融合與創新：STEM理念下的農村小學實驗教學變革

STEM教育核心價值在于培養學生的創新思維、實踐能力和跨學科解決問題的能力。對于我國農村小學而言，構建基于STEM理念的實驗教學體系尤為重要。本文中，先是分析STEM教育在農村小學實驗教學變革的重要性。接著，從豐富的自然資源與鄉土文化、貼近生活的實踐場景與問題導向、靈活多變的教學方式與低成本實驗材料等方面，分析農村小學開展STEM實驗教學的獨特條件。文章進一步詳細闡述STEM理念下農村小學實驗課程的目標、內容選擇，并通過“田野”主題課程案例，展示如何結合農村地區實際情況設計教學活動，以此提升學生的核心素養。

STEM教育將科學、技術、工程和數學四門學科有機結合，旨在培養學生的創新意識、實踐能力和解決實際問題的能力。在我國，隨著新一輪科技革命和產業變革的到來，STEM教育也逐漸被納入國家教育政策，成為基礎教育改革發展的重要方向之一。根據《中國STEM教育白皮書》的分析，我國的STEM教育政策主要體現在對綜合課程的倡導上。早在1999年，《中共中央國務院關于深化教育改革，全面推進素質教育的決定》就提出要改變課程過分強調學科體系、脫離時代和社會發展以及學生實際的狀況，加強課程的綜合性和實踐性，重視實驗課教學，培養學生實際操作能力。2001年，《國務院關于基礎教育改革與發展的決定》進一步明確提出“小學加強綜合課程，初中分科課程與綜合課程相結合，高中以分科課程為主”的改革方向。2016年，教育部頒布的《教育信息化“十三五”規劃》中，提出了要重視STEAM教育的實施。2017年，我國教育科學研究院發布了“中國STEM教育白皮書”，將STEM教育納入國家的發展戰略當中。

由此可以看出，STEM教育在我國得到政策層面的支持和推廣。但在農村地區的普及與深化仍面臨諸多挑戰，如資源匱乏、師資力量薄弱、教學理念滯后等。農村小學作為基礎教育的重要組成部分，其實驗教學的變革對于提升農村學生綜合素質、縮小城鄉教育差距具有重要意義。因此，如何在STEM理念指導下，結合農村小學實際，探索適合農村特點的實驗教學模式，促進農村學生創新能力和實踐能力的提升，成為當前亟待研究的重要課題。

1構建基于STEM理念下的農村小學實驗教學的重要性

1.1激發農村學生的學習興趣與探索欲

農村小學生往往面臨著教育資源相對匱乏、學習環境較為單一的問題，在一定程度上限制了他們對外界的好奇心和探索欲。STEM理念下的實驗教學，以跨學科的知識融合和動手實踐的學習方式，可調動學生的學習興趣與積極性。例如，在科學實驗中加入技術、工程元素，讓學生親手設計、制作簡單的機械裝置，使抽象的科學原理變得直觀生動，學生在操作過程中體驗到成功的喜悅，從而激發深入學習和探索的內在動力。以興趣為導向的學習方式，有助于改變農村學生對傳統課堂教學的厭倦情緒，培養他們的主動學習意識和持續探索精神。

1.2提升農村學生的綜合素質與實踐能力

STEM教育強調知識的綜合應用和實踐操作，這與農村學生未來生活和職業發展的需要高度契合。基于STEM實驗教學，農村學生可在解決實際問題的過程中，綜合運用科學知識、技術技能、工程思維和數學方法，全面提升他們的綜合素質和實踐能力。例如，在農業科學實驗中，學生學習作物種植、病蟲害防治等實用技術，并結合數學計算進行簡單的產量預測等，理解農業生產的基本原理，培養創新思維和解決問題的能力。

1.3促進農村教育資源的有效整合與利用

STEM理念下的實驗教學，以跨學科的知識整合與實踐操作，可在一定程度上彌補農村教育資源的不足。首先，STEM教育注重利用生活中的常見物品和自然現象作為教學資源，如廢舊物品改造、自然現象觀察等，這些活動成本低廉、易于實施，非常適合農村學校開展。其次，STEM教育鼓勵學校與社會、企業合作，引入外部資源和專家指導，為農村學生提供更多實踐機會和學習資源。例如，與當地農業合作社合作開展農業科技項目，邀請農技專家來校指導，既能豐富學生的實踐經驗，又能促進科技成果在農村的轉化應用。最后，STEM教育還強調數字化教學資源的利用，如在線課程等，這些資源可打破地域限制，為農村學生提供更多元化的學習選擇。

