帶著STEM的夢想飄向遠(yuǎn)方——“降落傘”主題課程的架構(gòu)與實踐

姜　玲　劉　佳　李駿揚

帶著STEM的夢想飄向遠(yuǎn)方——“降落傘”主題課程的架構(gòu)與實踐

姜玲1劉佳2李駿揚3

STEM教育是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)融合在一起的教育。開展STEM教育是有效落實《全日制義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)（1～6年級）課程標(biāo)準(zhǔn)（修訂稿）》中“技術(shù)與工程”領(lǐng)域目標(biāo)的重要舉措之一。為此，南京師范大學(xué)附屬小學(xué)開設(shè)了STEM“降落傘”主題課程，旨在提升學(xué)生的科技素養(yǎng)。

STEM教育；降落傘；主題課程

本課程以“降落傘”為主題，以保護飛行員為任務(wù)，開展科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)相融合的項目學(xué)習(xí)活動，課程采用跑班制的教學(xué)組織形式，讓學(xué)生對小組任務(wù)進行合理分析和統(tǒng)籌規(guī)劃。學(xué)生將利用4次課，每次3課時的時間來完成終極任務(wù)——制作一架救援降落傘。第一課，學(xué)生將會用現(xiàn)有知識完成任務(wù)一。第2～3課，學(xué)生在制作降落傘的過程中，探究學(xué)習(xí)降落傘的相關(guān)知識，包括降落傘結(jié)構(gòu)、傘面大小、傘面材料、傘繩材料及數(shù)量等對降落傘的影響，降落傘制作的各種技術(shù)，認(rèn)識LED和警示燈，利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段和工具測試、收集數(shù)據(jù)，然后借助數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析尋找解決問題的方法，最終用工程的方式制作符合要求的工程樣機。學(xué)習(xí)中，學(xué)生要學(xué)會運用文字或圖片記錄小組探究的全過程，提升表達(dá)、交流能力；在不斷的迭代和改進中，學(xué)生要克服重重困難，學(xué)會分工合作。

一、STEM“降落傘”主題課程的架構(gòu)

1.課程設(shè)計。

南京師范大學(xué)附屬小學(xué)作為江蘇省首批STEM教育實驗學(xué)校，在各方面力量的推動下，計劃在未來五年內(nèi)自上而下開設(shè)覆蓋所有年級和班級的STEM課程，為此學(xué)校開設(shè)了南師附小愛創(chuàng)客STEM教育課程。學(xué)校STEM課程的整體架構(gòu)，見圖1。

（圖1）

課程設(shè)計的初步思路：我們將一學(xué)年分為30周，每個年級每次活動5周，一年可以惠及6個年級，然后以班級為單位開展團隊項目。對于全體學(xué)生，我們將STEM課程和目前的科學(xué)課程進行統(tǒng)籌安排；對于STEM方面特別有興趣的學(xué)生，我們組建STEM興趣小組；最后，是全校STEM工程挑戰(zhàn)賽。

2.誕生過程。

主題選擇。科學(xué)問題源于生活。蘇教版《科學(xué)》在四年級對降落傘就有過介紹，因此，學(xué)生具有一定的基礎(chǔ)；而降落傘在援救過程中能夠發(fā)揮巨大的作用，這是現(xiàn)實的需要；此外，降落傘研究從易到難有著極大的跨度，能夠發(fā)揮學(xué)生的潛能。綜上所述，我們選擇了這個主題。

年級確定。從學(xué)業(yè)緊張度、學(xué)生的知識技能層次、認(rèn)知度、團隊合作等方面綜合考量，我們覺得首次開展實踐，六年級比較合適。

時間統(tǒng)籌。我們將六年級所有的科學(xué)課并在周三和周四下午，用整個下午進行STEM活動。

形式確定。我們采用總—分—總的形式進行全年級跑班制學(xué)習(xí)，并采用以小組為單位的選課形式進行跑班。

二、STEM“降落傘”主題課程的實踐

1.跑班制教學(xué)組織形式。

表1　跑班制的具體安排

2.互補型師生團隊。

STEM強調(diào)多學(xué)科融合，在確認(rèn)成為第一批實驗學(xué)校之后，我校立即組建了一個以校長為帶頭人，校領(lǐng)導(dǎo)參與，科學(xué)、信息、數(shù)學(xué)多學(xué)科骨干、老中青合力的STEM團隊。此外，我們還有強大的校外力量給予支持和幫助。

