农村初中STEAM课程本土化的策略与路径

摘   要 STEAM课程的实施，有助于学生核心素养的形成和教学方式的转变，因而得以在全球流行。但是，STEAM课程对设备和环境要求极高、专业教师严重短缺等问题，制约了其在农村初中的推广，为此，须要从基础硬件设备入手，采取适合农村环境的本土化实施策略与路径。将STEAM课程实施建在农业生产链上，直接服务家庭增收，获得学生家长支持的推广环境;依托新农村住房建造工程，聘请学生家长做兼职教师，拓展实施领域。从而全面达成STEAM课程的学科整合目标，培养农村初中生的探究精神和实践创新力。

关键词 STEAM课程  农村初中  本土化

“新课标”把STEM解释为一种课程组织方式，采用项目学习解决问题，将Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）与Mathematics（数学）進行整合，培养学生创新能力[1]。STEAM课程是随时代发展需要，加入艺术（Arts）等创新元素后形成的对STEM课程的升级版。因其将“五个学科的知识融合成一个有机的整体，以整合的教学方式解决真实的问题，培养学生的跨学科思维和创造力”[2]，有助于培养学生科学素养，而得以在全球流行。然而，受限于我国分科课程的国情，STEAM课程师资严重短缺，再加上3D打印、智能化设备等条件局限，其在我国农村推广困难重重。但是，从解决农村社会和学生面临的现实问题出发，按照“新课标”将STEAM理解为“一种课程组织方式”予以本土化实施，不仅可行，还能激发出学生和家长的强大动力，有助于培养学生重视技术的态度，扭转农村初中“读书无用论”风气。

一、农村初中实施STEAM课程的硬件问题与对策

1.因地施教，解决农村初中实施STEAM课程的设备问题

STEAM课程重视体验的新颖性，强调虚拟空间创设、3D打印等智能化条件。即使在美国，也主要是硬件设备优越和拥有专职STEAM教师的私立学校，才实施得较好。在我国，STEAM课程的实施主要集中在北上广深一线和强二线城市，农村初中实施STEAM课程的最大困难在于缺乏相应设备。随着5G时代的到来，农村初中可以用手机或由开发商以项目推广方式免费提供的电子书包等终端试用设备，引导学生开展以网络为载体的STEAM跨学科课程教学。当然，最重要的还是从农村现有条件出发，因地、因材实施STEAM课程。比如：可以用橡皮泥代替3D打印，让学生根据自己的想象画图，再以橡皮泥予以形塑等。国外有成功案例：肯尼亚的乡村非常贫穷，很多村庄还没有通电和自来水。当地教师通过让学生观察手艺人制作木炭炉子等工艺流程，习得了像科学家、工程师、数学家、技术专家一样地思考木炭炉子的工作原理，将相关学科整合为STEAM课程的实施方式，让学生愿意在科学探索上投入更多精力，变得更加自信[3]。

2.内容本土化，破解STEAM课程硬件环境制约

现有研究表明：以真实问题情境为背景，用项目或问题导向开展探究式学习，重视问题解决、批判性思维等能力的发展，强调课程与职场链接是STEM课程的基本特征[4]。以科学省力种田为例，在农村初中实施STEAM课程须要做到：第一，创设立足农村初中真实环境的STEAM课程。农村初中生很容易理解旱地育秧和抛秧栽培对促进家庭生产的真实价值，让其借助育秧视频学习，能更好地领悟旱地育秧技术的应用场景。第二，设备就地取材。旱地育秧所需的农家肥、化肥、谷种，运输工具鸡公车、电瓶车，升温用的薄膜等材料，都可以通过农村家庭获得。第三，创新改进设备和工序。初中生通过小组协作，对传统的育秧和抛秧做出更加省力和高效的改进设计。在这一过程中，初中生从STEAM课程的科学施肥、催芽、精准控温中，综合运用数学、科学、技术等STEAM课程的核心知识和技术;从系统规划旱地平整、育秧，到运输、抛秧、施肥、除草等进行系统思考和创造性设计，全面体现了STEAM课程的核心理念。

