校外科技教育STEM課程模式實踐探究

薛丹

摘要：本文結合廣州市Y區少年宮科技特色和區域學校特點，以“入校體驗—入宮提高—宮校聯合培優拓展”的設計思路，確立了“三級階梯式”的STEM課程模式（一級是在學校開展的“宮校融合”課程;二級是在少年宮開展的“科技教育”課程;三級是在少年宮和學校開展的“培優拓展”課程），做到了宮校賽三位一體，普及提高兼顧，并結合案例進行了分析。

關鍵詞：校外科技教育;STEM;課程模式

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）01-0067-04

在小學科學新課改背景下，校外科技教育需探索一種操作性強、切實可行的教育模式，制訂合理的活動內容，指導學生運用科學的思維方法，通過真實的項目實踐，調動多個學科知識主動建構新知識，培養青少年熱愛科學、敢于探索的創新意識和理性思維，提高其科學實踐能力，培養適應未來社會發展的人才。本文以廣州市Y少年宮為例，介紹校外科技教育STEM課程模式。

● 校外科技教育STEM課程模式的確立

1.確立的背景

廣州市Y青少年科技教育工作主要是依托廣州市Y少年宮（下文簡稱少年宮）的資源，面向全區青少年開展推普，少年宮開設有四模一電、模擬飛行、機器人、小發明、生物等科技項目。少年宮科技教育堅持普及與提高相結合的原則，開展集思想性、科學性、知識性和趣味性于一體的教育教學活動。通過科技興趣小組活動和群眾性科學技術普及活動，全面提高學生的科學素質，幫助學校開發特色項目，為學校培養更多的科技人才。

2.課程模式和案例分析

為實現區內學校科技教育水平的均衡發展，少年宮深挖已有的科技教育項目與STEM教育相關的內容，以“入校體驗—入宮提高—宮校聯合培優拓展”的設計思路，確立“三級階梯式”的STEM課程模式（如圖1）。

（1）一級課程

一級課程是在學校開展的“宮校融合”課程。依托區教育局支持的“科技大篷車進校園”活動，每學期進入10所科技薄弱學校開展STEM體驗課程。課程包括4D思維空間構建、無線電通信、紙飛機、無線電測向、創客體驗、直升飛機、紙船承重等趣味科學實驗，以體驗和培養學生的發散思維為主，以點（少年宮）帶面（學校）。

“宮校融合”課程基于學生學習基礎要求較低、材料簡單易得、學校易于開展的特點，以少年宮科技特色項目為切入點，設計了學校與少年宮互融的STEM體驗課程。以初級的科技課程內容為核心載體，引導學生進行觀察、閱讀、測量、計算和表達等讓學生初步具有科學思維的意識。通過科學方法的實踐與體驗，學生學會用科學的方法描述現象。

以“紙船承重”課程為例，課程主要面向小學三、四年級學生，學時是1課時（40分鐘）。基于小學科學課程標準，教師精選和設計對應學科的探究問題：為什么船能浮在水面上？（科學）如何繪制紙船結構圖？（技術）怎么折疊出承載最多硬幣的紙結構？（工程）如何測量和記錄紙船的強度？（數學）將探究主題融合細化成三維目標：知識與技能目標（知道浮力與質量的關系，知道紙船形狀、重物放置方法等因素影響紙船承重效果，知道砝碼疊加增加質量）;過程與方法目標（能繪制出紙船的形狀，能通過改變紙張的形狀增強紙張強度）;情感態度與價值觀目標（體會迭代優化的工程設計過程，培養批判性思考和綜合解決問題的能力）。為更加清晰地凸顯探究主題內涉及的學科內容，教師通過思維導圖以可視化形式展現（如圖2）。

在這節體驗課中，學生以解決“紙船承重”真實情境問題為線索，觀察和分析身邊的事物“船”，了解浮力，并通過制作模型驗證自己的猜想。通過記錄和分析數據，總結分享自己的實踐經驗，在收集資料、分析問題、繪制模型和制作調試模型的同時，調用已有知識建構新的學科概念，從而實現知識的迭代，激發對不同學科的興趣，學會用科學的方法來描述和解決問題，初步提高分析能力和動手實踐能力。

