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摘 要：STEM课程，旨在引导学生通过实践活动，让学生专注于生活，培养学生的科学思维和科学素养。本文以《攻城略地——投石车》一课为例，对基于STEM的校本课程设计进行研究，以便更好地完善当前课堂结构，提高课堂效率。
关键词：STEM课程;课程设计;课堂结构
一、探析STEM 内涵
STEM 作为先进有效的教学模式始创于美国，旨在综合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）学科的课堂教学，培养学生认知世界、探索世界、解释世界、改造世界的核心素养，引导学生学会用这些能力高效解决现实问题，为创新提供不竭动力。
本文以《攻城略地——投石车》一课为例，对基于STEM的校本课程设计进行研究，以便更好地完善当前课堂结构，提高课堂效率。
二、细致分析学情，创设课题目标
五年级学生的科学知识已经具有一定的基础，学生在探究活动的过程中，采用过小组4人合作的形式，查资料、对比实验、猜想验证等研究方法都可以熟练的运用。
在明确了学情以及STEM课程特点基础上，制定了本节课的教学目标：在课程开始前，向学生说明本节课目标是制作投石车。制作方法、所需材料、如何建造等具体问题，需要学生展开思考，设计制作投石车的设计方案，优化资源的配置，为高效地完成目标奠定基础。在教学过程中，学生需要自主查阅投石车资料，对投石车的结构进行分析，了解各部分的名称和作用。学生在进行设计、计算、结构分析等实践的过程，就是有效落实STEM教育模式的过程。
三、教学环环相扣，有效引导学生
（1）引入
在引入的环节，播放一段古代投石车攻打城墙的视频，并提出问题：视频中攻打城墙的武器是什么？随后，让个别学生汇报，引出投石车，自然激发学生发现问题的积极性，导入新课。
（2）投石车结构和影响因素
随后，教师提出两个有针对性的问题让学生思考：
一是研究投石车结构。引导学生认真观察投石车图片，结合以前学过的知识，思考投石车的结构和投射原理，思考怎么确保投石车可以在一定范围内将石弹抛射到目标地点。在科学中，物体的结构决定了物体的功能，所以了解投石车的结构是基础。引导学生查找投石车的资料，让学生有目的地去思考。紧接着让学生思考投石车的原理，让学生用自己的理解去描述，通过独立思考和相互交流，而不是把这一概念强加给学生。
二是探究影响投石车准确发射的因素。本环节重点探究力量和角度。第一步引导学生思考准确地将石弹发射到目标地点，影响的因素有哪些。学生通过讨论可以得出发射角度、发射力量、石弹重量、结构稳固等影响因素。
教师进一步引导学生选择全班预测影响因素较多的力量和角度来进行验证，因为五年级上已经学过对比试验，但是都是一个变量的对比条件，所以先引导学生只改变一个变量，即力量恒定，角度改变，或角度恒定力量改变，再提出如果发射角度和发射力量同时改变， 什么情况下飞行距离会最远。
这里借助虚拟检测软件，直接在电脑上打开软件，在输入框里输入数据，来观测模拟的结果。学生通过分析模拟软件的数据，可以得出结论：角度相同的情况下，力量越大，水平距离越远;力量相同的情况下，45度为最佳发射角度。因此总结出当发射角为45度时，力量越大，石弹的飞行距离就更远。
（3）设计、制作
接下来，明确目标任务：要求设计制作投石车，并且使用投石车“攻城”。学生通过设计、制作投石车并进行攻城等一系列行为感受工程设计的思维过程。 这里需要学生明确材料及工具的使用：铅笔、橡皮筋、剪刀、透明胶带等，小组再讨论投石车设计方案：怎样的结构最稳固？ 怎样确保投石車可以在45度角发射石弹？ 怎么控制发射力量的大小？ 进一步细化工程要求， 让学生做到有的放矢。
当材料和方案都初步确定后，再开始制作投石车。 小组合作完成制作投石车，这个环节中注重了小组的分工合作，使每一个学生发挥自己的长处，强强联合。
（4）测试、评比
测试环节，明确了评分标准，在1.5米处（最小攻城距离）打中城墙得50分，在2米处攻城打中城墙指定区域得70分，在2米外攻打城墙100分。并强调数据的记录，要求在制作投石车的过程中，到测试区进行至少三次“试攻”，并记录“试攻”时所使用的力量、角度数据及发射距离。
确定评分的标准，借助评分机制激励学生有目的地去讨论如何完成投掷更远更能击中目标的投石车。通过不断地测试，发现问题，思考如何改进，再修正，再测试，保证学生在有限的时间内成功完成这一项任务。 最后全班统一测试， 以评价促评价，小组间比较测试结果，来刺激学生反思。
（5）分享反思
根据本节课的目标，教师引导学生思考：怎样确保了投石车结构稳固？我们怎样确保投石车可以在45度角发射石弹？我们怎么控制发射力量的大小？我们通过小组协作解决了一个问题，具体是什么？
教师总结投石车的结构以及发射力量和角度对水平飞行距离的影响，并且肯定学生设计、制作了投石车并模拟攻城顺利完成实验。引发学生思考本节课我们探索的知识怎样运用到现实生活中去，这里激发学生进一步思考，并习得思考的模式，为解决其他问题打下基础。
四、总结
本节课是一次STEM课程校本化的尝试，是将学科知识与创新思维紧密联系在一起的，学生的认知过程是自发性的、合作性的，师生之间的交流更多是平等的对话式，尊重了儿童学习的性格特点，充分激发了学生学习的主观能动性，提高了课堂效率。
参考文献
[1] 季勇 谈科学课堂中实现STEM 教育的有效策略[J].小学教学参考，2016（6）：76 - 77.
