基于學科教學開展農村STEM活動

謝愛華 鄭敏

將STEM科技創(chuàng)新活動融入到課程中，是在農村開展STEM科技創(chuàng)新活動的有效途徑。這要求科技輔導員引導學生關注實際生活，留心觀察身邊的自然現(xiàn)象和社會生活。

以農村地區(qū)常見常用的農諺、氣象諺語中的科學原理為載體，結合科學學科教學，開展項目式STEM科技創(chuàng)新實踐活動，符合農村青少年科技活動的基本情況。將STEM課程實施融入到學科教學中，對科學課程進行一定的調整和優(yōu)化，可以幫助學生在生活中學習科學知識，提升其探究能力、創(chuàng)新能力，體驗STEM創(chuàng)新活動帶來的快樂。

基于學科教學的農村STEM科技創(chuàng)新活動課程的實施

提出問題——基于學科教學引發(fā)思考

科學課本和語文課本中都有一些關于天氣現(xiàn)象的諺語，如“朝霞不出門，晚霞行千里”“雞宿早，天必晴;雞宿遲，天必雨”，學生自然會產生疑問，朝霞、晚霞與天氣有什么關系？天氣是晴是雨跟雞又有什么關系？

通過調查和了解就會發(fā)現(xiàn)，如“久晴大霧必陰，久雨大霧必晴”“燕子低飛蛇過道，大雨馬上就來到”“河里魚跳，風雨之兆”“魚浮頭有雨”“魚鱗天，無雨風也顛”“烏云接落日，不落今日落明日”“蜘蛛結網，久雨必晴”“蚯蚓路上爬，雨水亂如麻”“瘡疤癢，雨聲響;筋骨痛，雨打河”等這些讀起來朗朗上口的諺語作為一種文化傳承已深入學生的生活，農村的孩子對它們耳熟能詳，且諺語中描述的這些現(xiàn)象也是在農村生活的孩子常見的現(xiàn)象，只要他們稍加觀察，就可以發(fā)現(xiàn)和掌握。

因此根據語文、科學學科教學基本內容，增加STEM科技實踐活動相關要求，可以開發(fā)設計“氣象諺語中的科學”這一科技創(chuàng)新實踐活動。

設計方案——充分發(fā)揮學生的主體作用

根據師生討論，確定活動內容，探究活動內容涵蓋了4方面。一是科學知識學習，包括天氣預報常識、氣象災害、氣象諺語的歷史、中國氣象諺語的特點、人類干擾活動、氣候變化對氣象諺語預報天氣的影響，以及天氣和人類、動植物的關系等。二是技能訓練，包括科學研究的問卷調查法、訪談法、文獻資料查詢方法，以及觀察法、實驗法、氣象觀測法等。三是調查統(tǒng)計和分析，包括開展氣象諺語的收集、篩選、分類、觀察、實驗驗證。四是創(chuàng)意物化，包括創(chuàng)作氣象諺語，講氣象諺語故事，設計制作與氣象有關的云圖或進行氣象觀測創(chuàng)意編程，拍攝與氣象諺語有關的科學影像作品，用科學影像的方式呈現(xiàn)氣象諺語中的科學原理。

根據學生的興趣愛好，結合其自身特點，選擇感興趣的觀察研究方向并確定活動內容，成立了風云小組、螞蟻（動物）小組、含羞草（植物）小組、石頭（非生物）小組、關節(jié)（人體感受）小組、節(jié)氣時令小組，制訂了研究方案。

學習氣象科學知識——在實踐和實驗中探秘科學

在學習活動過程中會涉及到很多概念抽象、內容枯燥的氣象專業(yè)術語，容易使學生喪失學習興趣和探究欲望，因此在設計學習活動時，要注意在實踐觀測和實驗中讓學生了解氣象專業(yè)術語，盡量關注趣味性與生活化，做到人文關懷與直觀感受相輔相成、理性思辨與兒童趣味互為助益，在幫助學生持續(xù)保持學習興趣和探究熱情的同時，學習到其認識水平內的氣象知識。

