基于STEM教育的智慧气象校本课程开发与实践初探

张晓茹

摘要：在小学阶段开展气象学习与实践是科学教育的有效手段，也是提升学生科学素养、开拓科学视野的重要途径。STEM教育作为转变学生学习方式与推进课程整合实施的典型实践，已成为学校深化课程改革的重要抓手。基于STEM教育理念的小学智慧气象校本课程开发与实践将成为我校全面开展STEM教育的基石。

关键词：STEM教育;小学;智慧气象;校本课程;开发;实践

气象是一门古老又充满活力、不断发展的科学。虽然现在的小学科学课程内容也涵盖了气象知识，然而在知识广度深度以及教学方式上有其局限性。如何在现有科学与综合实践活动课程的基础上，以STEM跨学科知识融合的教育理念，研究构建和开发与学校气象站配套的课程体系是十分有价值的。

我校以校园气象站的建立为契机，依靠南海区气象局的专业资源和技术支持，依靠学校现有的科技教育资源与人力资源，参考近年来我校在各科目的校本课程建设方面较为成熟的做法和经验，进行小学智慧气象校本课程的开发与实践，打造特色校本课程。

一、课程开发的背景与意义

（一）基于时代发展的需要

当今世界，包括以大数据、物联网、云计算、人工智能、5G通讯等为首的高新尖端技术正以改变一切的力量，在全世界范围内掀起一场足以影响至人类社会所有层面的深刻变革。发端于上世纪80年代美国的STEM教育，将科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）统整而形成课程，以学科知识整合、生活经验整合、学习者中心整合为取向，以问题解决为目标，基于项目实施课程，对于培养学生的研究探索能力、创新实践能力具有重要价值。

（二）基于地区人才培养的需求

人才是社会发展的核心要素，我校所在的狮山镇地处粤港澳大湾区经济核心区域，是广东首个千亿大镇，综合实力位列全国千强镇第二、全省第一！随着经济体量的增大，对创新性人才的需求日益增大。2016年，南海区委出台《南海区关于建设“全球创客新都市”的指导意见》，提出“汇聚全球创新资源、打造全球创客新都市”的发展战略，发布了26项扶持政策。其中推进STEM教育是全面提升南海基础教育质量的重要抓手，要求一批有条件有基础的学校走在前头，探索形成推进STEM教育的南海模式以契合地区未来人才培养的方向。

（三）基于现实生活的需要

2016年，狮山镇政府根据国家发改委发布的《关于加快美丽特色小（城）镇建设的指导意见》，响应人民对更健康、更环保、更绿色的生活环境的需求，提出了“寻找最美乡村”和“乡村振兴计划”，对原有的一些污染大、能耗高的产业进行改造，并以“佛山高新区科技创新小镇群”项目计划支持整个大狮山的产业转型和飞跃发展。课程开发组开展智能生态科学课程的探索，将使学生的自身生活、社会生活和时代发展紧密联系起来，通过研究活动探索气象和生活之间关系的奥秘，为学生将来创造更好的生活提供良好的科学人文基础。

（四）基于课程改革的需要

《基础教育课程改革纲要（试行）》中指出：“要改变课程结构缺乏整合性和课程内容过于重视书本知识的现状，加强课程内容与学生生活和现代科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验”。气象作为一门既古老又不断发展的科学，涵盖了自然、语文、数学、地理、信息技术等多科知识，开展智慧气象员校本课程研究，构建多样的、可供学生选择的、能发展学生个性特长的特色课程，是对国家课程与地方课程的有益补充，是对新课改的有益尝试。

二、课程开发的定位与目标

（一）课程定位

自2017年开始，我校将“幸福课堂”的深耕升级为“幸福课程”的探索，学校建立起以“幸福国家课程、幸福节日课程、幸福主题课程、幸福国际课程、幸福选修课程”五大幸福课程为核心的课程体系。《智慧气象员》校本课程即归属于“幸福选修课程”。虽然是作为对日常学科课程的补充和完善，但它在学习系统结构、实践方法和手段等方面与日常学科课程不同，是一门以“STEM教育”为设计基础而设置的独立的课程。

（二）课程目标

1.提高素质。通过知识学习与实践操作，让学生更好地掌握气象知识，提高运用知识解决实际问题的能力，掌握科学技术，提高科学素养，树立科学态度，增强科学意识和科学精神，增强预防和应对气象灾害的能力，增强团队沟通合作能力，达到自身素质的全面提高。

2.拓展视野。既满足新课标规定对小学生应该掌握气象科学知识的要求，又拓展学生的现代科学视野，拓展延伸科学课本知识。

3.领悟科学。使学生深入地了解气象科学的结构体系，了解气象科学对人类生產生活的作用影响，以及对不同领域（如农业）的渗透交叉，让学生走近科学，领悟科学。

4.提炼价值。探索STEM教育小学气象科学的课程设计，提炼研究价值成果，为将STEM整合融入我国科学教育，改善科学教育课程设计提供一个参考视角。

三、课程开发的教材内容与资源建设

（一）教材内容

《智慧气象员》校本教材的编写以气象观测基本知识和技术为切入点，以学生喜闻乐见的气象仪器制作、气象要素成因实验、观测体验活动为依托，按照基础的气象科学知识介绍、有趣的气象探究实验活动、有益的气象科学知识应用拓展三个板块为体例着手编写。每个课时由“实验背景”、“任务要求”、“STEAM要素”、“工具材料”、“科学探索”、“科学实践”、“我的评价”等几部分组成。整本教材包含气象万花筒、走进智慧气象站、智慧气象与农业、气象灾害四个单元。