1.4推動農村教育理念的更新與教學模式的變革

STEM教育理念的引入，對于改變農村傳統的應試教育模式、促進教育理念的更新具有重要意義。傳統農村教育過于強調知識的灌輸和記憶，忽視學生創新能力和實踐能力的培養。而STEM教育則強調以學生為中心，注重學生的主動參與和探究過程，鼓勵學生在學習過程中發現問題、分析問題、解決問題。在教育理念的變化下，要求農村教師轉變角色定位，從知識的傳授者轉變為學習的引導者和支持者，更加注重培養學生的自主學習能力和批判性思維。

2STEM理念下農村小學實驗教學開展的獨特條件分析

2.1豐富的自然資源與鄉土文化

農村地區相較于城市，擁有豐富的自然資源和獨特的鄉土文化，這為STEM實驗教學的開展提供了得天獨厚的條件。首先，農村地區廣袤的自然環境為科學觀察、實驗和探究提供了豐富的素材。例如，農村學生可直接觀察和研究野生動植物的生長習性、生態系統的運作機制等，實地觀察的學習方式比城市學生依賴書本的模擬實驗更具直觀性和真實性。其次，農村地區豐富的動植物資源也為生物、農學等STEM實驗項目提供豐富的材料，如植物種植、動物飼養等實驗活動，既貼近學生生活，又能培養他們的動手能力和科學探究精神。最后，農村地區的鄉土文化是開展STEM實驗教學的重要資源。農村特有的建筑、民俗、手工藝等，都是挖掘STEM項目、傳承和創新文化的優質素材。例如，圍繞農村特有的建筑形式（如窯洞、吊腳樓）開展結構力學實驗，探究其穩定性和承重原理；或者結合地方手工藝（如蜀繡、湘繡、景德鎮陶瓷等）進行工藝改進和創新設計，既傳承了地方文化，又培養了學生的創新能力和工程思維。

2.2貼近生活的實踐場景與問題導向

農村生活貼近自然，充滿實踐場景，這為STEM實驗教學的開展提供了大量的問題導向型學習機會。STEM教育強調基于解決實際問題來培養學生的綜合能力和創新思維，而農村生活中的實際問題正是最好的學習素材。例如，農村學生觀察農田灌溉過程中的水資源浪費問題，設計并制作簡易灌溉系統。類似的問題導向型學習項目還有很多，如農村垃圾分類與處理等，讓學生在實踐中學習、在探索中成長。

2.3靈活多變的教學方式與低成本實驗材料

由于農村地區教育資源的相對匱乏，STEM實驗教學的開展需要更加注重靈活多變的教學方式和低成本獲取實驗材料。STEM教育強調動手實踐和項目式學習，但這并不意味著需要大量的高端設備和昂貴材料。在農村小學中，教師可利用身邊的物品和自然資源來設計實驗項目，如利用廢舊物品進行改造和創新設計、利用自然材料開展生物實驗等。這種低成本實驗材料的使用減輕了學校的經濟負擔，同時通過實踐環節培養了學生的環保意識和創新能力。

3STEM理念下農村小學實驗課程開發設計

3.1依據課程標準梳理農村小學實驗課的課程目標

基于STEM理念下開發設計農村小學實驗課程，先要明確并梳理課程標準對實驗課程的要求。根據《九年制義務教育課程計劃》及《綜合實踐活動課程綱要》等相關文件，小學綜合實踐活動課程是必修課程，旨在培養學生的創新精神、實踐能力以及良好的個人品質。具體到實驗課程，其目標涵蓋以下幾個方面：第一，知識與技能，基于實驗課程，使學生掌握基本的科學實驗方法和技能，理解科學原理，提升技術操作能力和數學應用能力。第二，過程與方法，依托項目式、探究式的學習方式，通過引導學生提出問題、設計方案、實施實驗、分析數據、得出結論，培養其獨立解決問題的能力。第三，情感態度與價值觀，激發學生對科學的興趣，培養其好奇心和求知欲，形成尊重事實、嚴謹求實的科學態度，同時增強團隊合作意識和社會責任感。

3.2結合農村小學學生的特點搭建實驗課程目標（1）依據農村小學素質能力分析制定課程目標

農村小學生與城市小學生在素質能力方面存在一定差異，這要求我們在制定課程目標時充分考慮農村小學生的實際情況。根據加德納的多元智力理論，人的能力可以分為多種，而項目學習正是培養學生多元智能的有效途徑。因此，農村小學實驗課程的目標應涵蓋語言智能、數理邏輯智能、空間智能、身體動覺智能、人際智能和內省智能。

