基于STEM教育的智慧氣象校本課程開發(fā)與實踐初探

張曉茹

摘要：在小學階段開展氣象學習與實踐是科學教育的有效手段，也是提升學生科學素養(yǎng)、開拓科學視野的重要途徑。STEM教育作為轉(zhuǎn)變學生學習方式與推進課程整合實施的典型實踐，已成為學校深化課程改革的重要抓手?；赟TEM教育理念的小學智慧氣象校本課程開發(fā)與實踐將成為我校全面開展STEM教育的基石。

關鍵詞：STEM教育;小學;智慧氣象;校本課程;開發(fā);實踐

氣象是一門古老又充滿活力、不斷發(fā)展的科學。雖然現(xiàn)在的小學科學課程內(nèi)容也涵蓋了氣象知識，然而在知識廣度深度以及教學方式上有其局限性。如何在現(xiàn)有科學與綜合實踐活動課程的基礎上，以STEM跨學科知識融合的教育理念，研究構(gòu)建和開發(fā)與學校氣象站配套的課程體系是十分有價值的。

我校以校園氣象站的建立為契機，依靠南海區(qū)氣象局的專業(yè)資源和技術(shù)支持，依靠學校現(xiàn)有的科技教育資源與人力資源，參考近年來我校在各科目的校本課程建設方面較為成熟的做法和經(jīng)驗，進行小學智慧氣象校本課程的開發(fā)與實踐，打造特色校本課程。

一、課程開發(fā)的背景與意義

（一）基于時代發(fā)展的需要

當今世界，包括以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、5G通訊等為首的高新尖端技術(shù)正以改變一切的力量，在全世界范圍內(nèi)掀起一場足以影響至人類社會所有層面的深刻變革。發(fā)端于上世紀80年代美國的STEM教育，將科學（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學（Mathematics）統(tǒng)整而形成課程，以學科知識整合、生活經(jīng)驗整合、學習者中心整合為取向，以問題解決為目標，基于項目實施課程，對于培養(yǎng)學生的研究探索能力、創(chuàng)新實踐能力具有重要價值。

（二）基于地區(qū)人才培養(yǎng)的需求

人才是社會發(fā)展的核心要素，我校所在的獅山鎮(zhèn)地處粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟核心區(qū)域，是廣東首個千億大鎮(zhèn)，綜合實力位列全國千強鎮(zhèn)第二、全省第一！隨著經(jīng)濟體量的增大，對創(chuàng)新性人才的需求日益增大。2016年，南海區(qū)委出臺《南海區(qū)關于建設“全球創(chuàng)客新都市”的指導意見》，提出“匯聚全球創(chuàng)新資源、打造全球創(chuàng)客新都市”的發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)布了26項扶持政策。其中推進STEM教育是全面提升南?；A教育質(zhì)量的重要抓手，要求一批有條件有基礎的學校走在前頭，探索形成推進STEM教育的南海模式以契合地區(qū)未來人才培養(yǎng)的方向。

（三）基于現(xiàn)實生活的需要

2016年，獅山鎮(zhèn)政府根據(jù)國家發(fā)改委發(fā)布的《關于加快美麗特色?。ǔ牵╂?zhèn)建設的指導意見》，響應人民對更健康、更環(huán)保、更綠色的生活環(huán)境的需求，提出了“尋找最美鄉(xiāng)村”和“鄉(xiāng)村振興計劃”，對原有的一些污染大、能耗高的產(chǎn)業(yè)進行改造，并以“佛山高新區(qū)科技創(chuàng)新小鎮(zhèn)群”項目計劃支持整個大獅山的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和飛躍發(fā)展。課程開發(fā)組開展智能生態(tài)科學課程的探索，將使學生的自身生活、社會生活和時代發(fā)展緊密聯(lián)系起來，通過研究活動探索氣象和生活之間關系的奧秘，為學生將來創(chuàng)造更好的生活提供良好的科學人文基礎。

（四）基于課程改革的需要

《基礎教育課程改革綱要（試行）》中指出：“要改變課程結(jié)構(gòu)缺乏整合性和課程內(nèi)容過于重視書本知識的現(xiàn)狀，加強課程內(nèi)容與學生生活和現(xiàn)代科技發(fā)展的聯(lián)系，關注學生的學習興趣和經(jīng)驗”。氣象作為一門既古老又不斷發(fā)展的科學，涵蓋了自然、語文、數(shù)學、地理、信息技術(shù)等多科知識，開展智慧氣象員校本課程研究，構(gòu)建多樣的、可供學生選擇的、能發(fā)展學生個性特長的特色課程，是對國家課程與地方課程的有益補充，是對新課改的有益嘗試。

