校外科技教育STEM课程模式实践探究

薛丹

摘要：本文結合广州市Y区少年宫科技特色和区域学校特点，以“入校体验—入宫提高—宫校联合培优拓展”的设计思路，确立了“三级阶梯式”的STEM课程模式（一级是在学校开展的“宫校融合”课程;二级是在少年宫开展的“科技教育”课程;三级是在少年宫和学校开展的“培优拓展”课程），做到了宫校赛三位一体，普及提高兼顾，并结合案例进行了分析。

关键词：校外科技教育;STEM;课程模式

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）01-0067-04

在小学科学新课改背景下，校外科技教育需探索一种操作性强、切实可行的教育模式，制订合理的活动内容，指导学生运用科学的思维方法，通过真实的项目实践，调动多个学科知识主动建构新知识，培养青少年热爱科学、敢于探索的创新意识和理性思维，提高其科学实践能力，培养适应未来社会发展的人才。本文以广州市Y少年宫为例，介绍校外科技教育STEM课程模式。

● 校外科技教育STEM课程模式的确立

1.确立的背景

广州市Y青少年科技教育工作主要是依托广州市Y少年宫（下文简称少年宫）的资源，面向全区青少年开展推普，少年宫开设有四模一电、模拟飞行、机器人、小发明、生物等科技项目。少年宫科技教育坚持普及与提高相结合的原则，开展集思想性、科学性、知识性和趣味性于一体的教育教学活动。通过科技兴趣小组活动和群众性科学技术普及活动，全面提高学生的科学素质，帮助学校开发特色项目，为学校培养更多的科技人才。

2.课程模式和案例分析

为实现区内学校科技教育水平的均衡发展，少年宫深挖已有的科技教育项目与STEM教育相关的内容，以“入校体验—入宫提高—宫校联合培优拓展”的设计思路，确立“三级阶梯式”的STEM课程模式（如图1）。

（1）一级课程

一级课程是在学校开展的“宫校融合”课程。依托区教育局支持的“科技大篷车进校园”活动，每学期进入10所科技薄弱学校开展STEM体验课程。课程包括4D思维空间构建、无线电通信、纸飞机、无线电测向、创客体验、直升飞机、纸船承重等趣味科学实验，以体验和培养学生的发散思维为主，以点（少年宫）带面（学校）。

“宫校融合”课程基于学生学习基础要求较低、材料简单易得、学校易于开展的特点，以少年宫科技特色项目为切入点，设计了学校与少年宫互融的STEM体验课程。以初级的科技课程内容为核心载体，引导学生进行观察、阅读、测量、计算和表达等让学生初步具有科学思维的意识。通过科学方法的实践与体验，学生学会用科学的方法描述现象。

以“纸船承重”课程为例，课程主要面向小学三、四年级学生，学时是1课时（40分钟）。基于小学科学课程标准，教师精选和设计对应学科的探究问题：为什么船能浮在水面上？（科学）如何绘制纸船结构图？（技术）怎么折叠出承载最多硬币的纸结构？（工程）如何测量和记录纸船的强度？（数学）将探究主题融合细化成三维目标：知识与技能目标（知道浮力与质量的关系，知道纸船形状、重物放置方法等因素影响纸船承重效果，知道砝码叠加增加质量）;过程与方法目标（能绘制出纸船的形状，能通过改变纸张的形状增强纸张强度）;情感态度与价值观目标（体会迭代优化的工程设计过程，培养批判性思考和综合解决问题的能力）。为更加清晰地凸显探究主题内涉及的学科内容，教师通过思维导图以可视化形式展现（如图2）。

在这节体验课中，学生以解决“纸船承重”真实情境问题为线索，观察和分析身边的事物“船”，了解浮力，并通过制作模型验证自己的猜想。通过记录和分析数据，总结分享自己的实践经验，在收集资料、分析问题、绘制模型和制作调试模型的同时，调用已有知识建构新的学科概念，从而实现知识的迭代，激发对不同学科的兴趣，学会用科学的方法来描述和解决问题，初步提高分析能力和动手实践能力。

