鄉(xiāng)村小學鄉(xiāng)土STEM課程開發(fā)及實施策略的思考

科學教育的主旨在提高人的科學素養(yǎng)、科學探究能力，培養(yǎng)人的科學態(tài)度和科學精神，樹立正確的科學本質(zhì)觀。教育部《義務教育小學科學教學課程標準》（2017年版）指出，小學科學課程資源是指有助于進行科學教學活動的各種資源［1］。在自然資源比較豐富的農(nóng)村學校，鄉(xiāng)土自然資源如果能得到很好的利用，則就變成了實施科學課程的有效資源［2］。通過合理的開發(fā)，可以幫助學生更好地理解科學概念，進行科學探究和運用知識解決實際問題［3］。STEM理念下的項目式教育就是將科學、技術、工程、數(shù)學甚至藝術融合在同一個主題性的項目活動里。例如，我們要造一座可以在足球場供教練、觀察指導、球員練球的活動塔臺。首先，我們要明確這些工程的任務和要求；然后，在有限的條件下做出設計方案。在這個設計方案中，我們會用到很多的科學原理。例如，框架結(jié)構風阻小，上小下大，上輕下重的結(jié)構更穩(wěn)固，三角形斜桿的插入可以大大增加其框架的穩(wěn)定性。而這些原理的獲得，不是直接告訴學生，是在設計過程中要引導項目組成員通過資料的查詢，或者在現(xiàn)象的對比中發(fā)現(xiàn)問題，并通過設計實驗不斷地檢驗假說，推翻錯誤，從而得到結(jié)論，這就是科學探究的過程。同時，完成這個項目還需要很多的技術，例如，塔臺的防震技術等。然后，對照設計圖先建造一個模型，并測試這個模型，對模型進行評估和改進等。在這個工程模型的建立中，還要對項目工程的安全性、實用性、成本進行計算，了解這個工程所用到的相關設備以及對設備的研發(fā)和使用。技術是項目核心，數(shù)學則貫穿在每一個環(huán)節(jié)之中。因為，對數(shù)據(jù)的分析是上述所有內(nèi)容的基礎。鄉(xiāng)土STEM，是陽春白雪與下里巴人的組合，讓很多老師驚奇，我們將怎樣結(jié)合在一起呢？我是這樣理解的，無論STEM理念下的科學課堂探究是專題性的項目，還是別的活動，其目標都是一樣的，都是為培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，都是在培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、工程思維、技術能力，和對數(shù)據(jù)的分析能力，最終培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。在開發(fā)過程中，結(jié)合學校的現(xiàn)狀，從學生身邊最熟悉的問題情境出發(fā)，才能完成以學生為主體的校本課程的開發(fā)，才能更好地完成各個學科的大融合。兩年來，通過老師和同學的共同努力，我們進行了一些實踐，現(xiàn)將成功的課程案例和活動策略總結(jié)如下：一、菜園地科普化，花草皆可“項目化”（一）我的地盤我做主第一個活動：我是小小設計師。種植園造型是什么，建構的材料有哪些，需要的工具及其作用，哪些工具會用，哪些工具不會用，哪些技術要請教別人……畫出設計圖后，先在設計小組里推選出一個最好的方案，然后小組之間進行交流，最后定出一份最合理的設計。在交流中，學生學會了大膽表達和安靜傾聽，學會了理性質(zhì)疑和虛心完善，學會了比較和分析，懂得了取舍和決斷。（二）建造科普種植園最后勝出的設計圖的設計師便是本次活動的小小工程師。工程師要負責小組分工，哪一組準備哪些材料，哪一組準備工具，哪一組建造技術，哪一組負責質(zhì)量檢驗等等。項目完成，小組之間進行互相評價。評價內(nèi)容：工程師人員安排是否合理，是否出現(xiàn)了窩工現(xiàn)象；各組成員在活動中是否做到團結(jié)協(xié)作，遇事冷靜解決問題；種植園的建造是否符合要求；任務完成的效率怎樣等等。