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

科學(xué)教育的主旨在提高人的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)探究能力，培養(yǎng)人的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，樹立正確的科學(xué)本質(zhì)觀。教育部《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）指出，小學(xué)科學(xué)課程資源是指有助于進(jìn)行科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的各種資源［1］。在自然資源比較豐富的農(nóng)村學(xué)校，鄉(xiāng)土自然資源如果能得到很好的利用，則就變成了實(shí)施科學(xué)課程的有效資源［2］。通過(guò)合理的開發(fā)，可以幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)概念，進(jìn)行科學(xué)探究和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題［3］。STEM理念下的項(xiàng)目式教育就是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)甚至藝術(shù)融合在同一個(gè)主題性的項(xiàng)目活動(dòng)里。例如，我們要造一座可以在足球場(chǎng)供教練、觀察指導(dǎo)、球員練球的活動(dòng)塔臺(tái)。首先，我們要明確這些工程的任務(wù)和要求；然后，在有限的條件下做出設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)設(shè)計(jì)方案中，我們會(huì)用到很多的科學(xué)原理。例如，框架結(jié)構(gòu)風(fēng)阻小，上小下大，上輕下重的結(jié)構(gòu)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(xué)生，是在設(shè)計(jì)過(guò)程中要引導(dǎo)項(xiàng)目組成員通過(guò)資料的查詢，或者在現(xiàn)象的對(duì)比中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不斷地檢驗(yàn)假說(shuō)，推翻錯(cuò)誤，從而得到結(jié)論，這就是科學(xué)探究的過(guò)程。同時(shí)，完成這個(gè)項(xiàng)目還需要很多的技術(shù)，例如，塔臺(tái)的防震技術(shù)等。然后，對(duì)照設(shè)計(jì)圖先建造一個(gè)模型，并測(cè)試這個(gè)模型，對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn)等。在這個(gè)工程模型的建立中，還要對(duì)項(xiàng)目工程的安全性、實(shí)用性、成本進(jìn)行計(jì)算，了解這個(gè)工程所用到的相關(guān)設(shè)備以及對(duì)設(shè)備的研發(fā)和使用。技術(shù)是項(xiàng)目核心，數(shù)學(xué)則貫穿在每一個(gè)環(huán)節(jié)之中。因?yàn)?，?duì)數(shù)據(jù)的分析是上述所有內(nèi)容的基礎(chǔ)。鄉(xiāng)土STEM，是陽(yáng)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(wú)論STEM理念下的科學(xué)課堂探究是專題性的項(xiàng)目，還是別的活動(dòng)，其目標(biāo)都是一樣的，都是為培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，都是在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程思維、技術(shù)能力，和對(duì)數(shù)據(jù)的分析能力，最終培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在開發(fā)過(guò)程中，結(jié)合學(xué)校的現(xiàn)狀，從學(xué)生身邊最熟悉的問(wèn)題情境出發(fā)，才能完成以學(xué)生為主體的校本課程的開發(fā)，才能更好地完成各個(gè)學(xué)科的大融合。兩年來(lái)，通過(guò)老師和同學(xué)的共同努力，我們進(jìn)行了一些實(shí)踐，現(xiàn)將成功的課程案例和活動(dòng)策略總結(jié)如下：一、菜園地科普化，花草皆可“項(xiàng)目化”（一）我的地盤我做主第一個(gè)活動(dòng)：我是小小設(shè)計(jì)師。種植園造型是什么，建構(gòu)的材料有哪些，需要的工具及其作用，哪些工具會(huì)用，哪些工具不會(huì)用，哪些技術(shù)要請(qǐng)教別人……畫出設(shè)計(jì)圖后，先在設(shè)計(jì)小組里推選出一個(gè)最好的方案，然后小組之間進(jìn)行交流，最后定出一份最合理的設(shè)計(jì)。在交流中，學(xué)生學(xué)會(huì)了大膽表達(dá)和安靜傾聽，學(xué)會(huì)了理性質(zhì)疑和虛心完善，學(xué)會(huì)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(shè)計(jì)圖的設(shè)計(jì)師便是本次活動(dòng)的小小工程師。