小學(xué)STEM-創(chuàng)新教育課程的構(gòu)建與實施

張碩司

一、課程性質(zhì)

小學(xué)STEM-創(chuàng)新教育課程屬于拓展性課程、技術(shù)與學(xué)習(xí)深度融合課程，是“以傳統(tǒng)課程為基-培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維-訓(xùn)練學(xué)生計算思維-開展基于創(chuàng)新教育的STEM項目學(xué)習(xí)”的四位一體課程。依托國家課程教材，增強教學(xué)目標、創(chuàng)新教學(xué)材料、重構(gòu)教學(xué)活動，為國家課程賦能。課程的教學(xué)設(shè)計采用5E教學(xué)模式，在傳統(tǒng)課程的基礎(chǔ)上開發(fā)科學(xué)和藝術(shù)整合的創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程、Micro：bit技術(shù)與應(yīng)用的計算思維訓(xùn)練課程、基于創(chuàng)新的STEM項目學(xué)習(xí)的科學(xué)探究課程及發(fā)明創(chuàng)造課程。

二、課程設(shè)計思路

課程設(shè)計充分考慮本校學(xué)生的特點與學(xué)校教學(xué)實際情況，將小學(xué)STEM-創(chuàng)新教育課程分為四大課程板塊進行教學(xué)，思維訓(xùn)練、探究實踐、創(chuàng)新創(chuàng)造三層級層層遞進。課程內(nèi)容以國家傳統(tǒng)課程為基礎(chǔ)開發(fā)設(shè)計，深度融合、提升常規(guī)教材應(yīng)用。通過采取以問題為導(dǎo)向的項目活動，讓學(xué)生在探索、分析、思考、合作的過程中，運用多種不同學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識與技巧去解決現(xiàn)實中的問題。

比如在四年級開展美術(shù)創(chuàng)新課程，訓(xùn)練創(chuàng)新思維，課程要點是選擇科學(xué)性、趣味性較強的學(xué)習(xí)內(nèi)容，結(jié)合科學(xué)與藝術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與審美能力;在六年級上學(xué)期開展發(fā)明創(chuàng)造課程，內(nèi)容要點是基于生活，應(yīng)用前面所學(xué)的知識與技能，對身邊的產(chǎn)品進行創(chuàng)新設(shè)計，發(fā)明創(chuàng)造智能作品。

三、課程目標

科學(xué)目標：了解如何利用科學(xué)知識、技術(shù)手段及科學(xué)原理來改變我們的世界，并以此為基礎(chǔ)不斷深入地進行實踐研究，親身經(jīng)歷改變生活的方法和過程。

數(shù)學(xué)目標：用數(shù)學(xué)的方法處理和分析實驗數(shù)據(jù)、繪圖，且能利用圖表獲取信息及預(yù)測數(shù)據(jù)規(guī)律。

工程目標：形成在日常生活中尋找問題、解決問題的意識，考慮解決工程設(shè)計方案的可行性并優(yōu)化。

藝術(shù)目標：以真實情境為切入點，在做中學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高其藝術(shù)鑒賞能力與作品外觀設(shè)計能力。

信息技術(shù)目標：掌握Micro：bit、掌控板和各類傳感器的基本知識，利用建模和編程，結(jié)合信息和智能化的知識，創(chuàng)造性地解決問題。

勞動技術(shù)目標：體驗勞動技術(shù)的設(shè)計、開發(fā)與生產(chǎn)，理解技術(shù)的概念與原理，提高技術(shù)素養(yǎng)以及解決問題的能力。

四、課程內(nèi)容

（一）美術(shù)創(chuàng)新課程

美術(shù)創(chuàng)新課程選擇趣味性、科學(xué)性較強的內(nèi)容，按照“學(xué)思維”活動課程的教學(xué)理念，設(shè)計開發(fā)出創(chuàng)新思維訓(xùn)練課程。該課程通過特異、正負形、漸變、突變等內(nèi)容來訓(xùn)練學(xué)生聯(lián)想、抽象、比較、推理、重組、發(fā)散等思維能力。在訓(xùn)練中，小組分工合作設(shè)計草圖并完善方案、實施方案，培養(yǎng)其決策力以及問題解決能力。還會使用各種回收材料，如舊報紙、吸管和廢棄的塑料瓶等，來創(chuàng)作撕紙畫、剪貼畫和立體制作等多種形式的藝術(shù)作品。

（二）計算思維課程

計算思維課程是學(xué)生利用可聯(lián)網(wǎng)計算機和Micro：bit進行課程學(xué)習(xí)，訓(xùn)練培養(yǎng)計算思維。先讓學(xué)生了解如何與計算機溝通，什么是算法，什么是Micro：bit，然后開展主題學(xué)習(xí)，進行Micro：bit技術(shù)與應(yīng)用訓(xùn)練，使用其各種功能，如愛在中秋（顯示文字及圖像）。每個主題內(nèi)容框架設(shè)計參考5E模型（科學(xué)探究學(xué)習(xí)的典型模式），包含五個環(huán)節(jié)：參與（資料卡）、探究（熱身討論、工具、動手探究）、解釋（分享）、精致（想一想、小試牛刀）、評價（總結(jié)評價、貫穿全程）。