二、課程開發(fā)的定位與目標

（一）課程定位

自2017年開始，我校將“幸福課堂”的深耕升級為“幸福課程”的探索，學校建立起以“幸福國家課程、幸福節(jié)日課程、幸福主題課程、幸福國際課程、幸福選修課程”五大幸福課程為核心的課程體系。《智慧氣象員》校本課程即歸屬于“幸福選修課程”。雖然是作為對日常學科課程的補充和完善，但它在學習系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實踐方法和手段等方面與日常學科課程不同，是一門以“STEM教育”為設計基礎而設置的獨立的課程。

（二）課程目標

1.提高素質(zhì)。通過知識學習與實踐操作，讓學生更好地掌握氣象知識，提高運用知識解決實際問題的能力，掌握科學技術(shù)，提高科學素養(yǎng)，樹立科學態(tài)度，增強科學意識和科學精神，增強預防和應對氣象災害的能力，增強團隊溝通合作能力，達到自身素質(zhì)的全面提高。

2.拓展視野。既滿足新課標規(guī)定對小學生應該掌握氣象科學知識的要求，又拓展學生的現(xiàn)代科學視野，拓展延伸科學課本知識。

3.領悟科學。使學生深入地了解氣象科學的結(jié)構(gòu)體系，了解氣象科學對人類生產(chǎn)生活的作用影響，以及對不同領域（如農(nóng)業(yè)）的滲透交叉，讓學生走近科學，領悟科學。

4.提煉價值。探索STEM教育小學氣象科學的課程設計，提煉研究價值成果，為將STEM整合融入我國科學教育，改善科學教育課程設計提供一個參考視角。

三、課程開發(fā)的教材內(nèi)容與資源建設

（一）教材內(nèi)容

《智慧氣象員》校本教材的編寫以氣象觀測基本知識和技術(shù)為切入點，以學生喜聞樂見的氣象儀器制作、氣象要素成因?qū)嶒?、觀測體驗活動為依托，按照基礎的氣象科學知識介紹、有趣的氣象探究實驗活動、有益的氣象科學知識應用拓展三個板塊為體例著手編寫。每個課時由“實驗背景”、“任務要求”、“STEAM要素”、“工具材料”、“科學探索”、“科學實踐”、“我的評價”等幾部分組成。整本教材包含氣象萬花筒、走進智慧氣象站、智慧氣象與農(nóng)業(yè)、氣象災害四個單元。

1.氣象萬花筒：通過動手制作風向標、風速計、雨量器、氣壓計、一朵云、小溫室等活動，了解天氣基本知識，探究天氣的奧秘，培養(yǎng)學習興趣和初步的科學探究技能。

2.走進智慧氣象站：探索校園氣象站，了解半自動以及全自動氣象觀測儀器的組成結(jié)構(gòu)及其原理，學會觀測、獲取以及分析氣象數(shù)據(jù)，養(yǎng)成科學研究的好習慣;體會人工觀測和自動觀測儀器的差異，感受科技發(fā)展帶來的“智慧”。

3.智慧氣象與農(nóng)業(yè)：了解二十四節(jié)氣傳統(tǒng)文化和植物生長規(guī)律，學會根據(jù)節(jié)氣特點智選適宜生長的農(nóng)作物品種，并展開種植及探究活動;了解種植反季節(jié)農(nóng)作物的環(huán)境條件以及溫室大棚在反季節(jié)農(nóng)作物種植中所起到的作用。

4.氣象災害：了解各種氣象災害以及它們對人類生產(chǎn)生活的影響，學會常見氣象災害的防范措施。

（二）資源建設

1.教學資源包：《智慧氣象員》校本教材以及每個課時的教學設計、課件、圖片視頻等。

2.教學基地：校園氣象站、標準化氣象探究室和氣象科普長廊。

四、課程實施的過程與方法

（一）建立基地，創(chuàng)設氛圍，營造校園氣象人文環(huán)境。

學校精心建設了“氣象課程基地”，包括校園氣象站、標準化氣象探究室和氣象科普長廊，并開創(chuàng)了“紅領巾氣象小廣播”，由學生每天為大家播報天氣預報、氣象災害預警以及防御建議等?！皻庀笳n程基地”為學生提供了知氣象、學氣象和氣象科學實踐的平臺，此外，校園氣象站全自動氣象設備采集的數(shù)據(jù)會通過顯示屏投放出來，讓全校師生及家長都感受到校園氣象人文環(huán)境。

