在校本课程中融入STEM教育的探索研究

张晓莹

摘要：将STEM教育理念融入小学校本课程中，目的在于引导学生将自己的创意、想法以团队合作等方式表达出来，其能够突出学生的课堂主体地位，提高学生学习的自主性，从而使学生在生活实践中学会运用知识和技能。基于此，特在本校开设课程来研究STEM教育如何在小学校本课程中融合运用，对培养创新人才进行探索研究，从而提高校本课程的教学质量。

关键词：STEM教育；校本；融合；创新能力

校本课程以培养学生对知识的运用能力及综合素养为导向，可将STEM教育、团体动力学、特殊教育、劳动教育等跨学科理念融入其中。STEM教育是一种全新的教学模式，将其融入校本课程教学中，能让学生从实践中体验学习的乐趣，培养学生探究创新精神和动手实践能力，提高学生综合素质和创新能力，有效提高课程的教学质量。

1    STEM教育理念及其与当前多学科的融合情况

1.1 STEM教育

教育部办公厅在印发的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》中明确提出，要有效利用信息教育技术促进“众创空间”建设和探索STEAM教育、创客教育等新型教育模式的发展，培养学生更强的信息感和创新意识，养成使用数字化学习的习惯，促进学生的全面发展。 因此，STEM教育是以学生的兴趣爱好为出发点，让学生从情境中观察问题、发现问题，转化成学习探究的主题，并通过小组合作學习、共同探究的方式动手实践，借助创客技术手段及工具等媒介，融合科学、数学、物理、化学、艺术等学科知识，从而将创意变为现实，让学生主动探索新知，激发学生的创新精神，进一步提升学生的创新能力、创造能力与实践能力。

1.2开展科学教育与STEM教育的情况

青少年科学素质行动包括全面推进校内青少年科技教育，特别鼓励探索开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动，即STEM领域的后备人才培养的教学改革。因此，学校开展的科学教育也在不断更新变化，不仅要重视培养学生的探究能力、求知精神与动手实践能力，还要引导学生善于观察并发现问题，乐于动手操作尝试，勤于运用科学原理和技术等多学科知识创造性地解决遇到的问题，从而不断促进学生自我价值、综合素质和创新能力的全面提升。

1.3 STEM教育与校本课程的融合情况

2017年11月，为创新学校课程内容，引领教与学方式的改变，促进人才培养模式的转变，经广州市教育研究院审定，广州市越秀区杨箕小学（以下简称“我校”）成为首批“广州市中小学、中等职业学校深入推进STEM课程实施试点学校”。因此，我校在校本课程的实施中，融入STEM教育理念，把STEM教育与创新教育、体验教育、劳动教育、项目式学习等理念和思想相互融合，在有意义的以及富有体验感的学习环境中培养学生的好奇心，让课堂变成以学生为焦点的学习中心。教师在教学过程中，通过观察记录的方式，持续地观察学生的行为表现、心理活动以及小组合作情况，包括对有特殊教育需要的学生的观察。学生在小组团队中遇到问题、发现问题时及时引导并评估学生在此活动中学习的进度，动态评量所实施的教学策略是否有效。在此教育模式下，进一步提升学生勤思考、乐参与、勇操作等核心素养以及解决问题、激发创作、合作学习等方面的意识和综合能力。

2    STEM教育在小学校本课程中的融合策略

2.1将STEM教育与课外实践学习相融合

在开展校本课程教学过程中，教师要注重激发学生的学习动机，通过多样化的主题学习，鼓励学生大胆创新，在此期间让学生尝试使用数字化技术，以及将各学科知识融合理解，运用知识探索的方式来解决遇到的问题，尝试把想法或创意付诸实践，同时要培养学生的团队意识与分工协作能力，不断尝试和调整改良作品，充分激发学生持续不断的创造力，提高学生利用信息技术对问题进行分析、制定解决方案的能力和动手探究、操作的能力。例如，教师可以组织学生对附近河流水源质量展开调查。先让负责走访调查的学生确定调查内容，然后根据调查统计表，在调查过程中以录音、拍摄和笔记等方式对河流附近的居民进行走访调查，最后将采访内容整理好。再让负责河流考察的学生在河流附近水域进行取样调查，观察水源颜色、清澈程度、漂浮物情况等并出具调查结果。负责水源取样检测的学生通过测定样本的pH酸碱度、测试水中含氧量等了解水源质量，并记录测验结果。在此过程中，学生不仅积极动脑思考，还通过亲历实践，掌握了获取信息、处理信息及运用不同学科知识解决问题的能力，从而实现STEM教育的目的。

2.2利用STEM教育培养团队协作能力

在STEM教育理念下，鼓励互相学习、共同探究、分组合作、同伴互助、乐于分享的精神。其十分重视培养学生的团队意识与协作能力，学生可以通过同伴间或师生间的互动来获得不同的学习经验。不同的任务角色和不同的分工内容，都可以有效激发学生对知识的探索欲望。例如，在组织学生进行将废物变肥料的活动时，除了让学生了解蚯蚓的呼吸方式与生活习性外，还可以让学生以小分队为单位探究蚯蚓将废物变肥料的能力。在此过程中，有的学生选择调制营养液，还有的学生选择为蚯蚓建造一个处理废物的空间。学生在实践的时候，分工配合，共同商量对策、设计方案。最终确定了最佳方案，在集思广益过程中，学生都积极地参与其中，共同协作。