（三）科學(xué)探究課程

科學(xué)探究課程體現(xiàn)了STEM教育的主要特點：以問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生在真實情境中開展跨學(xué)科項目式學(xué)習(xí)，小組在探究中分工合作解決問題并自主建構(gòu)知識。為了讓課程更有效地實施，教師首先要在小學(xué)教材中選擇一個適合設(shè)計成項目來開展的內(nèi)容，然后根據(jù)STEM教育的理念來重新構(gòu)建教材中的活動，讓學(xué)生面對真實情境中的問題，在課堂上體驗各種挑戰(zhàn)，解決實際問題，從而掌握各種不同的知識和技能。教學(xué)活動環(huán)節(jié)參考李克東教授設(shè)計的“基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的STEM教育5EX課程設(shè)計模型”。

（四）發(fā)明創(chuàng)造課程

在發(fā)明創(chuàng)造課程，學(xué)生了解什么是發(fā)明創(chuàng)造，習(xí)得一些發(fā)明技法，并置身于真實情境中，發(fā)揮創(chuàng)意，研究設(shè)計制作一個智能發(fā)明作品。在此過程中，學(xué)生要掌握如何進行規(guī)范的研究，制定研究計劃、撰寫申報書和研究報告，進行成果交流匯報，完成各種評價與反思改進。通過本課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手實踐能力、合作探究能力、科學(xué)提問能力和語言表達能力。

五、課程實施建議

（一）教學(xué)建議

1.教學(xué)內(nèi)容的選擇

為了讓STEM教育能夠在一線教學(xué)中得到更好的實施，教師應(yīng)該結(jié)合國家課程標準，重新設(shè)計和完善現(xiàn)有的教材內(nèi)容，并將其融入到日常生活中。此外，還應(yīng)該根據(jù)國家教材內(nèi)容的要求開發(fā)STEM項目，并將其應(yīng)用于課堂教學(xué)。新手教師如果不能自己開發(fā)項目，可以選擇購買合適的教學(xué)材料進行學(xué)習(xí)與實踐，但是要注意結(jié)合本校學(xué)生和學(xué)校教學(xué)的實際情況進行篩選。

2.教學(xué)活動的設(shè)計

強調(diào)學(xué)生在做中學(xué)、在創(chuàng)中學(xué)。采用團隊協(xié)作的方式，讓學(xué)生一起思考、討論、實踐，逐步培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題，收集和處理信息、建構(gòu)知識的能力。這樣，老師就成為了他們學(xué)習(xí)成長路上的指路人。根據(jù)STEM教育的特點，教學(xué)活動設(shè)計要滿足以下幾個條件：跨學(xué)科整合;在真實情境下的活動中學(xué)習(xí);基于問題的學(xué)習(xí);基于項目的學(xué)習(xí);合作解決問題;學(xué)習(xí)者在探究中自主建構(gòu)知識。

（二）課程資源開發(fā)與利用建議

1.STEM空間的建設(shè)、利用與管理

STEM空間是學(xué)生進行STEM活動的重要場所，各校應(yīng)當(dāng)基于現(xiàn)實的條件，結(jié)合學(xué)校的具體情況（場地規(guī)模、可動用資金）、教學(xué)實際（課程建設(shè)、項目開發(fā)、設(shè)備和資源）等因素進行考慮建設(shè)。

2.校園資源的開發(fā)與利用

校園環(huán)境、活動場所和設(shè)施設(shè)備都是開展STEM教育活動的有效資源，如綠化區(qū)、圖書館、藝術(shù)館、體育館、美術(shù)室等，還可以建設(shè)校園種植區(qū)、科普宣傳區(qū)、作品展示區(qū)等探索展示空間。在課程建設(shè)上還可以結(jié)合學(xué)校的環(huán)創(chuàng)特色進行開發(fā)，如學(xué)校特色是非遺傳承，有非遺校園環(huán)創(chuàng)，就可以選擇合適的非遺項目開展STEM項目學(xué)習(xí)。

3.校外資源的開發(fā)與利用

STEM課程的社會教育資源非常豐富，因此有必要努力將其有效運用起來。為此，建議邀請有關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士來授課，并組織他們與師生進行研討會、講座以及其他形式的互動性體驗。另外，還要借助多種形式的科技展覽、自然環(huán)境等來開展研學(xué)活動，以彌補校園內(nèi)的資源缺口。

責(zé)任編輯 鐘嘉儀