农村资源天地广 乡土STEM育人强——乡村小学乡土STEM课程开发及实施策略的思考

☉焦 颖

科学教育的主旨在提高人的科学素养、科学探究能力，培养人的科学态度和科学精神，树立正确的科学本质观。教育部《义务教育小学科学教学课程标准》（2017年版）指出，小学科学课程资源是指有助于进行科学教学活动的各种资源［1］。在自然资源比较丰富的农村学校，乡土自然资源如果能得到很好的利用，则就变成了实施科学课程的有效资源［2］。通过合理的开发，可以帮助学生更好地理解科学概念，进行科学探究和运用知识解决实际问题［3］。

STEM 理念下的项目式教育就是将科学、技术、工程、数学甚至艺术融合在同一个主题性的项目活动里。例如，我们要造一座可以在足球场供教练、观察指导、球员练球的活动塔台。首先，我们要明确这些工程的任务和要求；然后，在有限的条件下做出设计方案。在这个设计方案中，我们会用到很多的科学原理。例如，框架结构风阻小，上小下大，上轻下重的结构更稳固，三角形斜杆的插入可以大大增加其框架的稳定性。而这些原理的获得，不是直接告诉学生，是在设计过程中要引导项目组成员通过资料的查询，或者在现象的对比中发现问题，并通过设计实验不断地检验假说，推翻错误，从而得到结论，这就是科学探究的过程。同时，完成这个项目还需要很多的技术，例如，塔台的防震技术等。然后，对照设计图先建造一个模型，并测试这个模型，对模型进行评估和改进等。在这个工程模型的建立中，还要对项目工程的安全性、实用性、成本进行计算，了解这个工程所用到的相关设备以及对设备的研发和使用。技术是项目核心，数学则贯穿在每一个环节之中。因为，对数据的分析是上述所有内容的基础。

乡土STEM，是阳春白雪与下里巴人的组合，让很多老师惊奇，我们将怎样结合在一起呢？我是这样理解的，无论STEM 理念下的科学课堂探究是专题性的项目，还是别的活动，其目标都是一样的，都是为培养学生发现问题、解决问题的能力，都是在培养学生的科学素养、工程思维、技术能力，和对数据的分析能力，最终培养学生的创新能力。

在开发过程中，结合学校的现状，从学生身边最熟悉的问题情境出发，才能完成以学生为主体的校本课程的开发，才能更好地完成各个学科的大融合。两年来，通过老师和同学的共同努力，我们进行了一些实践，现将成功的课程案例和活动策略总结如下：

一、菜园地科普化，花草皆可“项目化”

（一）我的地盘我做主

第一个活动：我是小小设计师。种植园造型是什么，建构的材料有哪些，需要的工具及其作用，哪些工具会用，哪些工具不会用，哪些技术要请教别人……

画出设计图后，先在设计小组里推选出一个最好的方案，然后小组之间进行交流，最后定出一份最合理的设计。在交流中，学生学会了大胆表达和安静倾听，学会了理性质疑和虚心完善，学会了比较和分析，懂得了取舍和决断。

（二）建造科普种植园

最后胜出的设计图的设计师便是本次活动的小小工程师。工程师要负责小组分工，哪一组准备哪些材料，哪一组准备工具，哪一组建造技术，哪一组负责质量检验等等。项目完成，小组之间进行互相评价。评价内容：工程师人员安排是否合理，是否出现了窝工现象；各组成员在活动中是否做到团结协作，遇事冷静解决问题；种植园的建造是否符合要求；任务完成的效率怎样等等。在“施工过程中”很多同学才发现了“说起来简单做起来难”的道理，发现哪怕是把绳子系一个结都不容易，各组从最初的推卸、争吵、互相埋怨，变成了最后的努力配合。在评价中，学生的思想好像都慢慢开始成熟了，在反思中变得冷静，展示了心灵的成长。

