重構(gòu)課程內(nèi)容 變革學(xué)習(xí)方式
——STEM理念下“橋梁”校本課程的建設(shè)與實(shí)施

□ 魯 聰 施海燕 翁 樂

課程改革的實(shí)質(zhì)并非僅在于課程內(nèi)容的更新或教材的更換,重要的是重構(gòu)一種與之前課程有本質(zhì)差異的課程系統(tǒng)，其標(biāo)志是學(xué)習(xí)方式的變革。作為一所以著名橋梁專家茅以升的名字命名的學(xué)校，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，以培育動(dòng)手實(shí)踐、合作探究、科學(xué)創(chuàng)新的精神為育人目標(biāo)，借鑒STEM理念，重構(gòu)課程內(nèi)容，建設(shè)與實(shí)施“橋梁”校本課程，探索學(xué)習(xí)方式的變革。

一、緣起

茅以升實(shí)驗(yàn)學(xué)校自1993年創(chuàng)建至今，以“承茅老之德，育創(chuàng)新人才”為辦學(xué)宗旨，以“文化育人，科技見長(zhǎng)”為發(fā)展策略。在此辦學(xué)思想引領(lǐng)下，學(xué)校以校名為線索，根植于原有的文化背景，厘清文化由來及其特點(diǎn)，自2000年起，便開始了以“橋梁”為核心的校本特色課程的探索、開發(fā)與建設(shè)?！皹蛄骸毙１菊n程是以科技教育為連接點(diǎn)，意在架起基礎(chǔ)性課程與拓展性課程之間的融通之橋，架起知識(shí)學(xué)習(xí)與動(dòng)手實(shí)踐之間的融合之橋。

（一）立足學(xué)校特色是深化課程改革的必然追求

“橋梁”校本特色是在學(xué)校人的共同努力下，從無到有，逐步走向成熟。2014年，“橋梁與工程體驗(yàn)課程”被評(píng)為浙江省義務(wù)教育精品課程。2015年，作為學(xué)?！拔宀收n程”體系中的重點(diǎn)課程，被列為凱旋教育集團(tuán)共享課程，經(jīng)過了華東師范大學(xué)基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展研究所專家團(tuán)隊(duì)的中期評(píng)估。其主要發(fā)展歷程，如圖1所示。

圖1 茅以升實(shí)驗(yàn)學(xué)校科技教育發(fā)展歷程示意圖

經(jīng)調(diào)查結(jié)果顯示，在該課程的引領(lǐng)下，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)積極性高漲，科學(xué)素養(yǎng)得以提升，人也變得更加自信、勇敢，對(duì)課程內(nèi)容總體滿意度較高。但調(diào)查也顯示，學(xué)生對(duì)上課方式，尤其是上課時(shí)間的滿意度有所下降（見圖2）。教師在課程實(shí)施的過程中也發(fā)現(xiàn)，課程學(xué)習(xí)依舊局限于教材和傳統(tǒng)課堂教學(xué)，缺乏與實(shí)際生活和社會(huì)實(shí)踐的緊密聯(lián)系。

圖2

因此，學(xué)校須通過“橋梁”課程的再開發(fā)，改變學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生在動(dòng)手操作中提高學(xué)習(xí)興趣，提升發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與實(shí)踐創(chuàng)新能力。

（二）基于橋梁特色是落實(shí)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的應(yīng)然要求

隨著課程改革的深入，國(guó)家教育部針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的“核心素養(yǎng)”印發(fā)了系列文件（見圖3），進(jìn)一步揭示了課程作為培養(yǎng)人的一種載體，需要與時(shí)俱進(jìn)。由此，促使學(xué)校從一個(gè)全新的視角去審視“橋梁”校本課程，豐富課程內(nèi)容，使學(xué)習(xí)方式更自主，學(xué)習(xí)時(shí)間更自由，項(xiàng)目設(shè)計(jì)更富創(chuàng)意，最終為提升學(xué)生核心素養(yǎng)服務(wù)。

