农村小学低成本STEM课程开发与实施

张素文

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滿意的竹蜻蜓为止。

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