（三）隆重授牌，仪式感强，责任感足

为使班级基地更有使命感，班级之间彼此督促，每班自主地取上有个性的园地名并设计出园徽。例如，诺贝尔号、七彩乐园等。取名环节也是各抒己见，表达了各种美好期望。最终个性又统一。授牌使学生的探究过程更有自主性和凝聚力。

（四）科学选择，任务兴趣，兼济结合

基地建好了，种植什么呢？一部分预留给学生统一种植科学课需要观察的植物。例如，验证“茎的作用”实验中的芹菜，需要观察植物的一生及各部分形成。“凤仙花”“小油菜”，用来区分直立茎、匍匐茎、攀缘茎、缠绕茎的各种作物。我们还专门规划了一块地种植桑树，让学生养蚕不再因为寻找桑叶而东奔西跑。每班的另一块土地则用于自主探究。原则是：敢想敢做，不怕失败，实际探究，重在过程。例如，神奇的砍瓜，玩具小葫芦等等，主要是想让学生感受生命的力量，更好地激发他们探究的兴趣。有一个同学，听说宿迁有个小朋友发现了“大头菜掐了心可以高产”的信息，就跑过来问：“可以验证一下吗?”。然后，他们小组就种植了两块大头菜，一块掐心，一块不掐心，每天观察记录，可是到了收获的时候，两块地收到的大头菜个头有少许差异，但不是很普遍，我们一起分析了可能出现的原因：土壤太贫瘠，养分太少，种植的区域在大树底下，光照不足。找出原因以后，形成了好几组对比实验的因素，我们的种植区又细分了好几个小区，搞起了多因素的对比实验。这次，学生的兴趣更大了。

三年级的同学，种植桑树，完成养蚕活动。为此，我们开发了相关的《STEM 项目化活动——探秘蚕宝宝》，共分九个环节：一是走访养蚕专业户，学习栽桑养蚕小知识；二是准备工具和“蚕室”；三是孵化蚕宝宝；四是喂养蚕宝宝；五是设计制作“蚕山”；六是观察蚕蛹和蚕蛾；七是抽丝剥茧，测量一根丝有多长；八是尝美食，油炸蚕蛹营养高；九是养蚕成果展。在整个过程中，学生认识了扦插的技术，认识桑树花的不同，品尝了桑葚的汁甜味美，体验了昆虫的完全变异过程。

（五）项目式小课题，发现问题解决问题

在种植工作中，很多项目式小课题就应运而生了。《快来搭建黄瓜架》一课，聚焦环节：黄瓜秧苗是攀缘茎，要顺着一个架子爬上去才能更好地生长，然后开花结果。怎样搭建搭架子才能达到既稳定又省材料，而且要透风透光，不影响结果数量呢?

首先给学生思考方向：你觉得这个架子要受到哪些力的影响?怎样解决这些问题?使用黄瓜架子时还要注意哪些问题？你准备怎么解决？

探索环节：很多学生设计了架子的结构，并用身边的材料做成模型，检测了稳定性并计算了用材用料。

探究结果：

1．学生发现了三角形形状架子最不容易变形，上小下大，上轻下重的框架结构最稳定；

2．每行黄瓜上空先横着悬挂一根铁丝，然后只在黄瓜的根部拴一条小绳子上面系在铁丝上，黄瓜也可以攀爬上去，这样做最省材料，而且种植数量会增加，行与行之间的距离也有了空间。

哪种更好呢？经过同学们提议，我们对两种方案都制作出了模型，并用塑料藤蔓模拟黄瓜藤蔓。开始了测试环节，例如用钩码数量测试承重能力，用风扇测试其抗风能力，用单位面积能缠绕的藤蔓条数比较其种植密度等等，结果发现，第二种方法是省钱省力，但是在室外种植遇到风雨天气时，植株容易受到破坏。所以，这种模式适合在室内种植，主要是框架结构稳固。

二、乡土STEM 项目教育实施的策略化

（一）学科大融合，让成果变得亮晶晶

例如，科学学科中《植物的一生》单元的“播种”，“交流前三周凤仙花苗的生长变化”等内容时，我们就把课堂设在种植园，让同学们把每日观察到的情况用照片墙、观察日记等方式展现出来。很多小朋友写出来从种植到观察中的点点滴滴，文笔细腻，生动有趣。带着浓浓生活气息和科学味的作文，得到语文老师赞赏后，学生每周都会主动问科学老师，这周又有什么主题活动。