在實踐中學習

將學生帶到氣象觀測站，在實踐中學習氣象預報的制作方法，認識云圖、厄爾尼諾、寒潮、季風、大氣層等氣象科學知識和氣象觀測方法。

在實驗中學習利用“玩轉科學——天氣探秘STEM”天氣科學實驗系列，通過“觀察現(xiàn)象提出問題給出假設進行實驗得出結論”的過程進行天氣探秘科學實驗。在STEM創(chuàng)新活動開展過程中，讓學生了解四季變化，認識二十四節(jié)氣;學會用符號和文字記錄天氣;學習溫度的測量，認識霜露的形成及其科學原理;學會觀察動植物預報天氣的科學原理;了解云、霧、雨的形成，學習凝結核等氣象專業(yè)術語，了解云的秘密，學會觀察云及云預報天氣的科學原理;通過大氣壓的實驗了解大氣壓、等壓線、天氣圖等氣象科學知識;認識風的形成，了解風速、風向及風對天氣變化的影響;了解空氣溫度和相對濕度、體感溫度，學會簡單天氣預報的記錄和制作等。

收集整理氣象諺語——在收集整理中學會統(tǒng)計分析

學生通過家中親友、圖書館、電視、廣播和互聯(lián)網、語文書等多種途徑收集和整理，共收集到氣象諺語826條。統(tǒng)計整理出小學語文教材中諺語299條，其中氣象諺語68條，農業(yè)諺語16條。并根據看云識天、看風識天、看光象識天、看物象識天、節(jié)氣時令識天等類別，以自己的方式進行氣象諺語分類。

觀察驗證氣象諺語——實踐STEM創(chuàng)新活動項目研究的過程

在搜集整理氣象諺語的過程中，學生發(fā)現(xiàn)氣象諺語有其優(yōu)缺點。優(yōu)點在于能便捷地幫助人們估測常見的天氣和氣候趨勢，安排好生產生活，而且言簡意賅、朗朗上口，具有濃厚的民間文學色彩。缺點則是多數氣象諺語是人們觀察當地氣象的經驗總結，僅適用于局地小范圍。這類氣象諺語是否正確，是否可以推廣到其他地區(qū)，以及可以推廣到哪些地區(qū)，可以做怎樣的修改和創(chuàng)新使其更準確客觀，對于這些問題，鼓勵學生選擇自己喜歡的氣象諺語進行觀察和實驗驗證，并對氣象諺語所包含的科學道理進行觀察和實驗，體驗STEM創(chuàng)新活動項目研究的過程。

創(chuàng)意物化——體驗STEM創(chuàng)新活動把創(chuàng)新思維形成物化成果的魅力

科學藝術科學的美與藝術的美可以完美地結合。在這一活動中，科技輔導員鼓勵學生發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，用藝術形式生動形象地表達氣象諺語，比如繪制甲骨文氣象傘。

有些學生在學習凝霜結露的知識和進行科學實驗的時候，了解到對于靠飛翔生存的昆蟲來說，露水實在是討厭的家伙，因為全身的露水足以重到讓蝴蝶飛不起來，它們只能靜靜等待陽光把一身露水曬干。由此科技輔導員引導學生根據露水的氣象科學原理和昆蟲的特點，創(chuàng)作了科學影像腳本《早起的鳥兒有蟲吃》，并拍攝制作成科學DV。

有些學生在了解了雷雨天氣的危害以后，根據雷雨的氣象科學原理和物理學原理，創(chuàng)作拍攝了科學微電影《雷雨天打傘之爭》，并獲得了第10屆全國青少年科學影像節(jié)三等獎。