2.3将STEM教育融入课堂设计中

虽然STEM教育与传统教育模式下的课堂教学都是以知识点为起点开展教学活动，但是学生获得的实践体验有所不同。传统教学模式下的课程一般以教材中的内容为中心，缺乏创新性，难以提高和激发学生的思维能力与创新精神。在STEM教育理念下，教师不仅是学生学习知识的引导者，更是学生的技术指导者。教师在学生运用跨学科的知识和元素以及创造性的操作技能进行学习的过程中给予指导，使学生可以在有限的学习时间、空间中获取更有趣、更丰富及更有意义的学习体验，目的是让学生在亲身参与实验的过程中培养自主探究精神和动手操作能力，从而进一步激发学生的好奇心与学习主动性。

在STEM教育模式下，教师通过设计项目式学习的方式，对各项活动的实施过程进行优化调整，使学生能够将所学知识内容应用到日常生活中。例如，教师在教学设计时会思考如何在课堂中为学生提供丰富的学习素材，并利用这些素材抛砖引玉，激发学生的兴趣，让其思考探究，在学习的过程中习得使用信息技术的方法，利用任务单或者学习单，环环相扣，这样不仅可以有效激发学生的学习兴趣，提升学生解决问题、创新创造的能力，还能让学生更好地参与到教学活动中，从而提高课程的教学质量，让每个学生都能得到不同程度的提升和发展。

2.4将STEM教育融入教学实践中

教师在将STEM教育融入小学校本课程中时，可以结合STEM教育中“人工智能”的一些科学原理，根据学生的个体差异及学习需求进行智能教学，以科学的量表实测评估分析学生的能力起点和学习特质，并以智能分析的方式促进学生进行实践学习，满足学生的成长需求，为其创造应用科学知识和技术的平台，使得学生将头脑里装着的各种各样的想法表达出来。

在这样的教学模式下，需要教师融合翻转课堂的教育理念，从过往的知识内容讲授者变成学习促进者，更新和调整教学方式、改变课堂模式，实现真正的因材施教。例如，组织学生设计智能夏季灭蚊机器人活动时，教师首先让学生通过各种工具查找了解到蚊子的生理构造及生活习性，让学生认识蚊子这种害虫对人类健康的危害。然后，让学生根据蚊子所处环境等因素研究如何进行灭蚊操作，开展分析讨论并设计出灭蚊装置。最后让学生通过动手实践的方式，将设计的灭蚊装置制作出来，并对灭蚊效果进行评价。教师全程参与其中，提出自己的建议与想法，并与学生一同动手操作。这样的教学模式，能够为学生提供一个开放的、动态的、交互的学习平台，教师也是其中一员，在拉近学生与教师之间距离的同时，让师生间建立起密切的联系，有助于学生与教师一同合作，共同交流探讨。

3   小学校本课程中运用STEM教育的评价与成效

3.1实施过程的评价反馈

STEM教育课堂教学评价的重点评价维度在以下方面：围绕教学目标，重点关注学生的创新思维能力和解决问题的操作技能的变化；教学过程要注重学生的自主性、探索性；教师是否能关注不同学生发展的差异性；关注学生创作作品的成果（包括是否完整、外观、配色、稳定度、运行的流畅性等）；课堂教学的开放性与动态生成性；课堂教学的互动性（与同伴分工协作的能力、总结与反思的能力、发现以及解决问题的能力、作品展示以及表达的能力）。

3.2目前取得的实施成效

从2017年起，我校为三到五年级的全体学生，每周每班开设了一节STEM课和创客融合教育校本特色课程。

课堂表现。从《校本课程观察评价表》可以看出，教师在课堂上，应用以学生为教学主体，鼓励学生自主积极思考、动手探索的教学模式，学生的动手能力、团队协作能力、解决问题的能力等综合能力得到了不同程度的提升。同时，根据每个学期期末考察形式与评价，可以看到学生的上课表现：分组互动、有序进行、作品充满着创意。观察中发现，连随班就读的特殊学生也能有效参与，享受课堂乐趣，他们都非常期待和喜欢上这门课，同时也能遵守上课规则。因此，STEM教育在校本课程中的融合运用，有效地体现了多元智能的评价方式、开放式的教学模式以及特殊教育因材施教的教学理念，这也是其能提高教学质量的核心所在。

数据方面。为了让课程的实施效果可量化，也更直观，基于STEM课题的实施，由专业技术人员利用持续开发中的学生综合能力测量系统，对学生接受STEM教育进行前测和后测。从数据上可以看出，STEM学科融合组课程开展后，融合组学生在创造力倾向、语言智能、逻辑数学智能、学习效能感、主科学习兴趣维度的得分差异显著（显著性p<0.5），融合组显著高于对照组。

3.3研究成果

设计50节分别适用于小学各年级的可编程机器人STEM课程以及一套适用于小学使用的可编程机器人STEM自编活动教材。

STEM教育提供给学生全方位展现自我的发展平台。学生积极参加科技嘉年华、STEM教育展示活动、青少年科技创新大赛、机器人竞赛、中小学生电脑制作活动等特色活动，不仅在活动中获得奖项，各方面能力得以提升，还有效地推进了科技创新活动与学校基础教育的有机结合。

4    结语

综上所述，将STEM教育融入小学校本课程中，需要教师在教育理念、教学方式、教学策略等方面进行改革与创新。在STEM教育理念下，为学生提供更加开放的学习空间，使得学生在团队协作中根据不同的学习项目设计解决方案、合理分工、思考探究、共同配合，完成任务，达成课程目标，从而培养学生善于发现问题、勇于动手操作、勤于思考、乐于参与、尊重他人等核心素养以及解决问题、创新创作、合作学习等方面的意识和综合能力，并且将这些核心素养和综合能力运用到日常学习和生活实践中。

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