二、农村初中实施STEAM课程软件问题与对策

1.实施项目本土化，解决专业教师短缺问题

农村初中实施STEAM课程，最为缺乏的是专业化的综合课程教师[5]。由于根深蒂固的学科课程观影响，农村综合实践活动课程教师严重短缺。而科任教师的学科逻辑思维，又不利于形成跨学科综合解决真实问题的能力。如果STEAM课程成了像数学、英语一样的学科教学，学生的直接感受是增加负担，造成抵触情绪。因此，STEAM课程必须由专业化的综合课教师实施，才能让学生在综合运用相关学科知识中，改变原有研究思路，激发其快乐学习的体验。这种拥有综合知识和技术的教师，从入编教师中产生的可能性较小。因为农村初中待遇偏低，又远离中心城市，拥有这种经历和学历的教师，通常都会被条件更好的城市学校挖走。农村初中只能从当地业绩突出的能工巧匠中，根据项目需要临聘或请一些家长志愿担任指导教师。也可以项目申请方式，引导初中的科学教师、理科教师走出书斋，在解决现实问题中逐渐积累STEAM课程资源开发和实施经验，成为专业化的综合课程教师。

2.解决师生实际问题，增强课程实施动力

由于中国从科举开始就实行分科考试，所以分科教学以求取功名的思想在农村根深蒂固。分科教学的效率高、逻辑性强等优势，尤其是中考对分科教学的利益强化机制，农村初中师生对分科教学的情有独钟，造成了在短期内只能借助综合实践活动课程形式，从提高理工科综合成绩切入，最大限度地减小来自校行政和学科教师的阻力。同时，只有切合农村家庭和初中生实际，才能在STEAM课程的实施中得到学生和家长强有力的支持，以不断强化内生动力方式得以深入实施。由于初二开始学习平面几何和简单力学原理，在数学应用题中还会接触工程计算问题，并且在学习美术课中学习环境美化等知识。所以，从初二开始综合数学、物理、地理、生物、语文、美术等学科知识，实施针对新农村建设的稻田种植、房屋建造等本土化STEAM课程，不仅可以直接服务于新农村建设，有助于增强初中生将学科知识转化为综合实践的技能，而且能增强其学好相关学科的动力，习得以综合方式提升相关学科成绩的方法。

三、实施路径本土化，确保STEAM课程高效推进

1.关注农村家庭生产链，建立STEAM课程实施路径

农村初中实施STEAM课程，最能解决真实问题的主要路径，就是融入农业生产之中。新型城镇化进程中，为解决农村主要劳动力外出务工问题，须要设计针对妇女、学生和老人为主的科学种植类STEAM课程，并将其实施路径建立在以农户为单位的农业生产链上，以便获得大面积推广的土壤。学生为了省力高效的目的，通过查找书籍和网络了解到在房前屋后平整土地，以减少有机肥运送劳动强度，且便于管理;在稻田放水后，须要一次性下足底肥，免除施追肥的劳动，这种肥料需要缓慢释放，才能在秧苗分蘖和拔节时，刚好满足对养分的需求，所以对肥料品种选择和用量要求较高。这些细节都直接影响水稻产量，容易引起初中生及其家长的高度重视，激发农村初中师生系统钻研化学、生物中关于施肥和秧苗助长的知识。为了提高STEAM课程实施的操作性，教师要为学生制订田间工作手册，以规范學生使用农家肥和复合肥、氮肥的比例，并对每亩稻田用量进行总体控制，对生长素、除草剂等微量生化制品的使用方式和品种选择、剂量进行严格控制。由于这些手册，主要是对初中生的自主实践经验的总结，所以初中生一看就懂，一学就会。

根据杂交稻从育苗到收割的流程，结合初中生解决这一问题的心理活动机制，笔者将初中生科学种田的STEAM课程实施步骤设计为：第一步，激发学生投入该活动的强烈动机。一方面，教师给学生讲解这一研究对改善家境的直接意义，从改善生活角度激发初中生兴趣;另一方面，让学生明确对自己长远发展的益处，形成科学探究的精神，吃苦耐劳勇于创新的品质，赢得他人尊重的效能感。第二步：过好生物、化学和数学关。一是初中生需要搜集杂交稻种植资料，通过走访当地种植名家，借助理、化、生知识全面掌握杂交稻育种、移栽的科学、省力方法。二是初中生能够将综合形成的研究资料，创造性地转化为自己解决现实问题的操作程序。根据自身家庭经济状况，结合土壤特性、运输路况等，创造出适合自己的工序。三是修订教师汇编的科学省力种田操作手册。初中生运用数理化生知识，对手册中的程序和计算公式等进行实践对比，看看有哪些地方还需要改进，局部修订教师下发的科学种田指导手册。第三步，教师选择好旱地示范育秧地块。从阳光充足、灌溉条件选择，平整地块、泼洒农家肥，薄膜用量、升温方法等方面进行全方位示范教学。这类建立在农业生产链上的STEAM课程，在综合运用学科知识基础上，教会学生分析土壤酸碱度技术;用青草堆积升温催苗、薄膜增温、三十烷醇激素催长技术等，让学生体验到技术革新在农业生产中的重大意义，感知技术习得不同于掌握科学理论的特点，引导学生领会STEAM课程的综合性、实践性和创新性，逐步形成严谨、科学的探究精神。

