依托科研院所资源设计小学科学STEM校本课程

邬丹妮

如何推进基于小学科学的跨学科学习？有条件的学校可以依托区域内科研院所的科学探究资源，按照《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课标》）建设STEM（科学、技术、工程、数学）校本课程。笔者所在学校所处的宁波国家高新区是宁波市实施科教兴市“一号工程”和建设创新型城市的核心载体，集聚了全市约1/3的重点科研院所、1/2的公共技术服务平台、2/3的检测认证机构。笔者依托区域内丰富的现代科技教育资源，结合校情，按照“入校体验—入院提高—校院联合培优拓展”的思路，设计了三级阶梯STEM校本课程模式，践行以学校为本位，由学校自主确定课程并与国家课程、地方课程相对应的理念，坚持“校院赛”三位一体，培养适应未来社会的人才。

一、科研院所STEM教育资源

STEM是科学、技术、工程、数学的简称。STEM教育强调打破学科界限，促进学生科学素养、技术素养、工程素养、数学素养综合发展。STEM教育诞生于美国，在高等教育领域率先提出。随着STEM教育理念的普及，STEM教育逐渐向基础教育拓展。国外科研院所开发STEM教育资源，重心逐渐转向中小学教育[1]，并基于具体的科研优势，设计了科学探究系列课程，如美国费米实验室开发了“儿童发明家”等。

国外成熟的STEM基础教育资源开发经验值得借鉴。校院合作可以开发适合本土的STEM教育资源。例如，宁波市产品食品质量分析检测研究院开发了一系列适用于小学的STEM教育资源（见表1），助力学校开展STEM课堂教学探究活动。

二、校内外结合的STEM课程设计原则

（一）以《课标》为理论指导

校内外合作开发STEM教育资源，应依照《课标》，加强前沿科研教育资源转化，积极耦合，促进学生发展。课程设计团队应根据《课标》中的学段目标与不同学段学生的素养培养要求，合理利用科研院所课程资源，在设定教学目标、教学内容、教学评价等过程中，考虑学生的认知发展规律，分阶段科学安排课程，满足学生的需要，循序渐进地推进STEM课程教学。宁波市产品食品质量检测研究院和笔者所在学校共同设计了小学科学STEM课程资源与教学目标（见表2），为参与STEM探究活动（主要针对小学中高年级学生）提供理论指导和资源支撑。

（二）深度融合信息技术

2018年，教育部发布了《中小学数字校园建设规范》，要求“实现校园环境数字化”，促进校本教育教学实践与信息技术深度融合，充分实现信息化教学常态化与创新发展；建设智慧校园，实现网络化教学与教研，探索数字化教学，积累、开发和利用各种数字化资源。2019年6月，中共中央、国务院发布《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》，要求“促进信息技术与教育教学融合应用”，积极探索基于互联网的教学模式，推进教学与信息技术深度融合。

学校开展STEM课程教学有一定时间跨度，受很多客观、主观因素影响，如学生在校学习时间与科研院所专家讲授课程时间冲突，导致部分课程无法在线下开展，不同学生对于课程的理解程度不同、需求不同、困难不同。笔者认为教师开展STEM校本课程教学应有一定的灵活性，在当前建设智慧校园的背景下，可深度融合信息技术开展教学活动。教师可借助信息技术进行工程设计、模型构建，基于信息化教学系统或平台实现课上与课下的衔接，提供学习交流环境，展示探究过程或创作成果，高效实施STEM课程[2]。教师应主动尝试跨学科备课，提高信息素养，将数字化教学理念渗透到STEM校本课程中。学校积极应用信息技术，创设多种架构，建立不同层次的可重复播放、可直接连线反馈的数字化平台，使STEM课程有拓展性，使之更加灵活，更加具有针对性、连续性，促进学生个性化发展。

（三）校本化、个性化设计课程

学校的课程教学以办学理念为依托，同时满足学生的需求，充分发挥学校的资源优势，体现自身办学特色。教学团队将知识、实践活动与学校实际情况相结合，开设不同种类的课程供学生选择。教师通过筛选、改编、重组、优化、拓展等方式，发挥学校优势，对课程进一步完善，使之更符合学生的特点和需要。此外，学校在实施STEM课程过程中充分发挥教师的主观能动性，在设计新课程过程中对学生的学习需求进行科学准确的评估，充分利用好学校所属区域的课程资源，以学生为主体，开发能够发展学生个性特长的、多元化的、真正满足需求的课程。

