带着STEM的梦想飘向远方

姜玲+刘佳+李骏扬

【摘要】STEM教育是将科学、技术、工程、数学融合在一起的教育。开展STEM教育是有效落实《全日制义务教育小学科学（1～6年级）课程标准（修订稿）》中“技术与工程”领域目标的重要举措之一。为此，南京师范大学附属小学开设了STEM“降落伞”主题课程，旨在提升学生的科技素养。

【关键词】STEM教育；降落伞；主题课程

【中图分类号】G623.6 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2016）52-0012-02

【作者简介】1.姜玲，南京师范大学附属小学（南京，210000），一级教师；2.刘佳，南京师范大学附属小学（南京，210000），一级教师；3.李骏扬，东南大学自动化学院（南京，210000），博士。

本课程以“降落伞”为主題，以保护飞行员为任务，开展科学、技术、工程、数学相融合的项目学习活动，课程采用跑班制的教学组织形式，让学生对小组任务进行合理分析和统筹规划。学生将利用4次课，每次3课时的时间来完成终极任务——制作一架救援降落伞。第一课，学生将会用现有知识完成任务一。第2～3课，学生在制作降落伞的过程中，探究学习降落伞的相关知识，包括降落伞结构、伞面大小、伞面材料、伞绳材料及数量等对降落伞的影响，降落伞制作的各种技术，认识LED和警示灯，利用现代化的技术手段和工具测试、收集数据，然后借助数学统计分析寻找解决问题的方法，最终用工程的方式制作符合要求的工程样机。学习中，学生要学会运用文字或图片记录小组探究的全过程，提升表达、交流能力；在不断的迭代和改进中，学生要克服重重困难，学会分工合作。

一、STEM“降落伞”主题课程的架构

1.课程设计。

南京师范大学附属小学作为江苏省首批STEM教育实验学校，在各方面力量的推动下，计划在未来五年内自上而下开设覆盖所有年级和班级的STEM课程，为此学校开设了南师附小爱创客STEM教育课程。学校STEM课程的整体架构，见图1。

课程设计的初步思路：我们将一学年分为30周，每个年级每次活动5周，一年可以惠及6个年级，然后以班级为单位开展团队项目。对于全体学生，我们将STEM课程和目前的科学课程进行统筹安排；对于STEM方面特别有兴趣的学生，我们组建STEM兴趣小组；最后，是全校STEM工程挑战赛。

2.诞生过程。

主题选择。科学问题源于生活。苏教版《科学》在四年级对降落伞就有过介绍，因此，学生具有一定的基础；而降落伞在援救过程中能够发挥巨大的作用，这是现实的需要；此外，降落伞研究从易到难有着极大的跨度，能够发挥学生的潜能。综上所述，我们选择了这个主题。

年级确定。从学业紧张度、学生的知识技能层次、认知度、团队合作等方面综合考量，我们觉得首次开展实践，六年级比较合适。

时间统筹。我们将六年级所有的科学课并在周三和周四下午，用整个下午进行STEM活动。

形式确定。我们采用总—分—总的形式进行全年级跑班制学习，并采用以小组为单位的选课形式进行跑班。

二、STEM“降落伞”主题课程的实践

1.跑班制教学组织形式。

表1 跑班制的具体安排

2.互补型师生团队。

STEM强调多学科融合，在确认成为第一批实验学校之后，我校立即组建了一个以校长为带头人，校领导参与，科学、信息、数学多学科骨干、老中青合力的STEM团队。此外，我们还有强大的校外力量给予支持和帮助。

3.融合性课程内容。

在整个工程任务中，学生需要考虑一系列问题：降落伞的伞面多大？选用什么材料？做成什么形状？伞绳多长？用几根？什么材料？如何悬挂重物？伞面和伞绳之间应是怎么样的比例关系？如何连接加固伞绳和伞面？如何才能使降落伞携带100克的重物，并从释放器上平稳打开并缓慢降落？如何安装加速度器？等等。这些问题涉及科学知识、制作技术、工程迭代，数据测试计算等知识。

4.整合式学习方式。

STEM课程的教学方法有独立式、嵌入式和整合式三种，相对而言，大家比较推崇整合式教学，但实际上三种方式各有优缺点，更何况STEM关乎劣构问题，不同专业的教师多少会受自身专业的影响。我们采用了三种方式同时兼顾的方式，8位教师，针对不同主题，同时在8个教室开课。上哪个主题的课，上哪位教师的课，采用什么样的研究方法，都由学生自己决定。

5.便携式选课系统。

我们为“降落伞”主题课程专门搭建了选课系统。学生只需要根据自己班级的分组号，借助手机、电脑等设备，就可以进入选课系统，根据需要选择自己想研究的主题，非常便捷。

6.全程性评价系统。

与选课系统相对应的还有全过程的评价系统，每个环节都有分数等级，评价者只需点击相对应的分数等级即可。每个小组的成绩由相对应主题的教师现场给出，这不仅可以让多位教师共同评价，还可以实现小组互评。

7.个性化学习成果。

一份份研究报告，一段段学生感言，一句句教师评语，让我们真切地看到了学生问题解决能力的提升。学生根据研究需要设计方案，寻找方法测量数据，比较分析数据和现象，获得有利于问题解决的信息，再将这些信息作为依据，优化解决方案，进行多次迭代，在任务驱动下，在亲身经历中，学生真正地有所收获、有所突破。

为了更贴近实际环境，我们专门利用机器人制作了三台降落伞释放台，它可以将降落伞推离墙体一米后再释放，让降落伞的释放基本上同静态环境释放一致，但由于时间关系，我们没有尝试动态释放或负压释放，这些能更加吸引学生的研究内容，我们将会在之后的实践中引进。

这一步我们走得很粗浅，我们还将认真地进行反思总结，深化设计，提高效能，争取让学生有更大的提升；这一步我们走得很振奋，我们发现学生爱STEM，如同我们爱学生一样，我们会付出所有的精力，STEM人的STEM梦，已经启航。