小学STEM-创新教育课程的构建与实施

张硕司

一、课程性质

小学STEM-创新教育课程属于拓展性课程、技术与学习深度融合课程，是“以传统课程为基-培养学生创新思维-训练学生计算思维-开展基于创新教育的STEM项目学习”的四位一体课程。依托国家课程教材，增强教学目标、创新教学材料、重构教学活动，为国家课程赋能。课程的教学设计采用5E教学模式，在传统课程的基础上开发科学和艺术整合的创新思维训练课程、Micro：bit技术与应用的计算思维训练课程、基于创新的STEM项目学习的科学探究课程及发明创造课程。

二、课程设计思路

课程设计充分考虑本校学生的特点与学校教学实际情况，将小学STEM-创新教育课程分为四大课程板块进行教学，思维训练、探究实践、创新创造三层级层层递进。课程内容以国家传统课程为基础开发设计，深度融合、提升常规教材应用。通过采取以问题为导向的项目活动，让学生在探索、分析、思考、合作的过程中，运用多种不同学科领域的专业知识与技巧去解决现实中的问题。

比如在四年级开展美术创新课程，训练创新思维，课程要点是选择科学性、趣味性较强的学习内容，结合科学与艺术，培养学生的创新思维与审美能力;在六年级上学期开展发明创造课程，内容要点是基于生活，应用前面所学的知识与技能，对身边的产品进行创新设计，发明创造智能作品。

三、课程目标

科学目标：了解如何利用科学知识、技术手段及科学原理来改变我们的世界，并以此为基础不断深入地进行实践研究，亲身经历改变生活的方法和过程。

数学目标：用数学的方法处理和分析实验数据、绘图，且能利用图表获取信息及预测数据规律。

工程目标：形成在日常生活中寻找问题、解决问题的意识，考虑解决工程设计方案的可行性并优化。

艺术目标：以真实情境为切入点，在做中学，培养创新思维，提高其艺术鉴赏能力与作品外观设计能力。

信息技术目标：掌握Micro：bit、掌控板和各类传感器的基本知识，利用建模和编程，结合信息和智能化的知识，创造性地解决问题。

劳动技术目标：体验劳动技术的设计、开发与生产，理解技术的概念与原理，提高技术素养以及解决问题的能力。

四、课程内容

（一）美术创新课程

美术创新课程选择趣味性、科学性较强的内容，按照“学思维”活动课程的教学理念，设计开发出创新思维训练课程。该课程通过特异、正负形、渐变、突变等内容来训练学生联想、抽象、比较、推理、重组、发散等思维能力。在训练中，小组分工合作设计草图并完善方案、实施方案，培养其决策力以及问题解决能力。还会使用各种回收材料，如旧报纸、吸管和废弃的塑料瓶等，来创作撕纸画、剪贴画和立体制作等多种形式的艺术作品。

（二）计算思维课程

计算思维课程是学生利用可联网计算机和Micro：bit进行课程学习，训练培养计算思维。先让学生了解如何与计算机沟通，什么是算法，什么是Micro：bit，然后开展主题学习，进行Micro：bit技术与应用训练，使用其各种功能，如爱在中秋（显示文字及图像）。每个主题内容框架设计参考5E模型（科学探究学习的典型模式），包含五个环节：参与（资料卡）、探究（热身讨论、工具、动手探究）、解释（分享）、精致（想一想、小试牛刀）、评价（总结评价、贯穿全程）。

（三）科学探究课程

科学探究课程体现了STEM教育的主要特点：以问题为导向，让学生在真实情境中开展跨学科项目式学习，小组在探究中分工合作解决问题并自主建构知识。为了让课程更有效地实施，教师首先要在小学教材中选择一个适合设计成项目来开展的内容，然后根据STEM教育的理念来重新构建教材中的活动，让学生面对真实情境中的问题，在课堂上体验各种挑战，解决实际问题，从而掌握各种不同的知识和技能。教学活动环节参考李克东教授设计的“基于创新能力培养的STEM教育5EX课程设计模型”。

（四）发明创造课程

在发明创造课程，学生了解什么是发明创造，习得一些发明技法，并置身于真实情境中，发挥创意，研究设计制作一个智能发明作品。在此过程中，学生要掌握如何进行规范的研究，制定研究计划、撰写申报书和研究报告，进行成果交流汇报，完成各种评价与反思改进。通过本课程的学习，提高学生的创新能力、动手实践能力、合作探究能力、科学提问能力和语言表达能力。

五、课程实施建议

（一）教学建议

1.教学内容的选择

为了让STEM教育能够在一线教学中得到更好的实施，教师应该结合国家课程标准，重新设计和完善现有的教材内容，并将其融入到日常生活中。此外，还应该根据国家教材内容的要求开发STEM项目，并将其应用于课堂教学。新手教师如果不能自己开发项目，可以选择购买合适的教学材料进行学习与实践，但是要注意结合本校学生和学校教学的实际情况进行筛选。

2.教学活动的设计

强调学生在做中学、在创中学。采用团队协作的方式，让学生一起思考、讨论、实践，逐步培养学生提出问题、分析问题、解决问题，收集和处理信息、建构知识的能力。这样，老师就成为了他们学习成长路上的指路人。根据STEM教育的特点，教学活动设计要满足以下几个条件：跨学科整合;在真实情境下的活动中学习;基于问题的学习;基于项目的学习;合作解决问题;学习者在探究中自主建构知识。

（二）课程资源开发与利用建议

1.STEM空间的建设、利用与管理

STEM空间是学生进行STEM活动的重要场所，各校应当基于现实的条件，结合学校的具体情况（场地规模、可动用资金）、教学实际（课程建设、项目开发、设备和资源）等因素进行考虑建设。

2.校园资源的开发与利用

校园环境、活动场所和设施设备都是开展STEM教育活动的有效资源，如绿化区、图书馆、艺术馆、体育馆、美术室等，还可以建设校园种植区、科普宣传区、作品展示区等探索展示空间。在课程建设上还可以结合学校的环创特色进行开发，如学校特色是非遗传承，有非遗校园环创，就可以选择合适的非遗项目开展STEM项目学习。

3.校外资源的开发与利用

STEM课程的社会教育资源非常丰富，因此有必要努力将其有效运用起来。为此，建议邀请有关领域的专业人士来授课，并组织他们与师生进行研讨会、讲座以及其他形式的互动性体验。另外，还要借助多种形式的科技展览、自然环境等来开展研学活动，以弥补校园内的资源缺口。

责任编辑 钟嘉仪