路欣

近年來(lái)，我國(guó)科技教育事業(yè)蓬勃發(fā)展，科普?qǐng)鲳^在中小學(xué)科普教育中發(fā)揮著重要作用。本文以合肥市科技館“火星計(jì)劃”創(chuàng)客集訓(xùn)課程為例，闡述結(jié)合當(dāng)下社會(huì)熱點(diǎn)與學(xué)生需求，基于PBL教學(xué)方法，融入STEM教育理念的課程開(kāi)展思路與過(guò)程，探討科普?qǐng)鲳^如何助力中小學(xué)科學(xué)教育的拓展，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力。本項(xiàng)目的成功實(shí)施，驗(yàn)證了PBL與STEM 的融合在科普教育中的優(yōu)勢(shì)與可行性，讓學(xué)生在自主探究實(shí)踐中對(duì)宇宙探索有了更加深入的認(rèn)識(shí)與思考。

課程定位

“火星計(jì)劃”屬于短期集訓(xùn)課程，共5 次課，每次課程120分鐘，學(xué)生化身為國(guó)家航天局的科學(xué)家與工程師，分步制訂火星登陸計(jì)劃。從承載夢(mèng)想的火箭開(kāi)始，到火星基地沙盤設(shè)計(jì)制作，一步步完成挑戰(zhàn)，感受科學(xué)與工程的魅力，感受我國(guó)航空航天技術(shù)的迅猛發(fā)展，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。課程的受眾為小學(xué)5—6年級(jí)學(xué)生，他們已具備一定的觀察、分析、綜合、推理、概括能力及抽象思維能力。通過(guò)問(wèn)題式項(xiàng)目探究實(shí)驗(yàn)，更容易提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地了解宇宙相關(guān)知識(shí)及航空航天技術(shù)的發(fā)展。

課程目標(biāo)

科學(xué)知識(shí)目標(biāo)：了解火星的基本情況;了解物體可以對(duì)一定距離以外的物體產(chǎn)生作用（萬(wàn)有引力）;理解熱、電、光都是能量的形式，在一定情況下能量可以相互轉(zhuǎn)換;理解作用力與反作用力是成對(duì)出現(xiàn)的;了解積木式編程，并能夠編寫一段簡(jiǎn)單的程序;了解技術(shù)是人們改造周圍環(huán)境的方法，是人類能力的延伸。

科學(xué)探究目標(biāo)：了解分析、綜合、比較、抽象、概括、推理等思維方法，發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

科學(xué)態(tài)度目標(biāo)：對(duì)自然現(xiàn)象保持好奇心和探究熱情，樂(lè)于參加觀察、實(shí)驗(yàn)、制作、調(diào)查等科學(xué)活動(dòng)，并能在活動(dòng)中克服困難;善于從不同角度思考問(wèn)題，學(xué)會(huì)尊重他人，與他人合作，積極參與交流和討論;勇于修正與完善自己的觀點(diǎn)。

科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)：通過(guò)了解航空航天技術(shù)的發(fā)展，了解科學(xué)技術(shù)對(duì)人類生活方式和思維方式的影響;了解社會(huì)需求是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。

課程內(nèi)容

課程基于PBL教學(xué)方式，運(yùn)用情境教學(xué)法、討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，結(jié)合多媒體、角色扮演、比賽、動(dòng)手制作、作品展示與匯報(bào)等多種手段，融入科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)多重領(lǐng)域的知識(shí)與技能，引導(dǎo)學(xué)生分組合作、主動(dòng)學(xué)習(xí)、多角度思考、自主設(shè)計(jì)、解決問(wèn)題，打造有趣味、有深度、有創(chuàng)意的綜合實(shí)踐類創(chuàng)客課程。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，本課程堅(jiān)持“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”，真正將課堂還給學(xué)生。

主題引入

基本內(nèi)容：通過(guò)觀看火星題材視頻，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師讓學(xué)生扮演國(guó)家航天局的科學(xué)家與工程師，通過(guò)設(shè)置一系列問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分步制訂火星登陸計(jì)劃。這些問(wèn)題，也是每節(jié)課學(xué)生需要探究和解決的中心問(wèn)題。

教學(xué)分析：學(xué)生對(duì)火星的了解大多來(lái)自于影視作品，其想象中的火星登陸計(jì)劃往往比較片面，甚至?xí)霈F(xiàn)違背科學(xué)常識(shí)的錯(cuò)誤，教師需要引導(dǎo)學(xué)生將計(jì)劃分解成幾步，每步設(shè)置1個(gè)問(wèn)題，圍繞問(wèn)題展開(kāi)探究與實(shí)踐，從火箭發(fā)射到火星基地規(guī)劃，一步步完成火星登陸計(jì)劃。

制訂方案

基本內(nèi)容：?jiǎn)l(fā)學(xué)生思考何時(shí)、何地發(fā)射火箭，如何保護(hù)火星探測(cè)器在火星表面著陸時(shí)不會(huì)被撞壞，火星車需要具備什么功能等問(wèn)題。學(xué)生分組，并配發(fā)筆記本電腦，教師指導(dǎo)學(xué)生利用電腦搜索火星相關(guān)資料，引導(dǎo)學(xué)生分工合作，整理資料，進(jìn)行小組內(nèi)部討論，提取有用信息，按照教師提出的問(wèn)題制訂火星登陸初步計(jì)劃。