3.融合性課程內(nèi)容。

在整個工程任務(wù)中，學(xué)生需要考慮一系列問題：降落傘的傘面多大？選用什么材料？做成什么形狀？傘繩多長？用幾根？什么材料？如何懸掛重物？傘面和傘繩之間應(yīng)是怎么樣的比例關(guān)系？如何連接加固傘繩和傘面？如何才能使降落傘攜帶100克的重物，并從釋放器上平穩(wěn)打開并緩慢降落？如何安裝加速度器？等等。這些問題涉及科學(xué)知識、制作技術(shù)、工程迭代，數(shù)據(jù)測試計算等知識。

4.整合式學(xué)習(xí)方式。

STEM課程的教學(xué)方法有獨立式、嵌入式和整合式三種，相對而言，大家比較推崇整合式教學(xué)，但實際上三種方式各有優(yōu)缺點，更何況STEM關(guān)乎劣構(gòu)問題，不同專業(yè)的教師多少會受自身專業(yè)的影響。我們采用了三種方式同時兼顧的方式，8位教師，針對不同主題，同時在8個教室開課。上哪個主題的課，上哪位教師的課，采用什么樣的研究方法，都由學(xué)生自己決定。

5.便攜式選課系統(tǒng)。

我們?yōu)?“降落傘”主題課程專門搭建了選課系統(tǒng)。學(xué)生只需要根據(jù)自己班級的分組號，借助手機、電腦等設(shè)備，就可以進入選課系統(tǒng)，根據(jù)需要選擇自己想研究的主題，非常便捷。

6.全程性評價系統(tǒng)。

與選課系統(tǒng)相對應(yīng)的還有全過程的評價系統(tǒng)，每個環(huán)節(jié)都有分?jǐn)?shù)等級，評價者只需點擊相對應(yīng)的分?jǐn)?shù)等級即可。每個小組的成績由相對應(yīng)主題的教師現(xiàn)場給出，這不僅可以讓多位教師共同評價，還可以實現(xiàn)小組互評。

7.個性化學(xué)習(xí)成果。

一份份研究報告，一段段學(xué)生感言，一句句教師評語，讓我們真切地看到了學(xué)生問題解決能力的提升。學(xué)生根據(jù)研究需要設(shè)計方案，尋找方法測量數(shù)據(jù)，比較分析數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，獲得有利于問題解決的信息，再將這些信息作為依據(jù)，優(yōu)化解決方案，進行多次迭代，在任務(wù)驅(qū)動下，在親身經(jīng)歷中，學(xué)生真正地有所收獲、有所突破。

為了更貼近實際環(huán)境，我們專門利用機器人制作了三臺降落傘釋放臺，它可以將降落傘推離墻體一米后再釋放，讓降落傘的釋放基本上同靜態(tài)環(huán)境釋放一致，但由于時間關(guān)系，我們沒有嘗試動態(tài)釋放或負(fù)壓釋放，這些能更加吸引學(xué)生的研究內(nèi)容，我們將會在之后的實踐中引進。

這一步我們走得很粗淺，我們還將認(rèn)真地進行反思總結(jié)，深化設(shè)計，提高效能，爭取讓學(xué)生有更大的提升；這一步我們走得很振奮，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生愛STEM，如同我們愛學(xué)生一樣，我們會付出所有的精力，STEM人的STEM夢，已經(jīng)啟航。

G623.6

A

1005-6009（2016）52-0012-02

1.姜玲，南京師范大學(xué)附屬小學(xué)（南京，210000），一級教師；2.劉佳，南京師范大學(xué)附屬小學(xué)（南京，210000），一級教師；3.李駿揚，東南大學(xué)自動化學(xué)院（南京，210000），博士。