圖3

STEM理念下的綜合項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，注重培育學(xué)生在日常生活中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，有利于實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和適應(yīng)未知社會(huì)的能力的培養(yǎng)。因此，學(xué)校以STEM理念下的“橋梁”課程建設(shè)和實(shí)施為切入點(diǎn)，開啟了“橋梁”課程從全面鋪開到質(zhì)量提升的階段，“橋梁與工程體驗(yàn)”課程全新亮相，創(chuàng)新了學(xué)校的科技品牌，促進(jìn)了學(xué)校的內(nèi)涵發(fā)展，以不斷追求教育教學(xué)的有效增值。

二、“橋梁”課程的目標(biāo)和課程架構(gòu)

（一）課程目標(biāo)

“橋梁與工程體驗(yàn)”課程是以國(guó)家課程為基礎(chǔ)和參照點(diǎn)，以學(xué)校自編教材為基本內(nèi)容的實(shí)踐類活動(dòng)課程。該課程以“橋梁”為載體，通過橋梁欣賞、資料收集、實(shí)地測(cè)量考察等活動(dòng)，使學(xué)生了解橋梁的基本知識(shí)；能借助不同的材料，以自主或與他人合作的方式開展橋梁的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制作；在動(dòng)手實(shí)踐操作中，掌握捆、扎、拼、搭、焊等各種勞動(dòng)技能?！皹蛄号c工程體驗(yàn)”課程的目標(biāo)均指向三大素養(yǎng)的培養(yǎng)，即學(xué)習(xí)素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、生活素養(yǎng)，旨在激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、審美能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及動(dòng)手創(chuàng)造能力，感受“橋梁”所蘊(yùn)含的文化精神。

（二）課程架構(gòu)

依據(jù)“橋梁與工程體驗(yàn)”課程的目標(biāo)，課程內(nèi)容按學(xué)習(xí)領(lǐng)域構(gòu)建，由此提出三大學(xué)習(xí)領(lǐng)域：基礎(chǔ)認(rèn)知、動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)新拓展。

“橋梁與工程體驗(yàn)”課程是一個(gè)復(fù)雜的、系統(tǒng)的課程體系，課程之間、課程內(nèi)容之間相互交叉，形成一個(gè)整體，主要包括構(gòu)建課程體系的框架體系、教學(xué)研究、管理措施、多維評(píng)價(jià)（見圖4）。

近紅外光譜技術(shù)由于具有簡(jiǎn)便、快速、對(duì)樣本無破壞等優(yōu)點(diǎn)[3]，在煙草[4]、食品[5]、石油化工[6]和農(nóng)業(yè)[7]等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展，并引起了相關(guān)科研工作者的廣泛關(guān)注。近紅外光譜的信息量極其豐富，煙葉中幾乎含量0.1%以上的有機(jī)組分的化學(xué)和物理信息在近紅外光譜中均有體現(xiàn)，因此可應(yīng)用近紅外光譜對(duì)煙葉品質(zhì)特性進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。

圖4 “橋梁與工程體驗(yàn)”課程之管理技術(shù)線路圖

三、課程內(nèi)容和課程特色

（一）課程內(nèi)容

“橋梁與工程體驗(yàn)”課程的內(nèi)容分為“橋之韻”“橋之彩”“橋之美”三個(gè)板塊?！皹蛑崱笔菍W(xué)習(xí)板塊，以“學(xué)習(xí)橋梁知識(shí)，挖掘橋梁文化，認(rèn)識(shí)橋梁結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建心中的橋”為主要研究?jī)?nèi)容。學(xué)校按照學(xué)生的認(rèn)知水平、技能水平以及知識(shí)體系分解為螺旋式上升的結(jié)構(gòu)板塊，構(gòu)建了各個(gè)年級(jí)的教材體系，共12冊(cè)120學(xué)時(shí)?！皹蛑省笔腔顒?dòng)板塊，是結(jié)合不同年級(jí)的課程，以實(shí)踐項(xiàng)目帶動(dòng)學(xué)習(xí)的方式，應(yīng)用知識(shí)解決問題，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)及技能的內(nèi)化，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生探索橋梁背后的故事，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣?！皹蛑馈笔茄由彀鍓K，安排在五、六年級(jí)開展，以小組合作探究的方式開展研究性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生跨過有形之橋，感受無形之橋的魅力。