工程師要負(fù)責(zé)小組分工，哪一組準(zhǔn)備哪些材料，哪一組準(zhǔn)備工具，哪一組建造技術(shù)，哪一組負(fù)責(zé)質(zhì)量檢驗(yàn)等等。項(xiàng)目完成，小組之間進(jìn)行互相評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)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(dòng)中是否做到團(tuán)結(jié)協(xié)作，遇事冷靜解決問(wèn)題；種植園的建造是否符合要求；任務(wù)完成的效率怎樣等等。在“施工過(guò)程中”很多同學(xué)才發(fā)現(xiàn)了“說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單做起來(lái)難”的道理，發(fā)現(xiàn)哪怕是把繩子系一個(gè)結(jié)都不容易，各組從最初的推卸、爭(zhēng)吵、互相埋怨，變成了最后的努力配合。在評(píng)價(jià)中，學(xué)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(zhǎng)。（三）隆重授牌，儀式感強(qiáng)，責(zé)任感足為使班級(jí)基地更有使命感，班級(jí)之間彼此督促，每班自主地取上有個(gè)性的園地名并設(shè)計(jì)出園徽。例如，諾貝爾號(hào)、七彩樂(lè)園等。取名環(huán)節(jié)也是各抒己見，表達(dá)了各種美好期望。最終個(gè)性又統(tǒng)一。授牌使學(xué)生的探究過(guò)程更有自主性和凝聚力。（四）科學(xué)選擇，任務(wù)興趣，兼濟(jì)結(jié)合基地建好了，種植什么呢？一部分預(yù)留給學(xué)生統(tǒng)一種植科學(xué)課需要觀察的植物。例如，驗(yàn)證“莖的作用”實(shí)驗(yàn)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(lái)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(xué)生養(yǎng)蠶不再因?yàn)閷ふ疑Ｈ~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(shí)際探究，重在過(guò)程。例如，神奇的砍瓜，玩具小葫蘆等等，主要是想讓學(xué)生感受生命的力量，更好地激發(fā)他們探究的興趣。有一個(gè)同學(xué)，聽說(shuō)宿遷有個(gè)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(guò)來(lái)問(wèn)：“可以驗(yàn)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(shí)候，兩塊地收到的大頭菜個(gè)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(duì)比實(shí)驗(yàn)的因素，我們的種植區(qū)又細(xì)分了好幾個(gè)小區(qū)，搞起了多因素的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。這次，學(xué)生的興趣更大了。三年級(jí)的同學(xué)，種植桑樹，完成養(yǎng)蠶活動(dòng)。為此，我們開發(fā)了相關(guān)的《STEM項(xiàng)目化活動(dòng)——探秘蠶寶寶》，共分九個(gè)環(huán)節(jié)：一是走訪養(yǎng)蠶專業(yè)戶，學(xué)習(xí)栽桑養(yǎng)蠶小知識(shí)；二是準(zhǔn)備工具和“蠶室”；三是孵化蠶寶寶；四是喂養(yǎng)蠶寶寶；五是設(shè)計(jì)制作“蠶山”；六是觀察蠶蛹和蠶蛾；七是抽絲剝繭，測(cè)量一根絲有多長(zhǎng)；八是嘗美食，油炸蠶蛹營(yíng)養(yǎng)高；九是養(yǎng)蠶成果展。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生認(rèn)識(shí)了扦插的技術(shù)，認(rèn)識(shí)桑樹花的不同，品嘗了桑葚的汁甜味美，體驗(yàn)了昆蟲的完全變異過(guò)程。（五）項(xiàng)目式小課題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題在種植工作中，很多項(xiàng)目式小課題就應(yīng)運(yùn)而生了?！犊靵?lái)搭建黃瓜架》一課，聚焦環(huán)節(jié)：黃瓜秧苗是攀緣莖，要順著一個(gè)架子爬上去才能更好地生長(zhǎng)，然后開花結(jié)果。怎樣搭建搭架子才能達(dá)到既穩(wěn)定又省材料，而且要透風(fēng)透光，不影響結(jié)果數(shù)量呢?首先給學(xué)生思考方向：你覺(jué)得這個(gè)架子要受到哪些力的影響?怎樣解決這些問(wèn)題?使用黃瓜架子時(shí)還要注意哪些問(wèn)題？你準(zhǔn)備怎么解決？探索環(huán)節(jié)：很多學(xué)生設(shè)計(jì)了架子的結(jié)構(gòu)，并用身邊的材料做成模型，檢測(cè)了穩(wěn)定性并計(jì)算了用材用料。探究結(jié)果：1．學(xué)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(gòu)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(huì)增加，行與行之間的距離也有了空間。