农村小学低成本STEM 课程开发与实施

　　随着中国教育科学研究院发布《2017 中国STEM 教育白皮书》（以下简称“白皮书”） 以来， 全国各地积极推进STEM 教育， 一些学校引进3D 打印、机器人等科技创新项目， 投资建设学生创客教室，让农村小学和资金短缺的学校望而止步。其实农村小学周边有着丰富的自然资源和传统工艺人才资源，只要结合STEM 教育理念， 利用民间的传统艺术、传统玩具， 也可以开发出低成本的STEM 课程， 推进农村小学STEM 教育。

　　一、农村小学低成本STEM 课程的目标

　　低成本STEM 课程是指在实施 STEM 课程教育中所需要投入的资金比较少， 选用的工具和材料较为常见， 具有可持续实施与发展的特点。农村小学进行低成本STEM 课程开发时应注意达成以下目标： 一是选用的材料和工具的成本要低，提高学生的接受度、参与度； 二是课程要富含趣味性、有吸引力， 培养小学生对STEM 课程的兴趣； 三是要富有探究性， 可以培养学生的批判性思考能力、创造力等； 四是要尽量做到规则少、有挑战、需团队合作， 可以培养学生与人沟通、合作的能力等。

　　二、开发步骤

　　我校地处广州市增城区北部山区， 周边种植了很多竹子， 这些竹子是农村小学STEM 课程的理想材料， 利用竹子可以开发桥梁搭建、竹篾编织、民间传统玩具制作等 STEM 课程。下面以“竹蜻蜓的设计与制作” 为例， 介绍农村小学低成本的STEM课程开发步骤。

　　第一步： 编写课程学材——— “竹蜻蜓” 阅读知识卡

　　白皮书指出， STEM 教育是跨学科、跨学段的连贯课程群。一个项目要面对不同能力层次、不同学段的学生， 编写课程学材尤其重要， 可以普及项目相关的基本知识， 形成连贯的课程群， 为合作开展STEM 学习奠定基础。

　　竹蜻蜓是一种中国传统的民间儿童玩具， 由两部分组成， 一是竹柄， 二是“翅膀”。玩时， 双手一搓， 手一松， 竹蜻蜓就会飞上天空。为了提高小学生的学习兴趣，设计阅读知识卡时应做到图文并茂、以图为主， 文字浅显易懂、言简意赅。主要围绕竹蜻蜓的简介、简单的科学原理、设计制作的技术、正确使用工具、实验调试等方面进行编写。阅读知识卡的呈现方式有很多： 可以用小海报张贴于社团活动室； 制作成小册子， 方便学生带回家拓展学习； 还可以通过学校微信公众号、学校门户网站等方式呈现。

　　第二步： 配备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锯、刻刀、竹片。有条件的学校建议增加配备小电钻或手动钻、打磨砂纸、竹篾刀、学生专用机床等小型机械与传统工具， 满足校内简单机械技术的学习与训练需要。

　　第三步： 设计STEM 实践活动

　　STEM 实践活动的设计不能过于繁杂， 否则会影响学生的热情。如竹蜻蜓项目的完成标准是省力、好操作又飞得高， 学生在制作竹蜻蜓时需要在重量、角度、面积之间寻找平衡点， 不断地进行调试改进， 富有挑战性。

　　三、实施方式

　　高质量的STEM 课程实施离不开教师的有效指导， 因此它需要在校学习的课时保证。农村小学可以充分利用综合实践活动课程指导学生开展STEM 课程学习， 既可以保证STEM 课程学习的可持续性， 也可以丰富综合实践活动的课程内容。白皮书指出， STEM 教育大致分成验证型、探索型、制造型和创造型等实践模式。可以与综合实践活动的主要实施方式相融合， 设计以下几种类型的实践活动：