在“施工過程中”很多同學才發(fā)現(xiàn)了“說起來簡單做起來難”的道理，發(fā)現(xiàn)哪怕是把繩子系一個結(jié)都不容易，各組從最初的推卸、爭吵、互相埋怨，變成了最后的努力配合。在評價中，學生的思想好像都慢慢開始成熟了，在反思中變得冷靜，展示了心靈的成長。（三）隆重授牌，儀式感強，責任感足為使班級基地更有使命感，班級之間彼此督促，每班自主地取上有個性的園地名并設計出園徽。例如，諾貝爾號、七彩樂園等。取名環(huán)節(jié)也是各抒己見，表達了各種美好期望。最終個性又統(tǒng)一。授牌使學生的探究過程更有自主性和凝聚力。（四）科學選擇，任務興趣，兼濟結(jié)合基地建好了，種植什么呢？一部分預留給學生統(tǒng)一種植科學課需要觀察的植物。例如，驗證“莖的作用”實驗中的芹菜，需要觀察植物的一生及各部分形成?！傍P仙花”“小油菜”，用來區(qū)分直立莖、匍匐莖、攀緣莖、纏繞莖的各種作物。我們還專門規(guī)劃了一塊地種植桑樹，讓學生養(yǎng)蠶不再因為尋找桑葉而東奔西跑。每班的另一塊土地則用于自主探究。原則是：敢想敢做，不怕失敗，實際探究，重在過程。例如，神奇的砍瓜，玩具小葫蘆等等，主要是想讓學生感受生命的力量，更好地激發(fā)他們探究的興趣。有一個同學，聽說宿遷有個小朋友發(fā)現(xiàn)了“大頭菜掐了心可以高產(chǎn)”的信息，就跑過來問：“可以驗證一下嗎?”。然后，他們小組就種植了兩塊大頭菜，一塊掐心，一塊不掐心，每天觀察記錄，可是到了收獲的時候，兩塊地收到的大頭菜個頭有少許差異，但不是很普遍，我們一起分析了可能出現(xiàn)的原因：土壤太貧瘠，養(yǎng)分太少，種植的區(qū)域在大樹底下，光照不足。找出原因以后，形成了好幾組對比實驗的因素，我們的種植區(qū)又細分了好幾個小區(qū)，搞起了多因素的對比實驗。這次，學生的興趣更大了。三年級的同學，種植桑樹，完成養(yǎng)蠶活動。為此，我們開發(fā)了相關的《STEM項目化活動——探秘蠶寶寶》，共分九個環(huán)節(jié)：一是走訪養(yǎng)蠶專業(yè)戶，學習栽桑養(yǎng)蠶小知識；二是準備工具和“蠶室”；三是孵化蠶寶寶；四是喂養(yǎng)蠶寶寶；五是設計制作“蠶山”；六是觀察蠶蛹和蠶蛾；七是抽絲剝繭，測量一根絲有多長；八是嘗美食，油炸蠶蛹營養(yǎng)高；九是養(yǎng)蠶成果展。在整個過程中，學生認識了扦插的技術，認識桑樹花的不同，品嘗了桑葚的汁甜味美，體驗了昆蟲的完全變異過程。（五）項目式小課題，發(fā)現(xiàn)問題解決問題在種植工作中，很多項目式小課題就應運而生了?！犊靵泶罱S瓜架》一課，聚焦環(huán)節(jié)：黃瓜秧苗是攀緣莖，要順著一個架子爬上去才能更好地生長，然后開花結(jié)果。怎樣搭建搭架子才能達到既穩(wěn)定又省材料，而且要透風透光，不影響結(jié)果數(shù)量呢?首先給學生思考方向：你覺得這個架子要受到哪些力的影響?怎樣解決這些問題?使用黃瓜架子時還要注意哪些問題？你準備怎么解決？探索環(huán)節(jié)：很多學生設計了架子的結(jié)構，并用身邊的材料做成模型，檢測了穩(wěn)定性并計算了用材用料。探究結(jié)果：1．學生發(fā)現(xiàn)了三角形形狀架子最不容易變形，上小下大，上輕下重的框架結(jié)構最穩(wěn)定；2．每行黃瓜上空先橫著懸掛一根鐵絲，然后只在黃瓜的根部拴一條小繩子上面系在鐵絲上，黃瓜也可以攀爬上去，這樣做最省材料，而且種植數(shù)量會增加，行與行之間的距離也有了空間。哪種更好呢？經(jīng)過同學們提議，我們對兩種方案都制作出了模型，并用塑料藤蔓模擬黃瓜藤蔓。