（二）建章立制，組織落實，規(guī)范氣象教育活動。

學校建立了三級管理網(wǎng)絡 ：一級網(wǎng)絡是以校長為第一責任人的氣象教育領導小組，二級網(wǎng)絡由學校8位專職科技教師組成，三級網(wǎng)絡是全校各班挑選一名學生為兼職的氣象聯(lián)絡員。智慧氣象課程作為我?！靶腋＿x修課程”之一，該課程由8位專職科技教師于周二至周五的第9節(jié)課開展授課，三至六年級的學生自愿選擇課程，學生報名后將分批次教學，每位學生每周上一節(jié)課。在此基礎上，在學?？萍脊?jié)期間，會開展氣象科普講座、氣象知識競賽、氣象課程活動展示、氣象科普書籍閱讀等各類氣象主題活動。

（三）立足課堂，做亮課程，豐富氣象科普教育內(nèi)涵。

課堂教學是開展學校氣象校本課程的主要途徑，授課教師要提前充分備課，做好教學資源包（教學設計、課件、圖片視頻等），提前準備好實驗材料。在每周一次的選修課中進行系統(tǒng)教學，不僅要傳授基礎知識和相關技能，也要注重延伸拓展，更要開展探究性活動。教師要善于創(chuàng)設真實情境，引導學生利用多學科融合的思維去解決問題，將STEM教育理念滲透到課堂中，全面提高學生的科學素養(yǎng)。

（四）借助外力，整合資源，拓展氣象科普教育外延。

在課程開發(fā)之際，我們主動聯(lián)系南海區(qū)氣象局，邀請了南海區(qū)氣象局領導專家蒞臨學校指導，獲得支持，達成合作，并組織科技教師去南海區(qū)氣象觀測站參觀學習。在南海區(qū)氣象局專家的幫助下，我們制定了校園氣象站建設方案，決定氣象站設備將采用半自動和全自動結(jié)合，同時將校園氣象站建在校園智慧農(nóng)業(yè)基地旁邊，以便于將氣象數(shù)據(jù)應用于智慧農(nóng)業(yè)探究活動。

在校本教材編寫時，我校特別聘任了南海區(qū)氣象局局長陳慧嫻等四位氣象專業(yè)工作人員為顧問，對我們的校本教材進行審稿并提出具體的修改意見，并邀請他們來我校開展氣象宣講員培訓、氣象科普知識講座。

總之，學校依托南海區(qū)氣象局專業(yè)資源，獲得最新氣象信息，將氣象專家請進校園，有序、扎實地開展氣象實踐活動，積極整合各方面資源，努力形成氣象特色創(chuàng)建的合力。

五、課程評價的方式與方法

（一）課程評價方式

1.評價主體多元化。智慧氣象校本課程每個課時最后一項都是一份評價表，由評審項目、評價標準、評價主體構(gòu)成，評價主體包括自評、他評和師評，使小學生氣象科技學習的評價，成為學生自己、同學、教師共同積極參與的交互活動。

2.評價實施過程化。評審項目和評分標準的設定，除了考察氣象知識的掌握之外，更要重視學生氣象課程學習與實踐中科學意識、科學精神、科學技能、團隊合作、表達交流等方面的評價。

（二）課程評價方法

1.注重過程性評價，定性和定量結(jié)合。注重學生參與智慧氣象校本課程學習的過程性評價，對學生參與課題研究、查閱資料的積極性、知識的獲得量、技能的掌握程度、團隊合作意識等方面進行定性定量分析評價，根據(jù)具體情況采用描述性評價、分數(shù)評價、等級評價等不同形式，重視評價對學生的發(fā)展作用。

2.期末總結(jié)性評價，鼓勵與評優(yōu)結(jié)合。期末考核評價形式多樣化，例如氣象知識競賽、作品展示、小組匯報等，教師根據(jù)學生年齡段的不同選擇不同的考核形式，以鼓勵為主，評選出“智慧氣象員”“氣象學習優(yōu)秀小組”等榮譽，表揚先進，鼓勵后進，讓學生充分體驗學習的快樂。

基于STEM教育理念的小學智慧氣象校本課程開發(fā)與實踐，使學生通過項目和問題解決為基礎的氣象學習活動以及動手做的課堂體驗，學會整合科學、技術(shù)、工程和數(shù)學的學習方式，能夠創(chuàng)造、設計、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。在《智慧氣象員》的學習實踐中，學生將愛上氣象科學、學會新的學習方式和思維方式，為自己的幸福人生打下堅實的基礎！

參考文獻：

[1]姚明站，莊武美.核心素養(yǎng)視域下將STEM教育理念融入校本課程的開發(fā)與實踐[J].化學教與學，2020，（08）：13-15.

[2]袁智強.交叉融合的STEM教育：背景、內(nèi)涵與展望[J].教育研究與評論（中學教育教學），2019，（03）：32-37.