農(nóng)村小學低成本STEM課程開發(fā)與實施

張素文

隨著中國教育科學研究院發(fā)布《2017中國STEM教育白皮書》（以下簡稱“白皮書”）以來，全國各地積極推進STEM教育，一些學校引進3D打印、機器人等科技創(chuàng)新項目，投資建設(shè)學生創(chuàng)客教室，讓農(nóng)村小學和資金短缺的學校望而止步。其實農(nóng)村小學周邊有著豐富的自然資源和傳統(tǒng)工藝人才資源，只要結(jié)合STEM教育理念，利用民間的傳統(tǒng)藝術(shù)、傳統(tǒng)玩具，也可以開發(fā)出低成本的STEM課程，推進農(nóng)村小學STEM教育。

一、農(nóng)村小學低成本STEM課程的目標

低成本STEM課程是指在實施STEM課程教育中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)實施與發(fā)展的特點。農(nóng)村小學進行低成本STEM課程開發(fā)時應注意達成以下目標：一是選用的材料和工具的成本要低，提高學生的接受度、參與度;二是課程要富含趣味性、有吸引力，培養(yǎng)小學生對STEM課程的興趣;三是要富有探究性，可以培養(yǎng)學生的批判性思考能力、創(chuàng)造力等;四是要盡量做到規(guī)則少、有挑戰(zhàn)、需團隊合作，可以培養(yǎng)學生與人溝通、合作的能力等。

二、開發(fā)步驟

我校地處廣州市增城區(qū)北部山區(qū)，周邊種植了很多竹子，這些竹子是農(nóng)村小學STEM課程的理想材料，利用竹子可以開發(fā)橋梁搭建、竹篾編織、民間傳統(tǒng)玩具制作等STEM課程。下面以“竹蜻蜓的設(shè)計與制作”為例，介紹農(nóng)村小學低成本的STEM課程開發(fā)步驟。

第一步：編寫課程學材——“竹蜻蜓”閱讀知識卡

白皮書指出，STEM教育是跨學科、跨學段的連貫課程群。一個項目要面對不同能力層次、不同學段的學生，編寫課程學材尤其重要，可以普及項目相關(guān)的基本知識，形成連貫的課程群，為合作開展STEM學習奠定基礎(chǔ)。

竹蜻蜓是一種中國傳統(tǒng)的民間兒童玩具，由兩部分組成，一是竹柄，二是“翅膀”。玩時，雙手一搓，手一松，竹蜻蜓就會飛上天空。為了提高小學生的學習興趣，設(shè)計閱讀知識卡時應做到圖文并茂、以圖為主，文字淺顯易懂、言簡意賅。主要圍繞竹蜻蜓的簡介、簡單的科學原理、設(shè)計制作的技術(shù)、正確使用工具、實驗調(diào)試等方面進行編寫。閱讀知識卡的呈現(xiàn)方式有很多：可以用小海報張貼于社團活動室;制作成小冊子，方便學生帶回家拓展學習;還可以通過學校微信公眾號、學校門戶網(wǎng)站等方式呈現(xiàn)。

第二步：配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。有條件的學校建議增加配備小電鉆或手動鉆、打磨砂紙、竹篾刀、學生專用機床等小型機械與傳統(tǒng)工具，滿足校內(nèi)簡單機械技術(shù)的學習與訓練需要。

第三步：設(shè)計STEM實踐活動

STEM實踐活動的設(shè)計不能過于繁雜，否則會影響學生的熱情。如竹蜻蜓項目的完成標準是省力、好操作又飛得高，學生在制作竹蜻蜓時需要在重量、角度、面積之間尋找平衡點，不斷地進行調(diào)試改進，富有挑戰(zhàn)性。

三、實施方式

高質(zhì)量的STEM課程實施離不開教師的有效指導，因此它需要在校學習的課時保證。農(nóng)村小學可以充分利用綜合實踐活動課程指導學生開展STEM課程學習，既可以保證STEM課程學習的可持續(xù)性，也可以豐富綜合實踐活動的課程內(nèi)容。白皮書指出，STEM教育大致分成驗證型、探索型、制造型和創(chuàng)造型等實踐模式?？梢耘c綜合實踐活動的主要實施方式相融合，設(shè)計以下幾種類型的實踐活動：