（2）二級課程

二級課程是在少年宮開展的“科技教育”課程。通過統整少年宮科技教育的優勢和特點，以“科技教育”為主線梳理課程內容，構建具有系統性、整體性的課程體系，力圖多維度地打造課程架構，開設豐富多元的可選擇課程，讓學生領略科技的廣闊性、豐富性和系統性。

以“洗滌劑污水大作戰”為例，課程主要面向小學三、四年級學生，學時是5課時（90分鐘/課時）。本案例中的教師根據主題“洗滌劑污水”，設計對應的學科學習內容（如下頁表1），并通過表格展示教學的實施過程（如下頁表2）。

本項目以“洗滌劑”為探究線索，充分挖掘其與實際生活情境的聯系，將其轉化為能激發學生探究興趣，同時貼近學生生活有助于學生理解的驅動性問題串，設計具有銜接性和梯度性的教學內容。

學生觀察和分析身邊各類洗滌劑，了解表面活性劑、羽毛的結構和功能、溶解氧等科學知識，掌握使用顯微鏡和數字化感應器的方法，并通過設計制作模型，設計了3個不同的實驗方案。在教學實施過程中，不僅要求學生理解學科概念，更要將知識內化并融入解決真實問題之中，促進學生科學思維、計算思維和工程思維等高階思維的不斷形成與發展。相比一級課程，二級課程對學生的綜合能力要求更高更全面，培養了學生善探究、愛思考、重實踐的能力。

（3）三級課程

三級課程是在少年宮和學校開展的“培優拓展”課程。根據各項目的特點，結合上級各類比賽的要求，為學生搭建展示平臺，以提升學生的創新思維為主，兼顧增強學生的團隊協作能力，提高學生的動手能力、問題解決能力，培養學生的自主探究能力，在發展學生科學素養的同時提高學生的工程素養。其中進一步劃分為三個梯度的活動，均可在少年宮和學校開展。第一梯度為啟蒙類比賽，面向所有學生，通過跨學科、跨學段的主題性創作，培養綜合素質人才;第二梯度為專業類比賽，需要有一定的科技基礎，結合校內外的知識;第三梯度為綜合類比賽，由學校及少年宮挑選優秀學生，參加市、省、全國各類青少年科技教育競賽，為學校培養優秀的科技教師和學生。同時挑選優秀的科技學子組建“青少年科技表演隊伍”，為學生創造展現自我的平臺，打造少年宮科普公益活動品牌。

以在少年宮開展的“紙結構模型承重比賽”為例，該比賽主要面向模型班的學生，比賽時長為1小時。該活動分現場模型制作和承重測試兩個階段，分小組賽和個人賽兩個組別。學生通過2張A4（70g）紙、1支鉛筆、1把直尺、1個普通膠棒，在半小時內完成單體模型的設計和制作，模型的結構形式不限，實際結構高度>12.5cm。承重測試要求學生在1分鐘內在模型上放置承重托盤。測試時間為3分鐘/人，放置成功后開始計時，學生自行選擇重物（約350毫升的小瓶礦泉水）進行承重，3分鐘內重物數量最多者勝。活動中涉及的學科知識如表3所示。

該活動注重引導學生在生活中發現問題，調動在二級課程學習模型制作過程中學到的知識，發揮學生的想象力、創造力和探究精神，提升學生觀察事物、信息收集、歸納分析、活學活用的綜合能力，培養團結協作意識。

● 結束語

少年宮構建的校外科技教育STEM課程模式和體系，逐漸得到轄區內學校、教師、家長和學生的一致認可，連續3年，每學期為區內10所學校送教下校，2020年還走出廣州市，送教到清遠市。2018—2021年，報名參與少年宮科技培訓的人數逐年上升，續報率也逐年上升，說明少年宮開設的科技課程內容符合社會需求，受到青少年的喜歡。

展望未來，少年宮將不斷深化課程改革，以培養學生核心素養，實現五育并舉為教育目標，構建具有整體性、連貫性的STEM課程體系，開設豐富多元的STEM課程供學生選擇，真正將自主教育、快樂和興趣教育變成現實。

參考文獻：

斯賓塞.斯賓塞的快樂教育[M].甘慧娟，譯.北京：北京理工大學出版社，2018.

基金項目：2021年廣州市STEM實驗項目成果（編號：KP市202101）。