2.依托农村工程开拓STEAM课程实施路径

我国科学课程在“科-技、科-工整合方面有着极大的缺失”，因此“STEM课程导向下的科学教学，应该以工程设计为基础”[4]。就农村初中而言，教师先组织初中生利用节假日，观摩学习农村水利灌溉工程、新农村环境建设、房屋建造工程等，从这些工程结构及完整的施工流程中形成整体设计印象。再通过细致观察和询问工人师傅，明确其系统施工中可以拆分的子目标，由此发现问题的原型，产生创新设计的冲动。例如初中生通过模仿房屋建造设计，借助对样板房的精确计算设计出图纸，再对自己心中想象的创新之处和不满意的地方进行重组、创新。之后，将房屋建造工程细分为房间、墙体建造、墙面和地面装修、水电系统等设计，再分人头包干施工材料和安排工期。材料购置和施工经费由包工头预算，以集资和向项目组申请方式解决经费问题。为了增强解决问题的真实性，除了墙体钢筋水泥用细铁丝和水泥取代，墙体砖块用断砖块拼凑，让水泥找平和墙面装修增加难度，迫使初中生习得砖头磨平和衔接技术。在电线上，也采用真实的按平方缩小的电线，为了通电的安全，则让学生用直流电池代替交流电。

以真实工程为观察对象，用房屋建造中的剩余材料，建造出按比例缩小的房屋。不仅便于就地取材，而且极大地降低了成本，促使学生为省钱和美观，开展创造性的设计。利用手工技术建造出设计图纸中的房屋理念和效果，呈现出比3D打印更真实的三维立体房屋模型。前期设计中整体架构的合理性，设计中体现的力学和美学原理，制图中涉及的数学公式和精确计算等;施工中的砌砖和混泥土预制技术，将分散材料进行无缝拼组技术;装修中地面找平、墙面打磨、墙纸装修等无不体现出艺术的审美和独具匠心的创造性。这一实践活动的完成，让农村初中生的数学、物理知识得到了综合运用，工程设计和技术操作能力得到了很好的训练，艺术设计也得到了充分体现。因为工程本身就融合了必要的STEAM课程知识与技能，渗透了解决现实问题的方法与过程，为学生的创新意识培养和创新能力发展搭建了必要的脚手架[6]。不仅培养了学生的整体意识，动手实践能力、科学设计能力、审美能力，而且其工程与技术素养也都得到了明显的提升。所以，在建造房屋模型中，学生的STEAM课程理念依托现实工程得到了全面落实。

总之，农村初中在实施STEAM课程的本土化进程中，须要成立STEAM课程科研项目组，研究出适合当地实际需要、能提升学科教学成绩、为学生家庭做出贡献、还能培养学生综合能力的系列STEAM课程。从农村环境出发实施STEAM课程，不仅科学可行而且有助于综合提升学科教学成绩，为新农村建设做出实质性贡献，更关键的是可以培养学生的实践创新力，培养其系统工程设计、艺术创新等核心素质。

参考文献

[1] 王诗瑶，王永红.跨学科STEM教育的思辨、现状与应用[J].教学与管理，2018（33）.

[2] 魏晓东，于冰，于海波.美国STEAM教育的框架、特点及启示[J].华东师范大学学报：教育科学版，2017（04）.

[3] 大卫·安德森，季娇.从STEM教育到STEAM教育——大卫·安德森与季娇关于博物馆课程的对话[J].华东师范大学学报：教育科学版，2017（04）.

[4] 黄桦.基于STEM教育理念的科学教学[J].教学与管理，2018（21）.

[5] 曾丽颖，任平，曾本友.STEAM教师跨学科集成培养策略与螺旋式发展之路[J].电化课程研究，2019（03）.

[6] 杨玉佩.小学STEAM教育的实践与思考[J].创新人才课程，2016（03）.

[作者：曾茂林（1965-），男，四川宜宾人，岭南师范学院教育科学学院，教授，博士。]

【责任编辑  郭振玲】