基于STEAM教育理念的鄉村小學科學教學設計

劉江琳 鄧可意 薛媛 劉泓希 許 蘭

【摘要】論文基于STEAM教育在我國城鄉發展不平衡的現狀，提出結合地方鄉土資源設計具有地方特色的鄉村小學STEAM科學課程的整體設計思路，并以《地球表面及其變化》單元為例，進行了融入鄉土資源的鄉村小學STEAM科學教學案例設計，旨在充分利用地方資源設計低成本、具有地方特色的小學STEAM科學課程，從而在教育實踐中培養鄉村學生的科學素養，提高其綜合素質，推動STEAM教育理念在鄉村小學科學教育中的發展。

【關鍵詞】STEAM教育;鄉村小學;小學科學;教學設計

近年來，STEAM教育理念在我國教育界掀起一股熱潮，其所倡導的跨學科深人融合、項目式探究學習等在小學科學教育教學中被廣泛應用，推動著小學科學教育的革新。STEAM教育囊括了Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Arts（藝術）、Maths（數學）五個方面的含義。不同于傳統的知識傳授和單學科間的嚴格界定，STEAM教育倡導實踐的跨學科整合，注重用知識解決實際生活中的問題，旨在提高學生的綜合素養，培養學生的創新能力和實踐能力等。《小學科學課程標準》（2017年版）中也提出了學科關聯建議，即與數學、語文、綜合實踐活動的關聯與互動以及倡導跨學科學習方式，可見STEAM教育理念在國家政策層面得到了重視[1]。目前，我國的小學STEAM科學課程主要在城市開設，鄉村小學因師資培養、資金投人和教學資源等方面的不足，在一定程度上阻礙了鄉村小學STEAM科學課程的開展。因此，合理利用鄉村特色資源，因地制宜地進行STEAM小學科學教學設計，有利于鄉村小學生整體科學素養的提升，也有利于縮小STEAM教育在城鄉小學的發展差距，更有利于進一步推動鄉村小學教育的快速發展。

論文結合小學科學單元教學的特點，具體以《地球表面及其變化》為例，針對湖南省南部山丘地區的鄉土資源進行初步開發，并結合STEAM教育理念，設計出以“大項目”學習為主線的鄉村當地特色單元課程。

1.鄉村小學STEAM科學課程設計思路

1.1課程整體設計思路

小學科學教材通常以每單元為一個主題，單元內的課程緊密圍繞主題展開。因此，教師在進行課程設計時，可整合單元課程，設計單元式的大項目教學。單元課程開始前，提出大項目學習任務，隨后開展系列小項目學習探究活動，最后引導學生整合小項目學習內容去完成項目總任務。整個單元教學活動的設計可概括為“以大項目學習為主線，小項目學習為基石，整合基石壘寶塔”。

1.2課程設計流程

鄉村小學STEAM科學課程設計主要從課標及教材研讀、資源開發與學情分析、教學過程和教學評價幾方面展開，具體如圖1所示。

2.鄉村小學STEAM科學教學設計案例

《地球表面及其變化》這一單元可以直接利用自然物進行教學活動，自然物以其具體的形象特點一下子就能吸引學生的注意力，而且還能使學生的觀察保持一定的時間，便于發現問題、解決問題和掌握知識[2]。湘南山丘地區，位于湖南省南部，水熱資源豐沛，土地類型多樣，礦產資源豐富，因此，湘南地區的鄉村教師可發揮湘南山丘地區的優勢，結合地方豐富的鄉土資源來進行小學STEAM科學教學設計。

2.1課標及教材研讀

學期教材的各個單元內容獨立，涉及生命科學、物質科學、地球與空間科學、技術與工程四個領域。前期的課標和教材研讀，能夠幫助教師對課程內容、教學目標等有一個整體把握。通過研讀教材發現，在單元學習中，學生需整合課堂中所學的科學知識和所做的科學實驗，解決一個或多個項目式問題。流水、風力等外力對土地侵蝕和巖石風化的現象在學生的日常生活中十分常見，但學生對于巖石是否會改變模樣、土壤是怎樣形成的、土壤中有什么、雨水和徑流會侵蝕土地等幾乎沒有較為理性的認識。在《地球表面及其變化》這一單元中，學生通過前七課的學習，對地形地貌、土地侵蝕、巖石風化等有了深人的認知后，需將其運用到“設計和建造我們的家園”的大項目學習中。因此，教師可結合鄉村資源提出“設計和建造我們的家園”這一項目任務主題，利用地方資源開展土地侵蝕、結構等小項目教學，后續帶領學生完成主題任務。

2.2資源開發與學情分析

課程資源對小學生的發展乃至相關學科課程的實施狀況具有獨特的價值[3]。鄉村得天獨厚的自然資源和特有的民俗風情是鄉村小學STEAM科學課程的一大優勢。教師對地方資源進行考察，整理可利用的鄉土資源，根據鄉村學生的知識結構、綜合能力和科學素養，將資源融入小學STEAM科學課程中，打造適合鄉村小學生的STEAM科學課程[4]。

鑒于《地球表面及其變化》這一單元涉及大量的自然資源，如“巖石會改變模樣嗎”“流水對土地的侵蝕”等課涉及土地資源、水資源等，教師可以充分發揮地方優勢，將鄉村豐富的土地資源、水資源等融入課程。

2.3教學過程的實施

STEAM科學課程強調在課程設置和教學實施環節加強實踐建設，通過實踐教學來完成科學探究[5]。具有鄉土特色的STEAM科學課程，從Science（科學）、Technology（技術）、Engineer（工程）、Arts（藝術）、Maths（數學）五個方面對科學知識和科學活動進行提煉，將STEAM所涵蓋的五個內容融入到科學探究活動中。鄉村小學科學教學以大項目學習任務為依托，以鄉村的地方資源為參考，通過創設教學情境，以教師引導、學生主導、多元評價的方式來開展探究活動。這樣的課程設計能把學生的探究活動設計成一個連續性的過程，讓學生像科學家和工程師一樣開展探究活動。

