔn)備必要的制作工具和材料

制作竹蜻蜓最基本的工具和材料是手工鋸、刻刀、竹片。有條件的學(xué)校還可以增加小電鉆或手動(dòng)鉆、打磨沙紙、竹篾刀、學(xué)生專用機(jī)床等小型機(jī)械與專用工具。學(xué)?？梢愿鶕?jù)社團(tuán)規(guī)模添置設(shè)備，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)與應(yīng)用簡(jiǎn)單機(jī)械技術(shù)的需要。

3.設(shè)計(jì)STEM實(shí)踐活動(dòng)

STEM實(shí)踐活動(dòng)要給學(xué)生設(shè)定一個(gè)“明確的結(jié)果和模糊的任務(wù)”[4]。這是STEM課程中最具挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵要素，目的是促成學(xué)生“玩中學(xué)”和“學(xué)中玩”。應(yīng)使活動(dòng)規(guī)則較少、有挑戰(zhàn)性但不能過于繁雜，以激發(fā)學(xué)生的活動(dòng)熱情。如竹蜻蜓項(xiàng)目的完成標(biāo)準(zhǔn)是省力、易操作、飛得高，這樣，學(xué)生在制作竹蜻蜓時(shí)就要在重量、角度、面積之間尋找平衡，不斷調(diào)試和改進(jìn)，研究如何讓竹蜻蜓省力、易操作、飛得高，這是有挑戰(zhàn)性的。

三、農(nóng)村小學(xué)低成本STEM課程的實(shí)施方式

高質(zhì)量的課程實(shí)施離不開教師的有效指導(dǎo)并需要一定的課時(shí)保證。STEM課程的實(shí)施可以與綜合實(shí)踐活動(dòng)融合并參考驗(yàn)證型、探索型、制造型和創(chuàng)造型等實(shí)踐模式[5]。如竹蜻蜓項(xiàng)目就涉及了多種類型的實(shí)踐。

1.探索型的考察探究活動(dòng)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，像竹蜻蜓這種需要自己動(dòng)手制作的民間玩具正在被人們慢慢遺忘。為了激發(fā)學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)玩具的興趣和熱愛，在STEM課程實(shí)施之初，可指導(dǎo)學(xué)生開展“家鄉(xiāng)傳統(tǒng)的民間兒童玩具調(diào)查”。學(xué)生可通過采訪父母、祖父母及身邊的同伴，對(duì)比三代人兒時(shí)玩具的特點(diǎn)，了解家鄉(xiāng)兒童玩具的演變。學(xué)生向祖父母、父母學(xué)習(xí)如何制作他們兒時(shí)的玩具，贊嘆祖輩或父輩的本領(lǐng)，感受親手制作玩具帶來的喜悅，從而產(chǎn)生了繼承傳統(tǒng)民間技藝的積極意愿。

2.創(chuàng)造型的設(shè)計(jì)制作活動(dòng)

學(xué)生要親歷竹蜻蜓的設(shè)計(jì)與制作過程，根據(jù)“明確的結(jié)果和模糊的任務(wù)”，提出一個(gè)設(shè)計(jì)方案，制作一個(gè)作品，經(jīng)過測(cè)試與改進(jìn)，得到最終模型?；顒?dòng)程序大致如下。

一是明確設(shè)計(jì)與制作的結(jié)果。如竹蜻蜓要省力、易操作、飛得高。

二是提出設(shè)計(jì)規(guī)劃。在使用材料之前，要先畫出竹蜻蜓設(shè)計(jì)草圖，包括設(shè)計(jì)規(guī)格、簡(jiǎn)單的操作說明。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如下問題：

（1）蜻蜓“翅膀”的長(zhǎng)度、寬度是多少？

（2）蜻蜓“翅膀”的厚度和角度是多少？用什么工具？如何完成削刨？

（3）手柄的粗細(xì)和長(zhǎng)度各是多少？

（4）蜻蜓“翅膀”的手柄孔放在哪個(gè)位置？要鉆多大的孔？用什么工具鉆孔？

（5）如何組裝？

三是解釋論證。嘗試用學(xué)過的各學(xué)科知識(shí)解釋自己的設(shè)計(jì)方案，并形成初步的實(shí)驗(yàn)論證方法。

四是勞動(dòng)技能訓(xùn)練。教師要舍得花一些課時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行勞動(dòng)技能訓(xùn)練，以確保學(xué)生能夠安全使用工具。

五是展示交流?？偨Y(jié)學(xué)習(xí)所得，建構(gòu)后經(jīng)驗(yàn)。

3.驗(yàn)證型的問題解決式學(xué)習(xí)活動(dòng)

開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)是STEM教育的主要特征，學(xué)生在竹蜻蜓的設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)中，對(duì)某個(gè)或某些問題的研究往往需要不同學(xué)科的知識(shí)才能解釋，以便合理地設(shè)計(jì)與調(diào)整制作方案。

比如，竹蜻蜓是怎么飛起來的？怎樣才能讓竹蜻蜓省力、好操作、飛得高？這些問題是促使學(xué)生積極學(xué)習(xí)的源動(dòng)力。學(xué)生要完成“制作省力、好操作、飛得高的竹蜻蜓”這一明確的結(jié)果，就需要不斷調(diào)試和改進(jìn)，應(yīng)用科學(xué)原理、工程知識(shí)和數(shù)學(xué)方法展開驗(yàn)證，不斷完善工藝與技術(shù)，以獲得最佳方案。在這個(gè)過程中，學(xué)生會(huì)自然而然地進(jìn)入相關(guān)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的轉(zhuǎn)化，提高綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