相信这样的活动让学生难忘，这样的成就感也让学生终生难忘，也间接为学生科学兴趣的培养开垦了“土壤”，为他们观察和研究兴趣的持续性注入了超级强心剂。同时，联合美术老师画一画，摄影兴趣组拍一拍等，都可以让成果变得亮晶晶，让学生乐此不疲。活动的成果，更要给学生搭建展示的舞台。无论创意写作、科学绘画、主题成果展、科学小论文竞赛，还是美食展，都要在各个阶段让学生有成就感。

（二）意外小发现，让探索变得乐融融

我们种植青菜，却意外发现菜叶背面的菜青虫，我们把被虫子吃的那颗悄悄用网罩起来，每天观察，然后便惊奇地发现：“看看，虫子变成了蛹!”“看看，蛹被要开了一个小孔，哇，一只可爱的菜粉蝶钻出来啦!”“你有没有发现菜粉蝶的翅膀刚开始是软软的，皱皱的，哇，撑开了就平滑了呢!”“为啥我的这个钻出来的是个蛾子呢，还那么丑?”（好嫌弃的小眼神哦!）“老师，您说的天牛是这个吗?果然有一对触角三对足呢!老师，这是我昨天从菜地里请回来的，想问问您是什么虫子的，现在知道了，放学后我就把它放回自己的家。”“我们发现了两只螳螂，为什么上面那一只没有头颅呢?”“嘘——，你小声点，别说话，别把它惊跑了。”

整个过程，这样的激动场面很多，每一次意外发现，都会使学生眼中放射出很多新奇又满足的光芒。把这些写进科学日记，创意写作活动，让学生眼中的惊奇变成妙趣横生的文字，通过细致观察，才能胸有成竹，妙笔生花。

（三）食材课程的探索，让成果变得香喷喷

利用成果自制美食，也是很好的课程拓展。例如，学生利用面粉制作的各种食品，如馒头、小饼、包子、还有比萨；造型上有可爱的小猪，有骄傲的鸭子。黄瓜可以做蔬果沙拉、凉拌黄瓜、炒黄瓜，也可以拼接成有创意的食物造型。怎样给你的作品起一个寓意美好的名字？怎样向大家介绍你手中的美食？厨房变课堂，成果摆在手上，幸福写在脸上，双重收获，每一份食品都是特别的香甜。在项目活动中学习，强调“主体性学习”让学生选择需要研究的项目主题，尊重他的选择，他们才会充分发挥主观能动性。

（四）家校大融合，让体验变得兴冲冲

家校合作，只有在家长面前展示孩子点点滴滴的进步，才能获得家长支持。要真正做到STEM 科技活动的普及，要面向更多的学生和家长。所以，我们在每个兴趣小组展开活动之前，都要先召开相关的家长座谈会，从活动的接送，到家庭的经济支持，技术支持，在陪伴学生学习过程中，积极性最高的是家长。特别是每次带领学生比赛回来，家长们亲临比赛现场都会有自豪感，他们会告诉身边的人要重视孩子参加科技活动，从而更好地支持了科普教育的展开。在一次科学嘉年华体验活动中，我们联合了近300 个家长与老师一起开展了整整两天。从前一天对家长各种实验操作的培训，到第二天家长对同学们一遍一遍的耐心指导和讲解，让全校的学生体验了一场完整的科学盛宴。

（五）举办科技节，让参与变得热腾腾

举办科技节，全体学生和所有的老师都投入其中，大大提高了STEM 科技活动的普及率。特别是现场STEM 活动的竞赛，更是吸引了学生的互动。学生通过操作简易的器材，在最短的时间内，脑洞打开，化腐朽为神奇。无论成功与失败都是对学生的最大挑战，然后让其明白“台上一分钟，台下十年功”的道理。