2.3.1創設真實情境，開發課程資源

在真實的問題情境驅動下，學生無論是在個人自主學習中還是小組合作中都能夠保持較好的好奇心和行動力[6]。情境的創設，在課堂教學中具有重要作用，有利于喚醒學生的主體性，使其積極參與到探究活動中。

我們將結合湘南山丘地區的特點，在學校附近找一座有河流經過的山，周邊有村民居住、地勢較平緩且草木不是很茂盛的丘陵地帶，作為學生實地考察的區域。從鄉村實際生活出發，創設鄉村學生熟悉而又充滿未知的情境，激發學生的學習興趣和探索欲望。

2.3.2讓情境發揮價值，實現多學科融合

在鄉村小學STEAM科學教學中，通過實地觀察并認識干濕土壤，用文字或圖畫的形式記錄對干濕土壤的觀察，認識土壤是由大小不同的顆粒、腐殖質、水等組成的，認識到土壤與生命的關系，認識到土壤對人類生產生活的重要意義。同時利用生活中的資源設計土壤沉積實驗，讓學生對土壤分層的外在變化和原因有整體的感知。將這些具有當地鄉村資源特色的探究活動與總目標關聯，整個過程結合各學科的知識和特點，體現跨學科性，兼顧深度與廣度，具備趣味性和可操作性等特點，最后“設計和建造我們的家園”。教師以解決一個現實中的問題一如何建造我們的家園為起點，單元學習前提出“建造我們的家園”主題任務，探討建造家園需考慮的自然因素（河流、土地等）。前期，學生通過對土地、河流、巖石、地形等的觀察和系列模擬探究活動，認識到地球表面的地形特點、自然力量引起的地表變化等，從而將自然力量列人到設計建造家園需考慮的因素中。基于前期的探究活動和已獲得的科學知識，學生需設計模擬家園、選擇地形、選擇家園位置以及建造房屋材料等。

學生在熟悉的生活情境中進行像科學家一樣的探究過程，有利于其對自然力量與土地的作用、土壤與生命的關系、土壤對人類生產生活的重要意義等形成更深刻的認識。同時，將這些具有當地地方特色的探究活動與總目標關聯，整個過程結合各學科的知識和特點，體現跨學科性，兼顧深度與廣度，具備趣味性和可操作性等特點。

2.4多元化教學評價

具有鄉村特色的小學STEAM科學教學評價表現為評價主體多元化和評價內容的多維化。評價主體多元化體現為主體的包容性，鄉村小學STEAM科學課程的評價主體可以是教師、學生、家長等。評價內容多維化體現在鄉村小學STEAM科學課程的評價內容以課堂實施效果、學生知識的獲得、動手能力、創新能力、科學素養的提升等為參考，不以傳統的考試成績作為科學教學的唯一評價標準，其目的在于促進學生的全面發展。

在小項目學習過程中，以即時的形成性評價為主，初步完成“家園”設計后，以學生互評、教師評價、家長評價等方式進一步完善設計。大項目任務的實現，從方案設計和實施上將Science（科學）、Technology（技術）、Engineer（工程）、Arts（藝術）、Maths（數學）五個方面深人融合，提高學生的探究能力和解決問題的能力。同時，小組團結協作，綜合所學科學知識，考慮房屋建造的地理位置、環境、結構、取材等因素，整合現有資源設計家園。多元評價幫助教師進一步完善方案，培養學生對土地的情感，樹立學生的土地保護意識，使學生認識到耕地保護的重要性。

3.結語

我們以單元課程為單位，通過對地方鄉土資源的開發和學情分析，整合單元內容，提出“以大項目學習為主線，小項目學習為基石，整合基石壘寶塔”的課程設計理念，針對湘南山丘地區的區域特點來進行鄉村小學STEAM科學課程設計。STEAM教育理念下的鄉村小學科學課程并不是單一的課堂教學，而是基于現實的生活化教育和終生化教育，旨在讓鄉村學生經歷像科學家和工程師一樣的科學探究過程，獲得對事物更為理性、科學和系統的認知，在科學素養和綜合素質獲得提升的同時，培養學生綜合運用各學科知識來解決實際問題的能力。誠然，在鄉村小學STEAM科學課程的設計和實施過程中面臨著：科學教師STEAM素養不高、學生的工程素養不足、既貼近鄉村小學生生活又能引發思考的情境創設難度較高等問題。然而，STEAM教育理念在鄉村小學科學教育中的運用是一條充滿挑戰且光明的探索之路，更是一條意義非凡之路，必將激勵我們進一步勇敢前行。

（本文作者劉江琳、鄧可意、薛媛、劉泓希均系湖南第一師范學院教育科學學院科學教育專業學生;本文通訊作者許蘭系湖南第一師范學院教育科學學院副教授，理學博士）

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2017.

[2]方淑恩.利用農村自然環境開展科學教育的探討[J].成才之路，2015（11）：34-35.

[3]張凱.農村小學科學課程資源的開發與利用[J].實驗教學與儀器.2014（01）：56-57.

[4]吳明禹.小學階段STEM教育的課堂設計研究[D].西南大學，2018：25-26.

[5]張宏.基于STEM教育的科學教學實施要點探究[J].小學教學參考，2018（18）：76-77.

[6]蘇聰.基于STEM教育理念的小學科學教學設計研究[D].華中科技大學，2019：32-36.