（一）探索型的考察探究活動

為了激發(fā)學生對傳統(tǒng)玩具的興趣，在本STEM課程實施之初，指導學生開展以“家鄉(xiāng)傳統(tǒng)的民間兒童玩具調(diào)查”為主題的考察探究活動。讓學生采訪祖父母、父母及身邊的同伴，了解家鄉(xiāng)兒童玩具更新?lián)Q代的演變過程;向祖父母、父母學習制作他們兒時最喜歡的玩具，感受親手制作玩具的喜悅，獲得積極的價值體驗。

（二）創(chuàng)造型的設(shè)計制作活動

學生親歷竹蜻蜓的設(shè)計與制作的所有過程，是本STEM課程學習的重要環(huán)節(jié)。學生將根據(jù)“明確的結(jié)果和模糊的任務”，做出設(shè)計，然后進行測試，創(chuàng)造出最終的設(shè)計原型。活動程序大致如下：

1.?明確設(shè)計與制作的結(jié)果：設(shè)計前明確提出制作的竹蜻蜓要省力好操作又飛得高。

2.?設(shè)計規(guī)劃：在使用材料之前，要求先畫出竹蜻蜓設(shè)計草圖，包括設(shè)計規(guī)格、簡單的操作說明：蜻蜓翅膀的長度、寬度、厚度和角度，使用的工具，如何完成削刨，手柄的粗細、長度，鉆孔的位置、大小、工具，如何組裝等。

3.?解釋論證：嘗試用了解到的各學科知識解釋自己的設(shè)計方案，并形成初步的實驗論證。

4.?勞動技能訓練：教師要舍得使用課時進行勞動技能的訓練，確保學生掌握竹蜻蜓制作工具的安全使用方法，最終制作出成品。

5.?展示交流：總結(jié)學習所得，建構(gòu)后經(jīng)驗。

（三）驗證型的問題解決學習活動

開展跨學科學習是STEM教育的主要特征，學生在開展竹蜻蜓的設(shè)計與制作活動時，對某個或某些問題的研究往往需要利用不同學科的知識進行解釋，才能合理地設(shè)計與調(diào)整制作方案。

本STEM課程中，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？這些問題是促使學生積極開展問題解決學習的原動力。學生要制作省力、好操作、飛得高的竹蜻蜓，需要不斷地進行調(diào)試和改進，應用科學原理、工程知識和數(shù)學方法展開驗證，不斷完善工藝與技術(shù)，以獲得最佳的方案。在這個過程中，學生會不自覺地進入到學科的深度學習之中，實現(xiàn)知識與技能的轉(zhuǎn)化，提高其綜合應用知識的能力。

以上幾種類型活動先是循序漸進依次地組織實施，隨著學生活動的不斷深化，各個實踐活動之間的相互作用不斷增多，形成知識螺旋，直到學生制造出自己滿意的竹蜻蜓為止。

四、學習評價

白皮書對STEM課程的評價強調(diào)多元評價主體、形成性評價、面向?qū)W習過程的評價。因此“竹蜻蜓的設(shè)計與制作課程”的評價可以分為兩部分進行，一是以競技比賽的形式對其結(jié)果進行形成性評價，看誰制作出來的竹蜻蜓更符合省力、好操作、飛得高這三個標準;二是面向?qū)W習過程進行反思性評價，活動結(jié)束后，教師應積極組織學生開展經(jīng)驗分享和活動總結(jié)，指導有余力的學生形成項目學習研究報告，為學生本人、同伴、教師對其學習過程中的態(tài)度、興趣、參與度、任務完成情況等方面開展評價提供依據(jù)。

總之，STEM學習不應該是貴族課程，農(nóng)村地區(qū)及經(jīng)濟薄弱的學校需要樹立課程信心，讀懂白皮書對小學STEM教育的基本要求，充分利用竹、木、沙、石等豐富的自然資源及其民間傳統(tǒng)工藝等，注入STEM課程元素，開發(fā)各種低成本的STEM課程，指導學生積極開展STEM學習，加快教育教學內(nèi)容的更新，實現(xiàn)新一輪教學方式的改革。

【本文系廣州市教育科學規(guī)劃2016?年度課題“問題解決學習在小學綜合實踐活動的應用研究”（課題編號：1201534348）及廣州市教育研究院2017年度專項課題“農(nóng)村小學STEM課程資源的開發(fā)與建設(shè)研究”（課題編號：GZJY2017-125）的研究成果】

（作者單位：廣州市增城區(qū)正果鎮(zhèn)教學指導中心）

責任編輯?晁芳芳