小學STEM-創新教育課程的構建與實施

張碩司

一、課程性質

小學STEM-創新教育課程屬于拓展性課程、技術與學習深度融合課程，是“以傳統課程為基-培養學生創新思維-訓練學生計算思維-開展基于創新教育的STEM項目學習”的四位一體課程。依托國家課程教材，增強教學目標、創新教學材料、重構教學活動，為國家課程賦能。課程的教學設計采用5E教學模式，在傳統課程的基礎上開發科學和藝術整合的創新思維訓練課程、Micro：bit技術與應用的計算思維訓練課程、基于創新的STEM項目學習的科學探究課程及發明創造課程。

二、課程設計思路

課程設計充分考慮本校學生的特點與學校教學實際情況，將小學STEM-創新教育課程分為四大課程板塊進行教學，思維訓練、探究實踐、創新創造三層級層層遞進。課程內容以國家傳統課程為基礎開發設計，深度融合、提升常規教材應用。通過采取以問題為導向的項目活動，讓學生在探索、分析、思考、合作的過程中，運用多種不同學科領域的專業知識與技巧去解決現實中的問題。

比如在四年級開展美術創新課程，訓練創新思維，課程要點是選擇科學性、趣味性較強的學習內容，結合科學與藝術，培養學生的創新思維與審美能力;在六年級上學期開展發明創造課程，內容要點是基于生活，應用前面所學的知識與技能，對身邊的產品進行創新設計，發明創造智能作品。

三、課程目標

科學目標：了解如何利用科學知識、技術手段及科學原理來改變我們的世界，并以此為基礎不斷深入地進行實踐研究，親身經歷改變生活的方法和過程。

數學目標：用數學的方法處理和分析實驗數據、繪圖，且能利用圖表獲取信息及預測數據規律。

工程目標：形成在日常生活中尋找問題、解決問題的意識，考慮解決工程設計方案的可行性并優化。

藝術目標：以真實情境為切入點，在做中學，培養創新思維，提高其藝術鑒賞能力與作品外觀設計能力。

信息技術目標：掌握Micro：bit、掌控板和各類傳感器的基本知識，利用建模和編程，結合信息和智能化的知識，創造性地解決問題。

勞動技術目標：體驗勞動技術的設計、開發與生產，理解技術的概念與原理，提高技術素養以及解決問題的能力。

四、課程內容

（一）美術創新課程

美術創新課程選擇趣味性、科學性較強的內容，按照“學思維”活動課程的教學理念，設計開發出創新思維訓練課程。該課程通過特異、正負形、漸變、突變等內容來訓練學生聯想、抽象、比較、推理、重組、發散等思維能力。在訓練中，小組分工合作設計草圖并完善方案、實施方案，培養其決策力以及問題解決能力。還會使用各種回收材料，如舊報紙、吸管和廢棄的塑料瓶等，來創作撕紙畫、剪貼畫和立體制作等多種形式的藝術作品。

（二）計算思維課程

計算思維課程是學生利用可聯網計算機和Micro：bit進行課程學習，訓練培養計算思維。先讓學生了解如何與計算機溝通，什么是算法，什么是Micro：bit，然后開展主題學習，進行Micro：bit技術與應用訓練，使用其各種功能，如愛在中秋（顯示文字及圖像）。每個主題內容框架設計參考5E模型（科學探究學習的典型模式），包含五個環節：參與（資料卡）、探究（熱身討論、工具、動手探究）、解釋（分享）、精致（想一想、小試牛刀）、評價（總結評價、貫穿全程）。

（三）科學探究課程

科學探究課程體現了STEM教育的主要特點：以問題為導向，讓學生在真實情境中開展跨學科項目式學習，小組在探究中分工合作解決問題并自主建構知識。為了讓課程更有效地實施，教師首先要在小學教材中選擇一個適合設計成項目來開展的內容，然后根據STEM教育的理念來重新構建教材中的活動，讓學生面對真實情境中的問題，在課堂上體驗各種挑戰，解決實際問題，從而掌握各種不同的知識和技能。教學活動環節參考李克東教授設計的“基于創新能力培養的STEM教育5EX課程設計模型”。

（四）發明創造課程

在發明創造課程，學生了解什么是發明創造，習得一些發明技法，并置身于真實情境中，發揮創意，研究設計制作一個智能發明作品。在此過程中，學生要掌握如何進行規范的研究，制定研究計劃、撰寫申報書和研究報告，進行成果交流匯報，完成各種評價與反思改進。通過本課程的學習，提高學生的創新能力、動手實踐能力、合作探究能力、科學提問能力和語言表達能力。

五、課程實施建議

（一）教學建議

1.教學內容的選擇

為了讓STEM教育能夠在一線教學中得到更好的實施，教師應該結合國家課程標準，重新設計和完善現有的教材內容，并將其融入到日常生活中。此外，還應該根據國家教材內容的要求開發STEM項目，并將其應用于課堂教學。新手教師如果不能自己開發項目，可以選擇購買合適的教學材料進行學習與實踐，但是要注意結合本校學生和學校教學的實際情況進行篩選。

2.教學活動的設計

強調學生在做中學、在創中學。采用團隊協作的方式，讓學生一起思考、討論、實踐，逐步培養學生提出問題、分析問題、解決問題，收集和處理信息、建構知識的能力。這樣，老師就成為了他們學習成長路上的指路人。根據STEM教育的特點，教學活動設計要滿足以下幾個條件：跨學科整合;在真實情境下的活動中學習;基于問題的學習;基于項目的學習;合作解決問題;學習者在探究中自主建構知識。

（二）課程資源開發與利用建議

1.STEM空間的建設、利用與管理

STEM空間是學生進行STEM活動的重要場所，各校應當基于現實的條件，結合學校的具體情況（場地規模、可動用資金）、教學實際（課程建設、項目開發、設備和資源）等因素進行考慮建設。

2.校園資源的開發與利用

校園環境、活動場所和設施設備都是開展STEM教育活動的有效資源，如綠化區、圖書館、藝術館、體育館、美術室等，還可以建設校園種植區、科普宣傳區、作品展示區等探索展示空間。在課程建設上還可以結合學校的環創特色進行開發，如學校特色是非遺傳承，有非遺校園環創，就可以選擇合適的非遺項目開展STEM項目學習。

3.校外資源的開發與利用

STEM課程的社會教育資源非常豐富，因此有必要努力將其有效運用起來。為此，建議邀請有關領域的專業人士來授課，并組織他們與師生進行研討會、講座以及其他形式的互動性體驗。另外，還要借助多種形式的科技展覽、自然環境等來開展研學活動，以彌補校園內的資源缺口。

責任編輯 鐘嘉儀