1.气象万花筒：通过动手制作风向标、风速计、雨量器、气压计、一朵云、小温室等活动，了解天气基本知识，探究天气的奥秘，培养学习兴趣和初步的科学探究技能。

2.走进智慧气象站：探索校园气象站，了解半自动以及全自动气象观测仪器的组成结构及其原理，学会观测、获取以及分析气象数据，养成科学研究的好习惯;体会人工观测和自动观测仪器的差异，感受科技发展带来的“智慧”。

3.智慧气象与农业：了解二十四节气传统文化和植物生长规律，学会根据节气特点智选适宜生长的农作物品种，并展开种植及探究活动;了解种植反季节农作物的环境条件以及温室大棚在反季节农作物种植中所起到的作用。

4.气象灾害：了解各种气象灾害以及它们对人类生产生活的影响，学会常见气象灾害的防范措施。

（二）资源建设

1.教学资源包：《智慧气象员》校本教材以及每个课时的教学设计、课件、图片视频等。

2.教学基地：校园气象站、标准化气象探究室和气象科普长廊。

四、课程实施的过程与方法

（一）建立基地，创设氛围，营造校园气象人文环境。

学校精心建设了“气象课程基地”，包括校园气象站、标准化气象探究室和气象科普长廊，并开创了“红领巾气象小广播”，由学生每天为大家播报天气预报、气象灾害预警以及防御建议等。“气象课程基地”为学生提供了知气象、学气象和气象科学实践的平台，此外，校园气象站全自动气象设备采集的数据会通过显示屏投放出来，让全校师生及家长都感受到校园气象人文环境。

（二）建章立制，组织落实，规范气象教育活动。

学校建立了三级管理网络 ：一级网络是以校长为第一责任人的气象教育领导小组，二级网络由学校8位专职科技教师组成，三级网络是全校各班挑选一名学生为兼职的气象联络员。智慧气象课程作为我校“幸福选修课程”之一，该课程由8位专职科技教师于周二至周五的第9节课开展授课，三至六年级的学生自愿选择课程，学生报名后将分批次教学，每位学生每周上一节课。在此基础上，在学校科技节期间，会开展气象科普讲座、气象知识竞赛、气象课程活动展示、气象科普书籍阅读等各类气象主题活动。

（三）立足课堂，做亮课程，丰富气象科普教育内涵。

课堂教学是开展学校气象校本课程的主要途径，授课教师要提前充分备课，做好教学资源包（教学设计、课件、图片视频等），提前准备好实验材料。在每周一次的选修课中进行系统教学，不仅要传授基础知识和相关技能，也要注重延伸拓展，更要开展探究性活动。教师要善于创设真实情境，引導学生利用多学科融合的思维去解决问题，将STEM教育理念渗透到课堂中，全面提高学生的科学素养。

（四）借助外力，整合资源，拓展气象科普教育外延。

在课程开发之际，我们主动联系南海区气象局，邀请了南海区气象局领导专家莅临学校指导，获得支持，达成合作，并组织科技教师去南海区气象观测站参观学习。在南海区气象局专家的帮助下，我们制定了校园气象站建设方案，决定气象站设备将采用半自动和全自动结合，同时将校园气象站建在校园智慧农业基地旁边，以便于将气象数据应用于智慧农业探究活动。

在校本教材编写时，我校特别聘任了南海区气象局局长陈慧娴等四位气象专业工作人员为顾问，对我们的校本教材进行审稿并提出具体的修改意见，并邀请他们来我校开展气象宣讲员培训、气象科普知识讲座。

总之，学校依托南海区气象局专业资源，获得最新气象信息，将气象专家请进校园，有序、扎实地开展气象实践活动，积极整合各方面资源，努力形成气象特色创建的合力。

五、课程评价的方式与方法

（一）课程评价方式

1.评价主体多元化。智慧气象校本课程每个课时最后一项都是一份评价表，由评审项目、评价标准、评价主体构成，评价主体包括自评、他评和师评，使小学生气象科技学习的评价，成为学生自己、同学、教师共同积极参与的交互活动。

2.评价实施过程化。评审项目和评分标准的设定，除了考察气象知识的掌握之外，更要重视学生气象课程学习与实践中科学意识、科学精神、科学技能、团队合作、表达交流等方面的评价。

（二）课程评价方法

1.注重过程性评价，定性和定量结合。注重学生参与智慧气象校本课程学习的过程性评价，对学生参与课题研究、查阅资料的积极性、知识的获得量、技能的掌握程度、团队合作意识等方面进行定性定量分析评价，根据具体情况采用描述性评价、分数评价、等级评价等不同形式，重视评价对学生的发展作用。

2.期末总结性评价，鼓励与评优结合。期末考核评价形式多样化，例如气象知识竞赛、作品展示、小组汇报等，教师根据学生年龄段的不同选择不同的考核形式，以鼓励为主，评选出“智慧气象员”“气象学习优秀小组”等荣誉，表扬先进，鼓励后进，让学生充分体验学习的快乐。

基于STEM教育理念的小学智慧气象校本课程开发与实践，使学生通过项目和问题解决为基础的气象学习活动以及动手做的课堂体验，学会整合科学、技术、工程和数学的学习方式，能够创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。在《智慧气象员》的学习实践中，学生将爱上气象科学、学会新的学习方式和思维方式，为自己的幸福人生打下坚实的基础！

参考文献：

[1]姚明站，庄武美.核心素养视域下将STEM教育理念融入校本课程的开发与实践[J].化学教与学，2020，（08）：13-15.

[2]袁智强.交叉融合的STEM教育：背景、内涵与展望[J].教育研究与评论（中学教育教学），2019，（03）：32-37.