張素文

[摘? ?要]農(nóng)村小學低成本STEM課程的開發(fā)應遵循材料和工具價格低、好玩、富有探究性等原則，要注重培養(yǎng)學生學習STEM的興趣。農(nóng)村小學可利用豐富的自然資源和傳統(tǒng)工藝基礎，融入STEM教育元素，開發(fā)出一系列低成本的STEM課程，通過綜合實踐活動課程開展探索型、驗證型、創(chuàng)造型活動，促進學生創(chuàng)新精神和實踐能力的發(fā)展。

[關鍵詞]STEM課程;小學;低成本;課程開發(fā)

在全國各地中小學積極推進STEM教育的過程中，一些學校引進了3D打印、機器人等科技創(chuàng)新項目，投入大量資金建設創(chuàng)客教室，這些都讓農(nóng)村小學和資金短缺的學校望而止步。中國教育科學研究院發(fā)布的《2017中國STEM教育白皮書》指出：STEM教育的主要目標是培養(yǎng)學生運用所學知識創(chuàng)造性地解決真實問題的能力，促進學生創(chuàng)新精神和實踐能力[1]。那么，以此為目標，農(nóng)村小學也可以利用周邊的自然資源或工藝資源，針對民間傳統(tǒng)藝術或傳統(tǒng)玩具，結合STEM教育理念，彰顯其STEM元素，開發(fā)出低成本的STEM課程，使學生從中受益。

一、農(nóng)村小學低成本STEM課程的目標

低成本STEM課程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)發(fā)展的特點。在開發(fā)低成本STEM課程時應注意達成以下目標。一是選用低成本材料和工具。設計課程時就要充分考慮利用隨處可得的或價格低廉的材料和工具，以提高學生的參與度。二是課程要富于趣味性。提出的項目或任務要好玩、有吸引力，以激發(fā)小學生對STEM課程的興趣。三是課程學習要富有探究性。要充分考慮學生的年級特點，既要提供必要的知識，又要給學生留出探究的空間，以培養(yǎng)學生的批判性思維、創(chuàng)造力等。四是課程實施要盡量做到規(guī)則少、有挑戰(zhàn)、團隊合作完成，以培養(yǎng)學生溝通與合作能力。

二、農(nóng)村小學低成本STEM課程的開發(fā)步驟

筆者所在學校地處廣州市增城區(qū)北部山區(qū)，校園周邊有很多竹子。利用這些竹子，可以開發(fā)很多STEM課程或活動。如橋梁搭建、竹篾編織、民間傳統(tǒng)玩具等。下面以民間傳統(tǒng)玩具“竹蜻蜓的設計與制作”為例，介紹低成本STEM課程開發(fā)的步驟。

1.編寫課程學材

STEM教育是跨學科、跨學段的連貫課程群[2]。一個項目要面對不同能力層次、不同學段的學生，通過編寫課程學材，可以普及項目相關的基本知識，形成連貫的課程群，為合作開展STEM學習奠定基礎。

竹蜻蜓是一種中國傳統(tǒng)民間兒童玩具，由竹柄和翅膀兩部分組成。玩時雙手一搓，然后手一松，竹蜻蜓就會飛上天空[3]。學材以閱讀知識卡的形式呈現(xiàn)?？紤]小學生閱讀的特點，內(nèi)容設計要圖文并茂，以圖為主且文字淺顯易懂。竹蜻蜓閱讀卡的內(nèi)容包括簡介、簡單的科學原理、設計制作步驟、工具的使用、實驗調(diào)試等。為便于學生學習或使用，閱讀知識卡的呈現(xiàn)方式可以有多種，如用小海報張貼于社團活動室，制作成小冊子，發(fā)布于學校微信公眾號或網(wǎng)站等。

