姜玲+劉佳+李駿揚(yáng)

【摘要】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(kāi)展STEM教育是有效落實(shí)《全日制義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)（1～6年級(jí)）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(kāi)設(shè)了STEM“降落傘”主題課程，旨在提升學(xué)生的科技素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】STEM教育；降落傘；主題課程

【中圖分類號(hào)】G623.6 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2016）52-0012-02

【作者簡(jiǎn)介】1.姜玲，南京師范大學(xué)附屬小學(xué)（南京，210000），一級(jí)教師；2.劉佳，南京師范大學(xué)附屬小學(xué)（南京，210000），一級(jí)教師；3.李駿揚(yáng)，東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院（南京，210000），博士。

本課程以“降落傘”為主題，以保護(hù)飛行員為任務(wù)，開(kāi)展科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)相融合的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，課程采用跑班制的教學(xué)組織形式，讓學(xué)生對(duì)小組任務(wù)進(jìn)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(shí)的時(shí)間來(lái)完成終極任務(wù)——制作一架救援降落傘。第一課，學(xué)生將會(huì)用現(xiàn)有知識(shí)完成任務(wù)一。第2～3課，學(xué)生在制作降落傘的過(guò)程中，探究學(xué)習(xí)降落傘的相關(guān)知識(shí)，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(duì)降落傘的影響，降落傘制作的各種技術(shù)，認(rèn)識(shí)LED和警示燈，利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段和工具測(cè)試、收集數(shù)據(jù)，然后借助數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析尋找解決問(wèn)題的方法，最終用工程的方式制作符合要求的工程樣機(jī)。學(xué)習(xí)中，學(xué)生要學(xué)會(huì)運(yùn)用文字或圖片記錄小組探究的全過(guò)程，提升表達(dá)、交流能力；在不斷的迭代和改進(jìn)中，學(xué)生要克服重重困難，學(xué)會(huì)分工合作。

一、STEM“降落傘”主題課程的架構(gòu)

1.課程設(shè)計(jì)。

南京師范大學(xué)附屬小學(xué)作為江蘇省首批STEM教育實(shí)驗(yàn)學(xué)校，在各方面力量的推動(dòng)下，計(jì)劃在未來(lái)五年內(nèi)自上而下開(kāi)設(shè)覆蓋所有年級(jí)和班級(jí)的STEM課程，為此學(xué)校開(kāi)設(shè)了南師附小愛(ài)創(chuàng)客STEM教育課程。學(xué)校STEM課程的整體架構(gòu)，見(jiàn)圖1。

課程設(shè)計(jì)的初步思路：我們將一學(xué)年分為30周，每個(gè)年級(jí)每次活動(dòng)5周，一年可以惠及6個(gè)年級(jí)，然后以班級(jí)為單位開(kāi)展團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目。對(duì)于全體學(xué)生，我們將STEM課程和目前的科學(xué)課程進(jìn)行統(tǒng)籌安排；對(duì)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(guò)程。

主題選擇。科學(xué)問(wèn)題源于生活。蘇教版《科學(xué)》在四年級(jí)對(duì)降落傘就有過(guò)介紹，因此，學(xué)生具有一定的基礎(chǔ)；而降落傘在援救過(guò)程中能夠發(fā)揮巨大的作用，這是現(xiàn)實(shí)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(gè)主題。

年級(jí)確定。從學(xué)業(yè)緊張度、學(xué)生的知識(shí)技能層次、認(rèn)知度、團(tuán)隊(duì)合作等方面綜合考量，我們覺(jué)得首次開(kāi)展實(shí)踐，六年級(jí)比較合適。

時(shí)間統(tǒng)籌。我們將六年級(jí)所有的科學(xué)課并在周三和周四下午，用整個(gè)下午進(jìn)行STEM活動(dòng)。

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

二、STEM“降落傘”主題課程的實(shí)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(bǔ)型師生團(tuán)隊(duì)。

STEM強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合，在確認(rèn)成為第一批實(shí)驗(yàn)學(xué)校之后，我校立即組建了一個(gè)以校長(zhǎng)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(tuán)隊(duì)。此外，我們還有強(qiáng)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(gè)工程任務(wù)中，學(xué)生需要考慮一系列問(wèn)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(zhǎng)？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(kāi)并緩慢降落？如何安裝加速度器？等等。這些問(wèn)題涉及科學(xué)知識(shí)、制作技術(shù)、工程迭代，數(shù)據(jù)測(cè)試計(jì)算等知識(shí)。

4.整合式學(xué)習(xí)方式。

STEM課程的教學(xué)方法有獨(dú)立式、嵌入式和整合式三種，相對(duì)而言，大家比較推崇整合式教學(xué)，但實(shí)際上三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，更何況STEM關(guān)乎劣構(gòu)問(wèn)題，不同專業(yè)的教師多少會(huì)受自身專業(yè)的影響。我們采用了三種方式同時(shí)兼顧的方式，8位教師，針對(duì)不同主題，同時(shí)在8個(gè)教室開(kāi)課。上哪個(gè)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)椤敖德鋫恪敝黝}課程專門(mén)搭建了選課系統(tǒng)。學(xué)生只需要根據(jù)自己班級(jí)的分組號(hào)，借助手機(jī)、電腦等設(shè)備，就可以進(jìn)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(píng)價(jià)系統(tǒng)。

與選課系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的還有全過(guò)程的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，每個(gè)環(huán)節(jié)都有分?jǐn)?shù)等級(jí)，評(píng)價(jià)者只需點(diǎn)擊相對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)等級(jí)即可。每個(gè)小組的成績(jī)由相對(duì)應(yīng)主題的教師現(xiàn)場(chǎng)給出，這不僅可以讓多位教師共同評(píng)價(jià)，還可以實(shí)現(xiàn)小組互評(píng)。

7.個(gè)性化學(xué)習(xí)成果。

一份份研究報(bào)告，一段段學(xué)生感言，一句句教師評(píng)語(yǔ)，讓我們真切地看到了學(xué)生問(wèn)題解決能力的提升。學(xué)生根據(jù)研究需要設(shè)計(jì)方案，尋找方法測(cè)量數(shù)據(jù)，比較分析數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，獲得有利于問(wèn)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(jìn)行多次迭代，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)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(shí)際環(huán)境，我們專門(mén)利用機(jī)器人制作了三臺(tái)降落傘釋放臺(tái)，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(shí)間關(guān)系，我們沒(méi)有嘗試動(dòng)態(tài)釋放或負(fù)壓釋放，這些能更加吸引學(xué)生的研究?jī)?nèi)容，我們將會(huì)在之后的實(shí)踐中引進(jìn)。

這一步我們走得很粗淺，我們還將認(rèn)真地進(jìn)行反思總結(jié)，深化設(shè)計(jì)，提高效能，爭(zhēng)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(ài)STEM，如同我們愛(ài)學(xué)生一樣，我們會(huì)付出所有的精力，STEM人的STEM夢(mèng)，已經(jīng)啟航。