教學(xué)分析：學(xué)生搜索資料及梳理資料的能力參差不齊，教師需要根據(jù)各個(gè)小組的進(jìn)展，適度提供幫助，及時(shí)糾正不準(zhǔn)確的資料。制訂方案這一步驟會(huì)在探究實(shí)踐與交流分享之后進(jìn)行修改完善。

探究實(shí)踐

基本內(nèi)容：將火星登陸計(jì)劃分解成4個(gè)中心問(wèn)題，分別進(jìn)行探究實(shí)踐。①“如何利用水發(fā)射火箭？”引導(dǎo)學(xué)生觀察長(zhǎng)征5 號(hào)系列運(yùn)載火箭，體驗(yàn)氣球的反沖實(shí)驗(yàn)，分析火箭的工作原理，并根據(jù)反沖原理結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源，設(shè)計(jì)制作水火箭。②“如何用最輕便的裝置保護(hù)雞蛋從10米高空自由下落到地面而不會(huì)破碎？”引導(dǎo)學(xué)生利用教師提供的塑料袋、泡沫、紙杯、氣球等材料做預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)上網(wǎng)查詢，設(shè)計(jì)護(hù)蛋裝置的結(jié)構(gòu)，選擇材料進(jìn)行制作，進(jìn)行落蛋挑戰(zhàn)賽。③“火星車應(yīng)具備哪些功能才能執(zhí)行你的火星任務(wù)？”引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)繪畫方式將火星車設(shè)計(jì)圖展現(xiàn)出來(lái)，再利用mBot 機(jī)器人套件及編程軟件實(shí)現(xiàn)基本功能，并進(jìn)行火星車采礦比賽。④“在考慮經(jīng)濟(jì)成本，保障科研與生活的情況下，你會(huì)設(shè)計(jì)怎樣的火星基地？”引導(dǎo)學(xué)生了解火星表面的惡劣條件，尋求解決方法，并利用教師提供的沙盤等材料，將火星基地的設(shè)計(jì)模型展現(xiàn)出來(lái)。

教學(xué)分析：這個(gè)階段的學(xué)生想象力比較強(qiáng)，但往往天馬行空不著邊際，需要教師根據(jù)不同小組的特點(diǎn)正確引導(dǎo)，但不能過(guò)分干預(yù)，限制學(xué)生的想象。

成果展示與交流

基本內(nèi)容：根據(jù)每節(jié)課的中心問(wèn)題與探究實(shí)踐成果，小組分別進(jìn)行成果展示，學(xué)生可提出質(zhì)疑，每位同學(xué)都可以在課上或者課下搜集證據(jù)，證明自己的觀點(diǎn)或者提出新的質(zhì)疑。通過(guò)不斷地討論、質(zhì)疑、搜集證據(jù)及實(shí)驗(yàn)的方式尋求每個(gè)中心問(wèn)題的最佳解決方案。

教學(xué)分析：學(xué)生對(duì)于探究實(shí)踐的結(jié)果分析往往不夠全面、不夠深刻，需要教師引導(dǎo)學(xué)生從多方面、多角度分析問(wèn)題。在學(xué)生提出質(zhì)疑后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生搜集證據(jù)或者設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究分析，解決問(wèn)題。

反思與修正

基本內(nèi)容：學(xué)生和教師在項(xiàng)目過(guò)程中需要針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行反思，包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、探究和項(xiàng)目執(zhí)行的有效性、項(xiàng)目成果的質(zhì)量、項(xiàng)目中遇到的問(wèn)題及解決方案。從反思中得到反饋，從而不斷修正和完善自己的作品。

教學(xué)分析：通常學(xué)生做完一件事之后，不能及時(shí)自我反思，需要教師在每次課程的末尾，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的探究實(shí)踐項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)估及反思，根據(jù)課堂交流與討論的情況及教師提出的建議，在課下進(jìn)行修正。

課程亮點(diǎn)

以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體

本課程突出體現(xiàn)了“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的教學(xué)原則，堅(jiān)持把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，敢于質(zhì)疑。但想象與質(zhì)疑并不是無(wú)序的、不著邊際的，課堂與課程仍然是在教師的精心編排下，有序、有目的、有方向地進(jìn)行。教師將教學(xué)內(nèi)容形成問(wèn)題鏈、項(xiàng)目鏈，引導(dǎo)學(xué)生自主搜集資料，提取有用信息，根據(jù)教師的提示一步一步解決實(shí)際問(wèn)題。??基于 PBL教學(xué)方式，融入 STEM教育理念，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法與手段

本課程基于PBL教學(xué)方式，創(chuàng)造真實(shí)情境，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主動(dòng)性與積極性。將STEM教育理念所包含的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域知識(shí)融入到每個(gè)中心問(wèn)題的項(xiàng)目實(shí)踐中，運(yùn)用情境教學(xué)法、討論法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，結(jié)合多媒體、角色扮演、比賽、動(dòng)手制作、作品展示與匯報(bào)等多種手段開(kāi)展教學(xué)，保持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

結(jié)合時(shí)下熱點(diǎn)，迎合學(xué)生口味

隨著電影《流浪地球》熱映，越來(lái)越多的人關(guān)注地球以外的浩瀚宇宙?！盎鹦怯?jì)劃”課程結(jié)合熱點(diǎn)，更能激發(fā)學(xué)生的好奇心與學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，也能培養(yǎng)學(xué)生探索未知與解決問(wèn)題的積極態(tài)度。課程結(jié)合中國(guó)航天成就，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感，堅(jiān)定中國(guó)夢(mèng)信念。