哪種更好呢？經(jīng)過(guò)同學(xué)們提議，我們對(duì)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(cè)試環(huán)節(jié)，例如用鉤碼數(shù)量測(cè)試承重能力，用風(fēng)扇測(cè)試其抗風(fēng)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(fēng)雨天氣時(shí)，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(gòu)穩(wěn)固。二、鄉(xiāng)土STEM項(xiàng)目教育實(shí)施的策略化（一）學(xué)科大融合，讓成果變得亮晶晶例如，科學(xué)學(xué)科中《植物的一生》單元的“播種”，“交流前三周鳳仙花苗的生長(zhǎng)變化”等內(nèi)容時(shí)，我們就把課堂設(shè)在種植園，讓同學(xué)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(lái)。很多小朋友寫出來(lái)從種植到觀察中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，文筆細(xì)膩，生動(dòng)有趣。帶著濃濃生活氣息和科學(xué)味的作文，得到語(yǔ)文老師贊賞后，學(xué)生每周都會(huì)主動(dòng)問(wèn)科學(xué)老師，這周又有什么主題活動(dòng)。相信這樣的活動(dòng)讓學(xué)生難忘，這樣的成就感也讓學(xué)生終生難忘，也間接為學(xué)生科學(xué)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(jí)強(qiáng)心劑。同時(shí)，聯(lián)合美術(shù)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(xué)生樂(lè)此不疲?；顒?dòng)的成果，更要給學(xué)生搭建展示的舞臺(tái)。無(wú)論創(chuàng)意寫作、科學(xué)繪畫、主題成果展、科學(xué)小論文競(jìng)賽，還是美食展，都要在各個(gè)階段讓學(xué)生有成就感。（二）意外小發(fā)現(xiàn)，讓探索變得樂(lè)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(lái)，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(gè)小孔，哇，一只可愛的菜粉蝶鉆出來(lái)啦!”“你有沒(méi)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(gè)鉆出來(lái)的是個(gè)蛾子呢，還那么丑?”（好嫌棄的小眼神哦!）“老師，您說(shuō)的天牛是這個(gè)嗎?果然有一對(duì)觸角三對(duì)足呢!老師，這是我昨天從菜地里請(qǐng)回來(lái)的，想問(wèn)問(wèn)您是什么蟲子的，現(xiàn)在知道了，放學(xué)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(méi)有頭顱呢?”“噓——，你小聲點(diǎn)，別說(shuō)話，別把它驚跑了?！闭麄€(gè)過(guò)程，這樣的激動(dòng)場(chǎng)面很多，每一次意外發(fā)現(xiàn)，都會(huì)使學(xué)生眼中放射出很多新奇又滿足的光芒。把這些寫進(jìn)科學(xué)日記，創(chuàng)意寫作活動(dòng)，讓學(xué)生眼中的驚奇變成妙趣橫生的文字，通過(guò)細(xì)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(xué)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(gè)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(xiàng)目活動(dòng)中學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)“主體性學(xué)習(xí)”讓學(xué)生選擇需要研究的項(xiàng)目主題，尊重他的選擇，他們才會(huì)充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。（四）家校大融合，讓體驗(yàn)變得興沖沖家校合作，只有在家長(zhǎng)面前展示孩子點(diǎn)點(diǎn)滴滴的進(jìn)步，才能獲得家長(zhǎng)支持。要真正做到STEM科技活動(dòng)的普及，要面向更多的學(xué)生和家長(zhǎng)。所以，我們?cè)诿總€(gè)興趣小組展開活動(dòng)之前，都要先召開相關(guān)的家長(zhǎng)座談會(huì)，從活動(dòng)的接送，到家庭的經(jīng)濟(jì)支持，技術(shù)支持，在陪伴學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，積極性最高的是家長(zhǎng)。特別是每次帶領(lǐng)學(xué)生比賽回來(lái)，家長(zhǎng)們親臨比賽現(xiàn)場(chǎng)都會(huì)有自豪感，他們會(huì)告訴身邊的人要重視孩子參加科技活動(dòng)，從而更好地支持了科普教育的展開。在一次科學(xué)嘉年華體驗(yàn)活動(dòng)中，我們聯(lián)合了近300個(gè)家長(zhǎng)與老師一起開展了整整兩天。從前一天對(duì)