（2）依據農村小學學生的學習心理特點分析

皮亞杰以認知結構為框架，系統地劃分心理發展的四個階段，這一理論為我們理解兒童學習的內在心理需求提供重要視角。在STEM理念下，農村小學實驗教學目標的制定應當緊密圍繞學生的心理發展階段，以保證教學活動開展的針對性。皮亞杰的認知發展理論將兒童的心理發展分為四個階段：感知運動階段、前運算階段、具體運算階段和形式運算階段。

對于農村小學的學生而言，他們主要處于前運算階段向具體運算階段過渡的時期，部分高年級學生開始進入形式運算階段的初期。在前運算階段，兒童開始使用語言、符號等表征事物，但他們的思維仍然具有局限性，如缺乏守恒概念，難以進行邏輯推理。因此，在STEM實驗教學中，教師應注重直觀演示和動手操作，幫助學生通過具體的感知經驗來建立科學概念，引導他們逐步學會使用符號和語言來表達自己的觀察和思考。進入具體運算階段后，學生的思維能力有了顯著提升，他們開始能進行簡單的邏輯推理，并能處理具體事物之間的關系。在這一階段，STEM實驗教學可更加注重實驗設計的邏輯性和系統性，引導學生通過實驗來驗證科學原理，培養他們的科學探究能力和邏輯思維能力。對于部分高年級學生，他們開始進入形式運算階段，這一階段的學生已經具備抽象思維能力，能夠處理假設性問題，進行復雜的邏輯推理。針對這些學生，STEM實驗教學可進一步增加實驗的難度和復雜性，引導學生進行更深層次的科學探究。

3.3STEM理念下農村小學實驗課程內容選擇

（1）經濟資源類

農村地區經濟資源中，以農作物種植和家禽養殖為例，這些經濟活動是農村生活的重要組成部分，是科學實驗的寶貴資源。設計農作物生長觀察實驗，學生可親自參與農作物的種植過程，觀察相同農作物在不同土壤、水分、光照等條件下的生長情況，并記錄數據進行分析。同時，家禽養殖管理實驗則讓學生親身體驗家禽的飼養過程，學習飼養管理技巧，了解動物生長的基本條件，從而加深他們對農業生產的認識和尊重。

（2）自然資源類

農村地區的自然資源豐富多樣，為實驗課程提供天然的素材和場所。如水質檢測實驗，利用農村地區的水源進行水質檢測，學生可學習水質檢測的基本方法，了解水資源的保護意義。促進學生形成環保意識，培養實驗操作技能。如植物分類與識別實驗，組織學生到野外進行實地觀察和標本采集，學生可深入了解植物學知識，增強對自然環境的認識和保護意識。

（3）民俗風情類

農村地區蘊含著豐富的民俗風情和文化傳統，這些元素可成為實驗課程的重要內容。例如傳統手工藝制作實驗，如編織、剪紙、泥塑等傳統手工藝制作實驗，讓學生在動手操作中體驗傳統文化的魅力。又如民間游戲改編實驗，將民間游戲改編為科學實驗項目，如通過“跳房子”游戲研究物體下落速度的影響因素等。

（4）家庭文化資源類

家庭是學生成長的重要環境之一，家庭文化對學生的影響深遠。利用家庭文化資源設計實驗課程，增強課程的親和力和實用性。如家庭廢物利用實驗，引導學生利用家庭廢物進行創意制作和實驗探索。又如家庭健康監測實驗，以簡單的家庭健康監測實驗（如血壓測量、血糖監測等），讓學生了解基本的健康知識和自我保健方法。

4融合STEM理念下農村小學實驗教學創新研究——以“田野”主題課程為例

在STEM教育理念的引領下，農村小學實驗教學正逐步探索出一條既符合學生心理發展特點，又能利用當地資源的新路徑。以“田野”為主題的課程設計，融合科學、技術、工程、數學等多學科知識，緊密結合農村地區的實際情況，依托豐富的實踐活動，提升學生的核心素養。