2.準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。有條件的學校還可以增加小電鉆或手動鉆、打磨沙紙、竹篾刀、學生專用機床等小型機械與專用工具。學?？梢愿鶕?jù)社團規(guī)模添置設備，滿足學生學習與應用簡單機械技術的需要。

3.設計STEM實踐活動

STEM實踐活動要給學生設定一個“明確的結果和模糊的任務”[4]。這是STEM課程中最具挑戰(zhàn)性的關鍵要素，目的是促成學生“玩中學”和“學中玩”。應使活動規(guī)則較少、有挑戰(zhàn)性但不能過于繁雜，以激發(fā)學生的活動熱情。如竹蜻蜓項目的完成標準是省力、易操作、飛得高，這樣，學生在制作竹蜻蜓時就要在重量、角度、面積之間尋找平衡，不斷調(diào)試和改進，研究如何讓竹蜻蜓省力、易操作、飛得高，這是有挑戰(zhàn)性的。

三、農(nóng)村小學低成本STEM課程的實施方式

高質(zhì)量的課程實施離不開教師的有效指導并需要一定的課時保證。STEM課程的實施可以與綜合實踐活動融合并參考驗證型、探索型、制造型和創(chuàng)造型等實踐模式[5]。如竹蜻蜓項目就涉及了多種類型的實踐。

1.探索型的考察探究活動

隨著社會的不斷發(fā)展，像竹蜻蜓這種需要自己動手制作的民間玩具正在被人們慢慢遺忘。為了激發(fā)學生對傳統(tǒng)玩具的興趣和熱愛，在STEM課程實施之初，可指導學生開展“家鄉(xiāng)傳統(tǒng)的民間兒童玩具調(diào)查”。學生可通過采訪父母、祖父母及身邊的同伴，對比三代人兒時玩具的特點，了解家鄉(xiāng)兒童玩具的演變。學生向祖父母、父母學習如何制作他們兒時的玩具，贊嘆祖輩或父輩的本領，感受親手制作玩具帶來的喜悅，從而產(chǎn)生了繼承傳統(tǒng)民間技藝的積極意愿。

2.創(chuàng)造型的設計制作活動

學生要親歷竹蜻蜓的設計與制作過程，根據(jù)“明確的結果和模糊的任務”，提出一個設計方案，制作一個作品，經(jīng)過測試與改進，得到最終模型?；顒映绦虼笾氯缦隆?/p>

一是明確設計與制作的結果。如竹蜻蜓要省力、易操作、飛得高。

二是提出設計規(guī)劃。在使用材料之前，要先畫出竹蜻蜓設計草圖，包括設計規(guī)格、簡單的操作說明。設計時要考慮如下問題：

（1）蜻蜓“翅膀”的長度、寬度是多少？

（2）蜻蜓“翅膀”的厚度和角度是多少？用什么工具？如何完成削刨？

（3）手柄的粗細和長度各是多少？

（4）蜻蜓“翅膀”的手柄孔放在哪個位置？要鉆多大的孔？用什么工具鉆孔？

（5）如何組裝？

三是解釋論證。嘗試用學過的各學科知識解釋自己的設計方案，并形成初步的實驗論證方法。

四是勞動技能訓練。教師要舍得花一些課時對學生進行勞動技能訓練，以確保學生能夠安全使用工具。

五是展示交流?？偨Y學習所得，建構后經(jīng)驗。

3.驗證型的問題解決式學習活動

開展跨學科學習是STEM教育的主要特征，學生在竹蜻蜓的設計與制作活動中，對某個或某些問題的研究往往需要不同學科的知識才能解釋，以便合理地設計與調(diào)整制作方案。

比如，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學習的源動力。學生要完成“制作省力、好操作、飛得高的竹蜻蜓”這一明確的結果，就需要不斷調(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，以獲得最佳方案。在這個過程中，學生會自然而然地進入相關知識的深度學習，實現(xiàn)知識與技能的轉化，提高綜合應用知識的能力。