創(chuàng)意編程一些有人工智能學習背景的學生根據氣溫和濕度基于Arduino開源硬件，用Scratch 3.0編程軟件設計制作了獨居老人家用智能監(jiān)測儀，集監(jiān)測溫濕度、空氣質量、燃氣泄漏于一體，實現(xiàn)語音播報，提醒人們及時開窗通風，為防疫作出自己的貢獻，該作品獲得第41屆湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽優(yōu)秀創(chuàng)新成果一等獎。

研究小論文科技輔導員要求學生通過觀察、調查、實驗撰寫觀察日記和科學實驗報告。有些學生把這些材料進行總結提升，形成了氣象諺語研究小論文。如部分同學通過調查訪問、查閱文獻資料等方法撰寫的研究論文《今年八月丹桂不飄香》獲得第41屆湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽優(yōu)秀創(chuàng)新成果二等獎。

生活應用——培養(yǎng)孩子們的擔當與責任

有些學生在收集氣象諺語的同時還收獲了不少氣象諺語故事?？萍驾o導員鼓勵他們把氣象諺語故事向家長、同學宣講，傳揚優(yōu)秀的氣象傳統(tǒng)文化。

有些學生通過觀察和查找資料發(fā)現(xiàn)：以前氣象諺語的準確性比現(xiàn)在高，近些年來明顯的氣候反?，F(xiàn)象使許多氣象諺語不再準確了。面對氣候變化，他們主動承擔起作為地球小主人應盡的責任，在家長的帶領下植樹造林，宣傳植樹造林、護綠、節(jié)水等知識，用綠色出行、節(jié)水、節(jié)電等實際行動應對氣候變化。

為期1年的活動結束后，參與活動的學生從多個角度收獲了成果。他們在體驗日記中寫到：“通過此次活動，我覺得做調查很快樂，可以探索新知，而且通過活動，我充分認識到‘實踐出真知的真諦，更能切身體會氣象諺語的真正含義，不是簡單的背誦，或者紙上談兵。最重要的是這次活動的參與過程讓我們體會到科學的嚴謹性，所有的步驟和內容都要經過精密設計和推敲，所有的成果都是持之以恒的、無數次的勞動積累而來，實在是太不容易了。這讓我由衷地尊敬科學家和研究者?！薄巴ㄟ^此次科技實踐活動，我們體會到氣象諺語雖然不是現(xiàn)代科學的產物，但絕大多數氣象諺語是相當準確的，是中國人民長年累月積累下的經典，是老祖宗的智慧，是中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的一部分，加深了我對中國傳統(tǒng)文化特別是氣象諺語文化的理解和熱愛，激勵著我們傳承老祖宗的智慧，把氣象諺語文化發(fā)揚光大。我們還認識到生活處處皆學問，我們要做生活的有心人，多觀察，勤思考，為祖國文化寫下新的篇章。我們應該真正地多親近大自然，去探尋，去發(fā)現(xiàn)，了解氣象知識，預測天氣變化?！?/p>

基于學科教學的農村STEM科技創(chuàng)新活動課程實施的感悟

“氣象諺語中的科學”科技實踐活動將語文、科學學科教育和氣象科普教育、全球氣候變化相融合，涵蓋了語文、科學、數學、地理、美術、計算機等多個學科，將STEM教育理念融入學習活動，將科學思維和哲學辯證思想融入學習實踐，在活動中培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，傳承了中華民族的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，提升了學生的民族文化自信。學生在實踐中學習了學科知識，體驗了STEM科技創(chuàng)新活動帶來的快樂，感受和體會了科學家精神。這是生活潤物細無聲的教育，也是STEM科技創(chuàng)新活動課程的魅力。

在農村開展STEM科技創(chuàng)新活動，并不是什么遙不可及的事情。只要科技輔導員能夠用心觀察與發(fā)現(xiàn)，無論是大自然還是生活，學科教學都會給我們提供源源不斷的靈感?？萍驾o導員通過自身創(chuàng)新思維開發(fā)，設計適合農村學生開展的STEM科技創(chuàng)新活動課程內容，既有利于學生綜合素質的提高，也有利于學科教學質量和自身素質的提升。