4.1明確課程目標，體現STEM教育理念

“田野”主題課程的目標是依托跨學科的教學活動，讓學生在實踐中學習科學知識，培養技術技能，鍛煉工程思維，提升數學素養。課程注重培養學生的創新意識和實

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踐能力，使他們適應未來社會的發展需求。

4.2依據五大板塊內容，創生主題課程資源（1）對接城市發展，挖掘課程資源

學校可圍繞當地城市的發展定位，如“現代田園城”等，挖掘課程資源。組織學生參觀考察、調查研究等活動，讓學生了解城市的發展歷程和現狀，以及在現代田園城市建設中所取得的成果。結合這些資源設計相關的實驗項目和探究活動，讓學生在實踐中學習科學知識和技術原理。

（2）融入校園文化，創生課程資源

學校可將“田野”主題課程與學校文化相融合，組織豐富多彩的校園活動來創生課程資源。如科技節活動、讀書節等班隊活動都可與“田野”主題相結合，讓學生在活動中學習科學知識和技術原理，并培養他們的創新意識和實踐能力。同時，利用校園廣播、宣傳欄等媒介來宣傳“田野”主題課程，營造濃厚的學習氛圍。

（3）關注學生生活，開發課程資源

學生的生活經驗和興趣愛好是課程資源的重要組成部分。教師可從學生生活中的游玩活動、班級現象等方面入手，挖掘有價值的課程資源。如組織學生參觀當地的農田、果園等場所，讓他們了解農業生產的過程和技術；或者從學生的興趣愛好出發，設計相關的實驗項目和探究活動，讓他們在實踐中學習科學知識和技術原理。

（4）拓展學科內容，整合課程資源

學科課程是“田野”主題課程的重要基礎。教師可結合學科課程的內容和目標，拓展相關的實驗項目和探究活動。如在數學課程中引入面積計算、產量預估等內容；在科學課程中引入植物生長觀察、動物飼養管理等實驗項目。通過這些活動，學生可將所學知識運用到實際生活中去，增強他們的實踐能力和創新意識。

（5）立足勞動實踐，生成課程資源

勞動實踐是“田野”主題課程的重要組成部分。教師可組織學生參與勞動實踐活動，如種植農作物、飼養家禽等。在勞動實踐過程中，學生會遇到一系列的問題和挑戰，教師應引導他們進行觀察和思考，將問題轉化成后續研究的課題。

4.3創新教學方法，提高教學效果

在“田野”主題課程中，應積極創新教學方法，第一，運用項目式學習，以項目為驅動，讓學生圍繞“田野”主題進行自主探究和合作學習。完成項目任務，學生綜合運用所學知識，提高解決問題的能力。第二，實施情境教學，創設具有田園特色的教學情境，如模擬農作物種植過程、家禽飼養場景等。第三，融合信息技術，利用信息技術手段，如虛擬現實、增強現實等，為學生提供更加豐富的學習資源和互動體驗。融合信息技術，學生更加深入地了解田野生態系統的結構和功能。

4.4組建課程研發團隊，推動項目開發實施（1）成立課程研發組織機構

學校成立課程研發組織機構，負責課程的規劃、開發和實施工作。組織機構由課程專家、專業技術顧問、學科骨干教師等組成。共同制訂課程計劃、編寫教材、設計教學活動等，確保課程的科學性和實用性。

（2）加強教師培訓和專業發展

為提高教師的課程開發能力和實施水平，加強教師培訓和專業發展工作。通過組織專家講座、研討會、工作坊等活動，讓教師了解STEM教育理念和“田野”主題課程的設計思路和實施方法。建立教師專業成長發展中心，為教師提供持續的學習和發展機會。

（3）發掘家長資源和優勢特長

積極發掘家長資源和優勢特長，邀請他們參與課程研發、基地拓展、活動組織等工作。依托家校合作，形成教育合力，共同推動課程的全面實施。同時，家長為學生提供更多的實踐機會和資源支持，促進他們的全面發展。

5結論

在STEM理念的指導下，農村小學實驗教學變革具有重要的現實意義和深遠的教育價值。構建基于STEM理念的實驗教學體系，可激發農村學生的學習興趣與探索欲，提升他們的綜合素質與實踐能力，促進農村教育資源的有效整合與利用。在實施過程中，應充分利用農村地區的獨特條件和資源，如豐富的自然資源和鄉土文化、貼近生活的實踐場景等，設計符合農村小學生特點的實驗課程。要加強教師培訓、發掘家長資源和優勢特長，以形成教育合力，共同推動農村小學STEM實驗教學的全面實施和持續發展。

本文系廣西教育科學“十四五”規劃2024年度專項課題“STEM教育理念下的農村小學實驗教學策略研究”（項目編號：2024ZJY1007）研究成果。

（作者單位：蒼梧縣嶺腳鎮車較希望小學）