以上幾種類型的活動先是循序漸進地依次組織實施，隨著學生活動的不斷深化，各活動之間的相互作用不斷增強，直到做出滿意的竹蜻蜓為止。

四、農(nóng)村小學低成本STEM課程的學習評價

STEM課程評價強調(diào)多元評價主體、形成性評價、面向學習過程的評價[6]。竹蜻蜓項目的評價可以分為兩個部分。一是以競技比賽的形式進行形成性評價，看誰的竹蜻蜓更符合“省力、好操作、飛得高”的標準。學校也可以舉辦“竹蜻蜓試飛開放日”，讓全校師生試玩，設立大眾點評評委，評出“最佳工藝獎”“最省力獎”“最好操作獎”和“飛得最高獎”，使評價主體更加多元化。二是面向學習過程進行反思性評價?；顒咏Y束后，教師應積極組織學生開展經(jīng)驗分享和活動總結，指導有余力的學生完成項目學習研究報告，為學生本人、同伴、教師對每個學生在學習過程中的態(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)。

五、討論與建議

一是小學STEM課程應側重于培養(yǎng)興趣。有些學校一談到STEM教育，首先想到的是高科技、3D打印等，錯誤地認為不能呈現(xiàn)理想的“高級”作品就不是好的STEM項目，這也是農(nóng)村小學和經(jīng)濟薄弱學校不能推進STEM教育的一個障礙。小學階段應以培養(yǎng)小學生興趣為目標，那么STEM項目的選擇就可以非常廣泛，既可選擇一些小手工、小作品、小項目，也可通過開展小改造、小實驗來實現(xiàn)跨學科學習，讓學生體驗STEM課程的樂趣。這樣就走出了盲目追求項目時尚性、大投入的誤區(qū)。如竹蜻蜓項目的實施，因為摒棄了“高大上”的成果追求，竹蜻蜓每次改進后飛得高一些都能使學生獲得成功的喜悅。

二是為農(nóng)村傳統(tǒng)工藝注入STEM元素，使之成為低成本STEM項目。我國廣大的農(nóng)村有很多民間工藝或傳統(tǒng)項目，其中有些材料和工具也只有在農(nóng)村才更為常見。農(nóng)村小學可以從發(fā)現(xiàn)學校周邊資源出發(fā)，充分利用民間工藝、傳統(tǒng)文化等，挖掘或融入STEM學習元素，構建STEM課程群，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性解決問題的能力。比如，農(nóng)村孩子在玩竹蜻蜓時通常不會思考影響它飛翔的因素，將其引入STEM課程后，提出了讓竹蜻蜓飛得又高又省力的任務，就促使學生開始思考各種影響因素，并不斷猜想與驗證。這樣，注入了STEM課程元素的制作竹蜻蜓的活動就成為了低成本的STEM學習項目。又如“橋梁搭建”原本只是一項手工制作活動，師生多注重其美觀程度。如果對其材料進行限定并提出承重要求，必定會引發(fā)學生對材料的形狀、結構與承重力之間關系的探究，成為典型的STEM活動。

STEM教育應該面向全體學生。農(nóng)村地區(qū)及經(jīng)濟薄弱學校需要樹立信心，深刻領會《2017中國教育STEM教育白皮書》的要求，充分利用各種資源，開發(fā)各種低成本的STEM課程，讓更多學生獲益。

參考文獻

[1][2][5][6]百度文庫.2017中國教育STEM教育白皮書[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/f43a9834f68a6529647d27284b73f242326c3150.html.

[3]百度百科.竹蜻蜓（中國傳統(tǒng)民間玩具）[EB/OL].https：//baike.baidu.com/item/竹蜻蜓/23633？fr= Aladdin.

[4][美]卡普拉羅，摩根.基于項目的STEM學習：一種整合科學、技術、工程和數(shù)學的學習方式[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上?？萍冀逃霭嫔纾?016.

（責任編輯? ?郭向和）