三、校内外结合的三阶梯STEM课程模式

在小学科学新课改的背景下，学校开展校外科技教学活动势在必行。为此，教师应建立一种可操作、可评价的教学模式，确定教学内容，让学生通过真实的活动实践，运用跨学科知识与思维，主动构建新知识，提升敢于探索的创新意识和理性思维水平，提高科学实践能力。

学校充分挖掘已有的科技教学活动与STEM校本教学的相关内容，按照“入校传授—入院提升—校院联合培优拓展”的思路，设计三级阶梯STEM校本课程模式并加以实践，坚持“校院赛”三位一体，兼顾基础需求和进阶需求。

（一）一级课程：校内开展基础课程

依托区教育主管部门支持的课后服务体系，科研院所选派代表以“入校传授”的形式开展STEM校本课程，以培养学生的发散思维为主。在此基础上，教师结合学校智慧校园的特色，采用网络直播的形式，提高参与体验学生的覆盖范围。一级课程适用于零基础的学生，教学材料容易获得，学校开设课程的时间与地点可控性强。

以“微生物与健康”为例，课程主要面向小学五、六年级学生，学校借助宁波市产品食品质量检测研究院的微生物实验室资源，请该实验室的科研人员入校指导学生科学规范地进行基础微生物实验的操作，包括配制适合不同菌种的培养基、平板稀释涂布法的应用、微生物计数、微生物的灭菌、致病菌的鉴别等。学生在“寻找识别致病菌”任务驱动下，接受科研人员指导通过实验操作验证自己的猜想；通过实验操作、观察辨别、记录分析，调用已有知识，建构新的学科概念框架，实现知识更新；通过总结实践经验，学生对探索周围未知事物更感兴趣，学会用科学思维与方法解决问题，具备一定的分析能力和实践能力。

（二）二级课程：校外开展选择性课程

学校统计整理区内各科研院所STEM基础教育资源，分析其优势和特点，结合教材，梳理课程内容，重构具有校本特色和区域优势的课程体系，为学生开设多元化的可选择课程。二级课程可以是一级课程的补充，用以弥补器材设备不足等物资缺乏造成的课程短缺。受科研院所一次性容纳人数限制，二级课程主要针对STEM项目式学习特别有兴趣的中、高年级学生开设。教师按年级控制参与的学生人数，通过“高年级带低年级”，营造良好的入院STEM学习氛围。

以“食物中的营养”为例，课程主要面向四年级学生，旨在让学生认识不同食物中含有不同的营养素，如蛋白质、淀粉、脂肪、糖类、维生素和水等。教师利用色谱分析及相关信息技术，将食物中营养素的定性研究转化为更精准的定量研究，将不可见的营养素含量用直观的数据图表进行表达，解决“不同品牌牛奶的蛋白质含量哪个更高”等高难度问题。学生在学习过程中深入理解学科概念，并进一步利用所学知识解决真实情境中的问题，促进科学思维、技术思维和工程思维等高阶思维发展。

（三）三级课程：校内外联合开展拓展性课程

科研院所和学校联合开展旨在培优的拓展性课程。学校根据各科研院所的优势和特点，按照各级各类赛事要求，搭建学生学习平台。在三级课程教学中教师侧重提高学生的创新思维能力，增强学生的整体架构能力、团队协作能力。

以宁波市青少年科技创新大赛为例，大赛举办方每年都设有“青少年科技创新成果”项目，分数学、物理学、化学、微生物学、环境科学、生物化学等13个领域进行评比，要求参赛学生提交研究报告、研究性学习成果等材料。笔者所在学校设备资源不足，师资力量薄弱，以前参赛成绩均不理想，但借助研究院得天独厚的优势资源后，开展了学生感兴趣的项目研究，如“不同抗生素抗菌效果的特异性研究”“不同洗涤对果蔬农药残留量的影响”“重金属污染性土壤中不同植物重金属含量的比较分析”等一系列研究，有了明显进步。

实践证明，三级阶梯STEM校本课程模式是科学可行的，且能发挥学科育人价值。教师借助科研院所的资源融合信息技术，立足基础课程，孵化选择性课程，优化拓展性课程，分层教学，不仅提高了学生的学习热情，而且提升了学生的知识技能，让他们接触社会、科技、经济前沿，紧跟时代发展节拍，从小树立“科学技术是第一生产力”的意识。

参考文献

[1] 郭庆，乔翠兰，朱宗宏，等.国外大科学装置机构STEM教育资源开发的启示[J].自然科学博物馆研究，2021（3）：40-49.

[2] 陈慧娟，辛涛.我国基础教育质量监测与评价体系的演进与未来走向[J].华东师范大学学报（教育科学版），2021（4）：42-52.

（作者系浙江省宁波高新区信懋小学教师）

责任编辑：祝元志