圖5 “橋梁與工程體驗(yàn)”課程內(nèi)容設(shè)置示意圖

三個(gè)板塊相互獨(dú)立，各有側(cè)重又相互交融。“橋之韻”重在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力；“橋之彩”重在課程的多元整合，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)展創(chuàng)新能力；“橋之美”則體現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程的自主選擇與拓展探究。

（二）課程特色

1.多學(xué)科融合的大課時(shí)設(shè)計(jì)

“橋梁”課程在全校開設(shè)，并通過共享課程向杭州凱旋教育集團(tuán)內(nèi)各學(xué)校（南肖埠小學(xué)、春芽實(shí)驗(yàn)學(xué)校、景華小學(xué)）進(jìn)行輻射。2017年9月，在集團(tuán)新一輪合作辦學(xué)背景下，又從共享課程走向共創(chuàng)課程。學(xué)校引進(jìn)了“STEM+”課程，與“橋梁”課程相結(jié)合，開發(fā)了“大課時(shí)”式學(xué)習(xí)項(xiàng)目，使課程的學(xué)習(xí)方式從傳統(tǒng)的勞技學(xué)科課堂教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬W(xué)科融合的新樣態(tài)的課程實(shí)踐。

表1 《錢塘江上的橋》總目標(biāo)及項(xiàng)目目標(biāo)

《錢塘江上的橋》是“STEM+”校本課程的整合實(shí)踐項(xiàng)目。學(xué)習(xí)內(nèi)容涉及科學(xué)、勞技、數(shù)學(xué)等學(xué)科，還融合了藝術(shù)、信息、語文等學(xué)科。項(xiàng)目以80分鐘為1課時(shí)，預(yù)設(shè)3個(gè)課時(shí)，充分體現(xiàn)了多學(xué)科融合的“大課時(shí)”設(shè)計(jì)思路?！按笳n時(shí)”的設(shè)計(jì)讓學(xué)生有充分的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，減少重復(fù)準(zhǔn)備的時(shí)間，有利于學(xué)生提高注意力，提升學(xué)習(xí)效率。學(xué)習(xí)小組依據(jù)總目標(biāo)來設(shè)定小組學(xué)習(xí)的項(xiàng)目目標(biāo)，總目標(biāo)更注重學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的目標(biāo)達(dá)成，項(xiàng)目目標(biāo)則更側(cè)重學(xué)生知識(shí)與技能、過程與方法的目標(biāo)，在綜合多門學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用和拓展，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、合作能力和創(chuàng)新能力。

2.以興趣為導(dǎo)向的拼圖式合作學(xué)習(xí)

拼圖式合作學(xué)習(xí)是模擬拼圖游戲的行為方式而建立起來的一種教學(xué)模式，就是將學(xué)習(xí)者劃分為若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，來學(xué)習(xí)同一主題的學(xué)習(xí)材料，然后將學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)所得教授或分享給其他學(xué)習(xí)者。

以《錢塘江上的橋》為例，實(shí)踐項(xiàng)目建立了根據(jù)學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)自主選擇的學(xué)習(xí)小組，即科學(xué)中心、技術(shù)中心、藝術(shù)中心和閱讀中心（見圖6）。拼圖式合作學(xué)習(xí)開放了學(xué)生選擇的權(quán)利，讓學(xué)生能夠基于自身的能力、興趣愛好自主選擇，利用興趣帶動(dòng)學(xué)生的積極性，讓他們獲得成就感。同時(shí)，能夠通過了解其他學(xué)習(xí)中心的設(shè)計(jì)與制作，逐步建立進(jìn)入新的學(xué)習(xí)中心的信心。

