PDF《小学 STEM 课程的系统开发与实施》

小学 STEM 课程的系统开发与实施 浙江省嘉兴市实验小学 张晓萍 吴建伟 随着人类科学技术的不断进步,科学、技术、工程、数学几个领域的联系越来越紧 密,解决任何一个领域的问题都有可能涉及其他几个领域,传统的单一方向培养的人才越 来越不能满足人类未来社会发展的需求.

我校从

2014 年起开始探索 STEM 教育,着力构建学 校STEM 创新课程体系.在我们看来,STEM 教育是一种倾向于融合式学习的教育观,它意味 着我们将不再重点关注某个特定的学科,而是强调在教育过程中引导学生运用科学、技术、 工程、数学等相互关联的知识解决实际问题,从跨学科知识应用的角度提高学生解决实际问 题的能力.

一、构建学校 STEM 创新课程体系 我们在构建学校 STEM 创新课程体系过程中确立了 STEM 课程的六大核心理念 (见图一) . 我们特别关注学生在真实情境中的学习,强调通过以工程设计过程为主导的学习项目,让儿童 关注周围技术世界的发展,体验科学技术对个人生活、对自然世界、对社会发展的影响.在具 体实施过程中,我们会重点关注学生的系统思维、合作、沟通交流、创造力激发、乐观主义和 伦理等方面综合素养的培养. 系统思维 重点是让学生学会识别技术性世界基本的内在联系;

工程是一项团队运动,因此 合作 会让团队内每一名成员的视角、知识和能力都得到有效的 扩展;

沟通交流 , 旨在让学生尝试理解特定人群的需求,解释和形成最终的设计方案;

创 造力 内在于工程设计的过程当中;

强调 乐观主义 ,为的是让学生认识到,每一种技术都 是 可能被改善 的;

我们所倡导的 伦理 ,是天人合一的伦理,旨在引导学生关注工程对 人、自然和环境的影响. 图1嘉兴市实验小学 STEM 课程核心理念 基于上述核心理念, 我们从

2014 年起尝试构建学校 STEM 创新课程体系. 在我们看来, STEM 教育着力培养的是学生面向未来的科学和工程素养以及跨学科解决实际问题的能力, 理应让每 个年级所有学生都有机会接触、学习 STEM 课程,而不是培养少数几位科创明星学生.因此. 我们所构建的 STEM 创新课程体系, 既有 STEM 课程与国家基础学科的融合, 也有在年级层面的 走班选修拓展课程、校级社团拓展课程中融入 STEM 课程理念以及主题实践课程.主题实践课 程 免考生去哪儿 其实是一种评价课程,我们也做成了 让孩子像工程师一样学习 的STEM 课程项目(见图二),其具体操作如下:简述操作过程 图2嘉兴市实验小学 STEM 创新课程体系

二、学校 STEM 课程实施具体路径

(一)与乐高教育深度合作,研发建立乐高 STEM 课程群 学校整个 STEM 课程体系中,乐高 STEM 课程占了较大比重,这主要源于乐高课程在实施 STEM 教育中的独特优势:乐高课程的核心理念是通过动手动脑解决现实问题,让学生在建构 中学习和发展思维 , 这些理念与 STEM 教育所注重的跨学科学习、 动手、 小组协作等基本一致;

乐高课程研发的依据, 参考了多个国家也包括我们国家的中小学课程标准和教学内容,利于我 们与国家基础教育学科课程作有效的整合、对接;

乐高课程的研发团队保持着与世界知名大学 如麻省理工、塔夫茨大学、剑桥大学等的长期合作,确保了课程的科学性、严谨性、前沿性;

乐高课程围绕 STEM 教育核心理念,可以为学校提供包括硬件、软件、STEM 课程、教学评估工 具、教师培训课程等在内的一整套解决方案,可有效减轻教师实施 STEM 教育的课程压力.目 前我校在与乐高教育的深度合作中,已经研发建立了多维度目标、多实施路径、多学教方式 的乐高 STEM 课程群(见图三). 图3嘉兴市实验小学基于 STEM 教育理念的乐高创新课程群 乐高 STEM 课程 群 整合国家基础学 科课程 (必修) 年级走班选修的 拓展课程 (选修) 校级社团拓展课 程 (选修) 主题综合学习的 课程 (选修) 1.与国家基础教育学科课程相整合的乐高 STEM 课程 (1)基于直观操作,乐高与数学学科融合,开发了低段趣味数学 More To Math 即 乐高一起搭 系列课程(见表 1).儿童时期的数学是学生对物体数量关系和空间形 式的初步认识与感知,是有意义的探索而非枯燥的符号记忆和机械训练.设计低段数学 More To Math 课程,让学生在数学学习中拥有更多视觉和动态感受,在丰富有趣的搭 建活动中掌握并运用数学,培养对数学的兴趣,了解数学与现实生活的联系,提升应用数 学知识解决问题的能力. 表1嘉实乐高 More To Math 课程内容结构 乐高属性 课程 领域 实施 年级 教学内容 教学目标 学教方式 可数、直观、易比 较 数与 运算 一年 级 毛毛虫比长短 认识