以上幾種類型的活動(dòng)先是循序漸進(jìn)地依次組織實(shí)施，隨著學(xué)生活動(dòng)的不斷深化，各活動(dòng)之間的相互作用不斷增強(qiáng)，直到做出滿意的竹蜻蜓為止。

四、農(nóng)村小學(xué)低成本STEM課程的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

STEM課程評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)多元評(píng)價(jià)主體、形成性評(píng)價(jià)、面向?qū)W習(xí)過程的評(píng)價(jià)[6]。竹蜻蜓項(xiàng)目的評(píng)價(jià)可以分為兩個(gè)部分。一是以競(jìng)技比賽的形式進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)，看誰的竹蜻蜓更符合“省力、好操作、飛得高”的標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)校也可以舉辦“竹蜻蜓試飛開放日”，讓全校師生試玩，設(shè)立大眾點(diǎn)評(píng)評(píng)委，評(píng)出“最佳工藝獎(jiǎng)”“最省力獎(jiǎng)”“最好操作獎(jiǎng)”和“飛得最高獎(jiǎng)”，使評(píng)價(jià)主體更加多元化。二是面向?qū)W習(xí)過程進(jìn)行反思性評(píng)價(jià)?；顒?dòng)結(jié)束后，教師應(yīng)積極組織學(xué)生開展經(jīng)驗(yàn)分享和活動(dòng)總結(jié)，指導(dǎo)有余力的學(xué)生完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)研究報(bào)告，為學(xué)生本人、同伴、教師對(duì)每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的態(tài)度、興趣、參與度、任務(wù)完成情況等方面開展評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

五、討論與建議

一是小學(xué)STEM課程應(yīng)側(cè)重于培養(yǎng)興趣。有些學(xué)校一談到STEM教育，首先想到的是高科技、3D打印等，錯(cuò)誤地認(rèn)為不能呈現(xiàn)理想的“高級(jí)”作品就不是好的STEM項(xiàng)目，這也是農(nóng)村小學(xué)和經(jīng)濟(jì)薄弱學(xué)校不能推進(jìn)STEM教育的一個(gè)障礙。小學(xué)階段應(yīng)以培養(yǎng)小學(xué)生興趣為目標(biāo)，那么STEM項(xiàng)目的選擇就可以非常廣泛，既可選擇一些小手工、小作品、小項(xiàng)目，也可通過開展小改造、小實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗(yàn)STEM課程的樂趣。這樣就走出了盲目追求項(xiàng)目時(shí)尚性、大投入的誤區(qū)。如竹蜻蜓項(xiàng)目的實(shí)施，因?yàn)檗饤壛恕案叽笊稀钡某晒非螅耱唑衙看胃倪M(jìn)后飛得高一些都能使學(xué)生獲得成功的喜悅。

二是為農(nóng)村傳統(tǒng)工藝注入STEM元素，使之成為低成本STEM項(xiàng)目。我國(guó)廣大的農(nóng)村有很多民間工藝或傳統(tǒng)項(xiàng)目，其中有些材料和工具也只有在農(nóng)村才更為常見。農(nóng)村小學(xué)可以從發(fā)現(xiàn)學(xué)校周邊資源出發(fā)，充分利用民間工藝、傳統(tǒng)文化等，挖掘或融入STEM學(xué)習(xí)元素，構(gòu)建STEM課程群，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力。比如，農(nóng)村孩子在玩竹蜻蜓時(shí)通常不會(huì)思考影響它飛翔的因素，將其引入STEM課程后，提出了讓竹蜻蜓飛得又高又省力的任務(wù)，就促使學(xué)生開始思考各種影響因素，并不斷猜想與驗(yàn)證。這樣，注入了STEM課程元素的制作竹蜻蜓的活動(dòng)就成為了低成本的STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目。又如“橋梁搭建”原本只是一項(xiàng)手工制作活動(dòng)，師生多注重其美觀程度。如果對(duì)其材料進(jìn)行限定并提出承重要求，必定會(huì)引發(fā)學(xué)生對(duì)材料的形狀、結(jié)構(gòu)與承重力之間關(guān)系的探究，成為典型的STEM活動(dòng)。

STEM教育應(yīng)該面向全體學(xué)生。農(nóng)村地區(qū)及經(jīng)濟(jì)薄弱學(xué)校需要樹立信心，深刻領(lǐng)會(huì)《2017中國(guó)教育STEM教育白皮書》的要求，充分利用各種資源，開發(fā)各種低成本的STEM課程，讓更多學(xué)生獲益。

參考文獻(xiàn)

[1][2][5][6]百度文庫(kù).2017中國(guó)教育STEM教育白皮書[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/f43a9834f68a6529647d27284b73f242326c3150.html.

[3]百度百科.竹蜻蜓（中國(guó)傳統(tǒng)民間玩具）[EB/OL].https：//baike.baidu.com/item/竹蜻蜓/23633？fr= Aladdin.

[4][美]卡普拉羅，摩根.基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)：一種整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)方式[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2016.

（責(zé)任編輯? ?郭向和）