開始了測試環(huán)節(jié)，例如用鉤碼數(shù)量測試承重能力，用風扇測試其抗風能力，用單位面積能纏繞的藤蔓條數(shù)比較其種植密度等等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第二種方法是省錢省力，但是在室外種植遇到風雨天氣時，植株容易受到破壞。所以，這種模式適合在室內(nèi)種植，主要是框架結(jié)構穩(wěn)固。二、鄉(xiāng)土STEM項目教育實施的策略化（一）學科大融合，讓成果變得亮晶晶例如，科學學科中《植物的一生》單元的“播種”，“交流前三周鳳仙花苗的生長變化”等內(nèi)容時，我們就把課堂設在種植園，讓同學們把每日觀察到的情況用照片墻、觀察日記等方式展現(xiàn)出來。很多小朋友寫出來從種植到觀察中的點點滴滴，文筆細膩，生動有趣。帶著濃濃生活氣息和科學味的作文，得到語文老師贊賞后，學生每周都會主動問科學老師，這周又有什么主題活動。相信這樣的活動讓學生難忘，這樣的成就感也讓學生終生難忘，也間接為學生科學興趣的培養(yǎng)開墾了“土壤”，為他們觀察和研究興趣的持續(xù)性注入了超級強心劑。同時，聯(lián)合美術老師畫一畫，攝影興趣組拍一拍等，都可以讓成果變得亮晶晶，讓學生樂此不疲?；顒拥某晒?，更要給學生搭建展示的舞臺。無論創(chuàng)意寫作、科學繪畫、主題成果展、科學小論文競賽，還是美食展，都要在各個階段讓學生有成就感。（二）意外小發(fā)現(xiàn)，讓探索變得樂融融我們種植青菜，卻意外發(fā)現(xiàn)菜葉背面的菜青蟲，我們把被蟲子吃的那顆悄悄用網(wǎng)罩起來，每天觀察，然后便驚奇地發(fā)現(xiàn)：“看看，蟲子變成了蛹!”“看看，蛹被要開了一個小孔，哇，一只可愛的菜粉蝶鉆出來啦!”“你有沒有發(fā)現(xiàn)菜粉蝶的翅膀剛開始是軟軟的，皺皺的，哇，撐開了就平滑了呢!”“為啥我的這個鉆出來的是個蛾子呢，還那么丑?”（好嫌棄的小眼神哦!）“老師，您說的天牛是這個嗎?果然有一對觸角三對足呢!老師，這是我昨天從菜地里請回來的，想問問您是什么蟲子的，現(xiàn)在知道了，放學后我就把它放回自己的家?！薄拔覀儼l(fā)現(xiàn)了兩只螳螂，為什么上面那一只沒有頭顱呢?”“噓——，你小聲點，別說話，別把它驚跑了?！闭麄€過程，這樣的激動場面很多，每一次意外發(fā)現(xiàn)，都會使學生眼中放射出很多新奇又滿足的光芒。把這些寫進科學日記，創(chuàng)意寫作活動，讓學生眼中的驚奇變成妙趣橫生的文字，通過細致觀察，才能胸有成竹，妙筆生花。（三）食材課程的探索，讓成果變得香噴噴利用成果自制美食，也是很好的課程拓展。例如，學生利用面粉制作的各種食品，如饅頭、小餅、包子、還有比薩；造型上有可愛的小豬，有驕傲的鴨子。黃瓜可以做蔬果沙拉、涼拌黃瓜、炒黃瓜，也可以拼接成有創(chuàng)意的食物造型。怎樣給你的作品起一個寓意美好的名字？怎樣向大家介紹你手中的美食？廚房變課堂，成果擺在手上，幸福寫在臉上，雙重收獲，每一份食品都是特別的香甜。在項目活動中學習，強調(diào)“主體性學習”讓學生選擇需要研究的項目主題，尊重他的選擇，他們才會充分發(fā)揮主觀能動性。（四）家校大融合，讓體驗變得興沖沖家校合作，只有在家長面前展示孩子點點滴滴的進步，才能獲得家長支持。要真正做到STEM科技活動的普及，要面向更多的學生和家長。所以，我們在每個興趣小組展開活動之前，都要先召開相關的家長座談會，從活動的接送，到家庭的經(jīng)濟支持，技術支持，在陪伴學生學習過程中，積極性最高的是家長。特別是每次帶領學生比賽回來，家長們親臨比賽現(xiàn)場都會有自豪感，他們會告訴身邊的人要重視孩子參加科技活動，從而更好地支持了科普教育的展開。在一次科學嘉年華體驗活動中，我們聯(lián)合了近300個家長與老師一起開展了整整兩天。從前一天對