10 以内的数,会比较数的大小, 渗透一一对应的数学思想方法 探索性学习 母鸡 探索 9+几的计算方法,体验、理解

20 以内数的组成 探索性学习 二年 级 贪吃蛇

20 以内数的计算,初步培养学生有序 思考的意识与方法 探索性学习 爬出井底

20 以内数的加减计算,培养学生计算 解决实际问题的能力 实践性活动 立体、直观、 可测量 图形 与几 何 一年 级 破茧成蝶 通过操作、体验、认识对称现象,培养学 生的空间想象与创造力. 实践性活动 狮子认识位置 通过情景认识上、下、前、后、左右等方 位词,培养数学表达能力. 实践性活动 二年 级 小松鼠看大楼 通过操作会从三个方向观察物体简单的 几何体,培养空间想象能力 实践性活动 观察物体 从三 个 方向 观 察简 单 几何 体,会搭 简 单几 何体,培养 空 间想 象 与创 造力探索性学习 结构性 情境性 综合 与实 一年 级 找规律 通过观察、 归纳发现数学规律, 培养学生 的创造力与数学表达能力 实践性活动 践 小火车 能根据一定标准进行分类,培养分类、 概括、表达的能力 实践性活动 二年 级 推铅球 培养 学 生数 据 整理 能力, 独 立思 考、 准确 计算、 有序 推 理的 能力实践性活动 乐高小剧场 会简单组合排列,培养有序思考能力 与解决问题策略 实践性活动 (2)基于搭建与程序,将乐高与信息 技术学科融合, 开发中高段信息技术 EV3 课程.多数学生喜欢机器人,但对于机器人 的结构及控制方法知之甚少, 为此我们构建 了乐高 EV3 结构化课程(结构图见图 4)和 乐高 EV3 课程体系(见表 2).该课程面向 四至六年级学生, 旨在引导学生通过课程的 系统学习,更加深入地了解机器人的结构, 更加自如自主地控制机器人的各种动作, 真 正感受到其中创造创新的乐趣. 图4乐高 EVE 课程结构图 表2嘉实乐高 EV3 机器人课程内容 课程单元 课程内容 程序结构 课程实施对象 课程实施方式

一、各种各样 的结构 神奇的椅子 无 四至六年级 信息技术课+社团基础班 好玩的手摇风扇 无 四至六年级 信息技术课+社团基础班

二、 机器人 表 演家 能说会唱 的机器人 顺序

五、六年级 信息技术课+社团基础班 表情包 机器人 顺序

五、六年级 信息技术课+社团基础班 机器人打 扇子 顺序、循环

五、六年级 信息技术课+社团基础班 会 跳舞 的机器人 顺序、循环

五、六年级 信息技术课+社团基础班

三、聪明的机 器人 有 开关 的小车 分支、循环

五、六年级 信息技术课+社团基础班 不会 撞墙 的小车 分支、循环

五、六年级 信息技术课+社团基础班 送餐 机器人 分支、循环

五、六年级 信息技术课+社团基础班

四、强大的机 器人 陀螺仪转弯 综合应用

五、六年级 社团中级班 遥控小车

五、六年级 社团中级班 蓝牙遥控

五、六年级 社团中级班 抓取手臂

五、六年级 社团中级班 奇怪的路线

五、六年级 社团中级班 测距能手

五、六年级 社团中级班 艰难的路线

五、六年级 社团中级班 变形金刚

五、六年级 社团高级班 打字机

五、六年级 社团高级班 紧急救援

五、六年级 社团高级班 FLL 项目研究

五、六年级 社团高级班 (3) 基于现实问题解决, 将乐高与科学学科融合, 在中高段科学课实施乐高 WeDo2.0 和 乐高 M&

M 机械套装 课程.乐高 WEDO2.0 科学课程涉及物理、生命科学、地球与 空间科学、工程技术与科学应用四........