（2）二级课程

二级课程是在少年宫开展的“科技教育”课程。通过统整少年宫科技教育的优势和特点，以“科技教育”为主线梳理课程内容，构建具有系统性、整体性的课程体系，力图多维度地打造课程架构，开设丰富多元的可选择课程，让学生领略科技的广阔性、丰富性和系统性。

以“洗涤剂污水大作战”为例，课程主要面向小学三、四年级学生，学时是5课时（90分钟/课时）。本案例中的教师根据主题“洗涤剂污水”，设计对应的学科学习内容（如下页表1），并通过表格展示教学的实施过程（如下页表2）。

本项目以“洗涤剂”为探究线索，充分挖掘其与实际生活情境的联系，将其转化为能激发学生探究兴趣，同时贴近学生生活有助于学生理解的驱动性问题串，设计具有衔接性和梯度性的教学内容。

学生观察和分析身边各类洗涤剂，了解表面活性剂、羽毛的结构和功能、溶解氧等科学知识，掌握使用显微镜和数字化感应器的方法，并通过设计制作模型，设计了3个不同的实验方案。在教学实施过程中，不仅要求学生理解学科概念，更要将知识内化并融入解决真实问题之中，促进学生科学思维、计算思维和工程思维等高阶思维的不断形成与发展。相比一级课程，二级课程对学生的综合能力要求更高更全面，培养了学生善探究、爱思考、重实践的能力。

（3）三级课程

三级课程是在少年宫和学校开展的“培优拓展”课程。根据各项目的特点，结合上级各类比赛的要求，为学生搭建展示平台，以提升学生的创新思维为主，兼顾增强学生的团队协作能力，提高学生的动手能力、问题解决能力，培养学生的自主探究能力，在发展学生科学素养的同时提高学生的工程素养。其中进一步划分为三个梯度的活动，均可在少年宫和学校开展。第一梯度为启蒙类比赛，面向所有学生，通过跨学科、跨学段的主题性创作，培养综合素质人才;第二梯度为专业类比赛，需要有一定的科技基础，结合校内外的知识;第三梯度为综合类比赛，由学校及少年宫挑选优秀学生，参加市、省、全国各类青少年科技教育竞赛，为学校培养优秀的科技教师和学生。同时挑选优秀的科技学子组建“青少年科技表演队伍”，为学生创造展现自我的平台，打造少年宫科普公益活动品牌。

以在少年宫开展的“纸结构模型承重比赛”为例，该比赛主要面向模型班的学生，比赛时长为1小时。该活动分现场模型制作和承重测试两个阶段，分小组赛和个人赛两个组别。学生通过2张A4（70g）纸、1支铅笔、1把直尺、1个普通胶棒，在半小时内完成单体模型的设计和制作，模型的结构形式不限，实际结构高度>12.5cm。承重测试要求学生在1分钟内在模型上放置承重托盘。测试时间为3分钟/人，放置成功后开始计时，学生自行选择重物（约350毫升的小瓶矿泉水）进行承重，3分钟内重物数量最多者胜。活动中涉及的学科知识如表3所示。

该活动注重引导学生在生活中发现问题，调动在二级课程学习模型制作过程中学到的知识，发挥学生的想象力、创造力和探究精神，提升学生观察事物、信息收集、归纳分析、活学活用的综合能力，培养团结协作意识。

● 结束语

少年宫构建的校外科技教育STEM课程模式和体系，逐渐得到辖区内学校、教师、家长和学生的一致认可，连续3年，每学期为区内10所学校送教下校，2020年还走出广州市，送教到清远市。2018—2021年，报名参与少年宫科技培训的人数逐年上升，续报率也逐年上升，说明少年宫开设的科技课程内容符合社会需求，受到青少年的喜欢。

展望未来，少年宫将不断深化课程改革，以培养学生核心素养，实现五育并举为教育目标，构建具有整体性、连贯性的STEM课程体系，开设丰富多元的STEM课程供学生选择，真正将自主教育、快乐和兴趣教育变成现实。

参考文献：

斯宾塞.斯宾塞的快乐教育[M].甘慧娟，译.北京：北京理工大学出版社，2018.

基金项目：2021年广州市STEM实验项目成果（编号：KP市202101）。