STEM理念与科技教育的融合初探

王云

STEM教育注重从生活中发现问题，然后在教师、家长的指导帮助下，学生运用多学科的知识去设计、制作，去解决发现的问题。为了使STEM教育与我校科技特色完全融合，首先我们成立了以校长挂帅，科学组教师为主体，包括数学、信息等多学科教师共同参与的STEM教育发展中心；其次明晰育人目标，建立阵地，做到四个融合，即将STEM理念与课堂、“探究功”、创新发明、品牌活动相融合，将STEM教育渗透到学校教育的各个角落。

STEM理念与课堂教学融合

STEM理念旨在融合各学科的知识，解决实际生活中遇到的问题。学校在科学课上以“问题探究”为核心，探索出了一套“问题引领”课堂教学模式。同时每学期在各年级科学课中挑选一节适合的课型，与数学、信息、美术、音乐等学科融合，开展STEM教学尝试。一学期下来就可开发出如《旋转的风车》《水杯热量散失的研究》等多节STEM教育创新课。

此外，学校还大力推进STEM理念与学校课程融合。

1.明晰目标

学校依托“崇文明理”校训，借力区教育局“探究功”项目的开展，明确了培养学生三大科学核心素养，即勇于探究、学会合作、善于创新。

2.优化课程

我们从国家课程、校本课程两个维度出发，将培养学生勇于探究、学会合作、善于创新的核心素养的共识融入学科，扎根于课堂。

国家课程层面：以“问题探究”为核心，探索出了一套“问题引领”课堂教学模式，即发现问题、探究问题、解决问题，开展全方位科学探究活动。

校本课程层面：我校自编了《科技创新》教材，利用每周一节课开展科技教育。教材内容包括：科学思考、科学实验、科学游戏、科学阅读。同时，学校利用每周五下午的社团课开设了电子百拼、智力七巧板、机器人、科技制作、无人机、平衡车等精品课程。

3.建立阵地

班级层面建立以科学家名字命名的少科所，开展普及性探究活动。学校层面组建“启明星”少年科学院，开展竞赛性探究活动。

STEM理念与“探究功”科技月赛融合

1.以每日一问为抓手，激发兴趣

提出一个问题往往比解决一个问题更重要。“探究功”的第一步就是培养学生学会提问题。

在国家课程中怎么问？我们结合科学课程，创新地编写了一套科学探究作业，所有内容来源于课本，又高于课本。学生在科学课堂中将感兴趣的问题提出来，记在作业本上，通过师生互动、评价，使问题进一步聚焦。

在校本课程中怎么问？在校本课程中，我们设立“问题银行”，学生将自己在生活中发现的问题写下来，在班队课中进行交流、互动。问题问得最多的同学被授予“好问之星”称号。

2.以每月一赛为平台，培养能力

在学生学会提问的基础上，每月开展科技月赛。

九月主题“奇思妙想”，关键词：会思考。让学生无拘无束地去思考，去畅想。在天马行空之间，一个个有创意的金点子应运而生。这些金点子在省市各级创意比赛中获得多个一等奖。

十月主题“啄木鸟”，关键词：会发现。让学生学会从生活中发现问题。在寻找发现的过程中，学生拥有了一双双智慧的眼睛，看待问题有了深度，为接下来的创新改进打下了基础。

十一月主题“科技制作”，关键词：会动手。学生通过科技制作，提升动手能力。在动手制作中，一件件科技作品诞生了。

十二月主題“我是小创客”，关键词：会创新。通过对发现问题的梳理与加工，选择合适的材料进行发明创造。

通过开展“会提问”“会思考”“会发现”“会动手”“会创新”这五类活动，学校的创新之路会越走越宽，越走越远。

STEM理念与创新发明融合

STEM教育的多学科融合理念与创新发明思想异曲同工，学校利用每周五下午开设了STEM与创新发明精品社团课。学生在月赛中提出的问题，在STEM教育的浸润下，运用工程设计、信息化编程，艺术美化等手段得到了解决，一个个创新发明不断涌出。

案例1：《智能导盲杖》

发现问题：导盲杖是盲人群体使用较为普遍的一种工具，然而传统的导盲杖仅仅是一根拐棍。随着我国城镇化建设快速发展，城市道路环境日趋复杂，传统导盲杖已经远远不能满足盲人的出行需求，盲人迫切需要一种智能导盲杖。因此，有了下面智能导盲杖的创意设计。

研究问题：通过超声传感器识别导盲杖周围的障碍物，通过预设距离阈值判断，在障碍物处于危险距离时发出声音报警，通过GPS模块定位自身位置，发送位置信息到预定手机，向家人报告当前状况。

综合运用各种学科知识展开设计、制作：本项目采用ScratchPi作为核心控制板，主要用于对各模块进行初始化与调度，其通过I2C接口实现超声传感器模块控制，与蜂鸣器模块采用I/O接口连接，整个系统由电池模块直接供电。项目利用超声检测以及各种现代化科学技术，创建安全可靠的盲人智能辅助设备，为盲人的出行提供了极大的便利。

案例2：《可编程自动投食器》

发现问题：许多人经常忘记或因为出远门而无法给鱼缸里的金鱼喂食，造成了金鱼的死亡。

研究问题：可编程自动投食器的灵感来自于妈妈的针线盒，随着针线盒的转动，里面的针会通过小孔掉落出来。设计时通过Scratch编程，设置自动投食器投放食物的时间和食物量。将可编程自动投食器固定到鱼缸上，设定时间为24小时投放一次，这样金鱼就可以每天定时定量地得到食物。投食器里没有食物，投食器会亮起LED灯并且蜂鸣器会报警，提醒使用者往投食器里添加食物，不会因为间隔时间太久或者食物投放太多而导致金鱼死亡。

综合运用各种学科知识展开设计、制作：可编程自动投食器是由一次性纸杯、硬纸板、胶水组装而成，基于LED灯、蜂鸣器、舵机和主控板四个模块，利用Scratch语言编写程序制作而成。可根据实际情况，通过更改代码调整食物的投放时间和报警方式。可编程自动投食器的用途广泛，不仅仅可以喂金鱼，还可以给养殖场的鸡鸭鹅提供喂食喂药，如果做大一点，还可以给家里的猫狗自动喂食等。

STEM理念与学校品牌活动融合

每年五月，学校举行科学调查体验节。学校组织学生进行实地调查，走进社区，关注社会热点问题，让学生在科技活动中亲历学习、探究，参观扬州智谷、农科所、污水处理厂、环保公司、造纸厂，组织了系列青少年科学调查体验活动，以小调查发现大事实，以小活动带动大社会，为学校的宣传、办学实力的提升起到了很好的推动作用。每年十一月，举办科技节，开展科普实验秀等活动，获得了师生的一致好评。

在STEM教育理念的浸润下，目前我校学生共获得了54项国家发明专利、200多人次省级以上科技竞赛奖项，学校机器人社团、电子技师社团获得多个国家、省、市一等奖，涌现出2名国家级青少年科技创新奖获得者和3名市教育十大新闻人物。

江苏省扬州市维扬实验小学

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