　　（一） 探索型的考察探究活动

　　为了激发学生对传统玩具的兴趣， 在本STEM 课程实施之初， 指导学生开展以“家乡传统的民间儿童玩具调查” 为主题的考察探究活动。让学生采访祖父母、父母及身边的同伴， 了解家乡儿童玩具更新换代的演变过程； 向祖父母、父母学习制作他们儿时最喜欢的玩具，感受亲手制作玩具的喜悦， 获得积极的价值体验。

　　（二） 创造型的设计制作活动

　　学生亲历竹蜻蜓的设计与制作的所有过程， 是本STEM 课程学习的重要环节。学生将根据“明确的结果和模糊的任务”， 做出设计，然后进行测试， 创造出最终的设计原型。活动程序大致如下：

　　1. 明确设计与制作的结果：设计前明确提出制作的竹蜻蜓要省力好操作又飞得高。

　　2. 设计规划： 在使用材料之前， 要求先画出竹蜻蜓设计草图，包括设计规格、简单的操作说明：蜻蜓翅膀的长度、宽度、厚度和角度， 使用的工具， 如何完成削刨，手柄的粗细、长度， 钻孔的位置、大小、工具， 如何组装等。

　　3. 解释论证： 尝试用了解到的各学科知识解释自己的设计方案， 并形成初步的实验论证。

　　4. 劳动技能训练： 教师要舍得使用课时进行劳动技能的训练，确保学生掌握竹蜻蜓制作工具的安全使用方法， 最终制作出成品。

　　5. 展示交流： 总结学习所得，建构后经验。

　　（三） 验证型的问题解决学习活动

　　开展跨学科学习是STEM 教育的主要特征， 学生在开展竹蜻蜓的设计与制作活动时， 对某个或某些问题的研究往往需要利用不同学科的知识进行解释， 才能合理地设计与调整制作方案。

　　本STEM 课程中， 竹蜻蜓是怎么飞起来的？ 怎样才能让竹蜻蜓省力、好操作、飞得高？ 这些问题是促使学生积极开展问题解决学习的原动力。学生要制作省力、好操作、飞得高的竹蜻蜓， 需要不断地进行调试和改进， 应用科学原理、工程知识和数学方法展开验证， 不断完善工艺与技术， 以获得最佳的方案。在这个过程中， 学生会不自觉地进入到学科的深度学习之中，实现知识与技能的转化， 提高其综合应用知识的能力。

　　以上几种类型活动先是循序渐进依次地组织实施， 随着学生活动的不断深化， 各个实践活动之间的相互作用不断增多， 形成知识螺旋， 直到学生制造出自己满意的竹蜻蜓为止。

　　四、学习评价

　　白皮书对STEM 课程的评价强调多元评价主体、形成性评价、面向学习过程的评价。因此“竹蜻蜓的设计与制作课程” 的评价可以分为两部分进行， 一是以竞技比赛的形式对其结果进行形成性评价， 看谁制作出来的竹蜻蜓更符合省力、好操作、飞得高这三个标准； 二是面向学习过程进行反思性评价， 活动结束后， 教师应积极组织学生开展经验分享和活动总结， 指导有余力的学生形成项目学习研究报告，为学生本人、同伴、教师对其学习过程中的态度、兴趣、参与度、任务完成情况等方面开展评价提供依据。

　　总之， STEM 学习不应该是贵族课程， 农村地区及经济薄弱的学校需要树立课程信心， 读懂白皮书对小学STEM 教育的基本要求， 充分利用竹、木、沙、石等丰富的自然资源及其民间传统工艺等， 注入 STEM 课程元素， 开发各种低成本的STEM 课程， 指导学生积极开展 STEM 学习， 加快教育教学内容的更新， 实现新一轮教学方式的改革。

　　【本文系广州市教育科学规划 2016 年度课题“问题解决学习在小学综合实践活动的应用研究” （课题编号： 1201534348） 及广州市教育研究院2017 年度专项课题 “农村小学STEM课程资源的开发与建设研究” （ 课题编号： GZJY2017-125） 的研究成果】

　　（作者单位： 广州市增城区正果镇教学指导中心）

　　责任编辑晁芳芳