圖6 STEM+《錢塘江上的橋》項(xiàng)目實(shí)施路徑

不同的學(xué)習(xí)小組對(duì)應(yīng)著不同的學(xué)習(xí)能力?？茖W(xué)中心注重學(xué)生的創(chuàng)造，通過動(dòng)手設(shè)計(jì)、試錯(cuò)等過程獲得相應(yīng)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)；技術(shù)中心注重學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案的能力，認(rèn)識(shí)與應(yīng)用新器材的能力，能對(duì)結(jié)果做出相應(yīng)解釋；藝術(shù)中心則注重提升學(xué)生的審美能力、梳理文獻(xiàn)的能力及動(dòng)手實(shí)踐操作能力；閱讀中心既要注重學(xué)生對(duì)信息搜索、提取和歸納的能力，又要提升學(xué)生藝術(shù)化處理文本信息，以多種藝術(shù)形式展示成果的能力。由此可見，STEM理念下的拼圖式合作學(xué)習(xí)，不同的學(xué)習(xí)中心需要具備的學(xué)習(xí)能力是不同的。每個(gè)學(xué)習(xí)中心猶如一塊拼圖，只有共同還原整個(gè)拼圖，才能在小組目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)上落實(shí)總目標(biāo)。

3.以生為本的開放性課堂

傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)中，教師受時(shí)間制約容易壓縮學(xué)生思考的時(shí)間，從而限制了大部分學(xué)生的思維發(fā)展。而在開放性的“STEM+”課堂中，教師的角色正逐步轉(zhuǎn)變成“旁觀專家”“干預(yù)專家”。

在學(xué)生遇到困難時(shí)，教師不急于給出解決方案，而是鼓勵(lì)他們?cè)谟^察、思考、試錯(cuò)的過程中提升解決問題的能力，做一個(gè)敢于退出的“旁觀專家”。

基于課程適應(yīng)與年齡特點(diǎn)，當(dāng)學(xué)生自行解決問題進(jìn)入瓶頸狀態(tài)，教師應(yīng)當(dāng)找準(zhǔn)契機(jī)，予以適當(dāng)?shù)母深A(yù)，避免他們過度鉆入“死角”，合理提高學(xué)習(xí)效率，做一個(gè)恰當(dāng)融入的“干預(yù)專家”。

例如，科學(xué)中心在研制橋墩模型時(shí)，發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)備的杠鈴片和啞鈴沒能壓垮橋墩，無法測(cè)出橋墩的承重臨界值。小組學(xué)生通過對(duì)已有數(shù)據(jù)的觀察分析，嘗試采用在橋墩上站人的方式來進(jìn)行承重測(cè)試，即時(shí)獲得了相應(yīng)的結(jié)果，確定了影響橋墩受力的因素。由此，小組對(duì)基礎(chǔ)版橋墩不斷進(jìn)行完善，研制出升級(jí)版的橋墩（見圖7）。

圖7 科學(xué)中心制作的橋墩作品

而對(duì)于藝術(shù)中心，教師則鼓勵(lì)學(xué)生從美學(xué)的角度，嘗試?yán)?D打印技術(shù)，創(chuàng)意設(shè)計(jì)制作錢塘江上的第十一座橋（見圖8）。

圖8 藝術(shù)中心制作的錢塘江大橋3D作品

隨著STEM理念下的“橋梁”校本課程不斷升級(jí)，它不僅以“共享課程”的方式實(shí)現(xiàn)區(qū)域推廣，更是借助網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)向省內(nèi)外輻射。STEM理念下的“橋梁”校本課程，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力及動(dòng)手實(shí)踐能力的發(fā)展，學(xué)習(xí)方式的變革也促進(jìn)了教師專業(yè)的發(fā)展，由此走出了一條“STEM課程”校本化實(shí)踐之路。