[2] 邹燕燕，宋怡 STEM 视野下的科学课堂“做中学”项目设计——以《蜡烛抽水机——大气压力》为例[J].科学大众（科学教育），2016（10）：41-42.
[3] 李佳，张飞雄 例析以学生为中心的STEM课堂教学策略[J].中小学教师培训，2017（10）：66-69.
[4] 姜玲，李铭扬，刘佳 带着STEM的梦想飘向远方[J]江苏教育，小学科学，2016（11）：12-13.
[5] 罗伯特·M·卡普拉罗 基于项目的STEM学习[M]国家出版基金项目，27-29.
关键词：STEM课程;课程设计;课堂结构
一、探析STEM 内涵
STEM 作为先进有效的教学模式始创于美国，旨在综合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）学科的课堂教学，培养学生认知世界、探索世界、解释世界、改造世界的核心素养，引导学生学会用这些能力高效解决现实问题，为创新提供不竭动力。
本文以《攻城略地——投石车》一课为例，对基于STEM的校本课程设计进行研究，以便更好地完善当前课堂结构，提高课堂效率。
二、细致分析学情，创设课题目标
五年级学生的科学知识已经具有一定的基础，学生在探究活动的过程中，采用过小组4人合作的形式，查资料、对比实验、猜想验证等研究方法都可以熟练的运用。
在明确了学情以及STEM课程特点基础上，制定了本节课的教学目标：在课程开始前，向学生说明本节课目标是制作投石车。制作方法、所需材料、如何建造等具体问题，需要学生展开思考，设计制作投石车的设计方案，优化资源的配置，为高效地完成目标奠定基础。在教学过程中，学生需要自主查阅投石车资料，对投石车的结构进行分析，了解各部分的名称和作用。学生在进行设计、计算、结构分析等实践的过程，就是有效落实STEM教育模式的过程。
三、教学环环相扣，有效引导学生
（1）引入
在引入的环节，播放一段古代投石车攻打城墙的视频，并提出问题：视频中攻打城墙的武器是什么？随后，让个别学生汇报，引出投石车，自然激发学生发现问题的积极性，导入新课。
（2）投石车结构和影响因素
随后，教师提出两个有针对性的问题让学生思考：
一是研究投石车结构。引导学生认真观察投石车图片，结合以前学过的知识，思考投石车的结构和投射原理，思考怎么确保投石车可以在一定范围内将石弹抛射到目标地点。在科学中，物体的结构决定了物体的功能，所以了解投石车的结构是基础。引导学生查找投石车的资料，让学生有目的地去思考。紧接着让学生思考投石车的原理，让学生用自己的理解去描述，通过独立思考和相互交流，而不是把这一概念强加给学生。
二是探究影响投石车准确发射的因素。本环节重点探究力量和角度。第一步引导学生思考准确地将石弹发射到目标地点，影响的因素有哪些。学生通过讨论可以得出发射角度、发射力量、石弹重量、结构稳固等影响因素。
教师进一步引导学生选择全班预测影响因素较多的力量和角度来进行验证，因为五年级上已经学过对比试验，但是都是一个变量的对比条件，所以先引导学生只改变一个变量，即力量恒定，角度改变，或角度恒定力量改变，再提出如果发射角度和发射力量同时改变， 什么情况下飞行距离会最远。
这里借助虚拟检测软件，直接在电脑上打开软件，在输入框里输入数据，来观测模拟的结果。学生通过分析模拟软件的数据，可以得出结论：角度相同的情况下，力量越大，水平距离越远;力量相同的情况下，45度为最佳发射角度。因此总结出当发射角为45度时，力量越大，石弹的飞行距离就更远。
（3）设计、制作
接下来，明确目标任务：要求设计制作投石车，并且使用投石车“攻城”。学生通过设计、制作投石车并进行攻城等一系列行为感受工程设计的思维过程。 这里需要学生明确材料及工具的使用：铅笔、橡皮筋、剪刀、透明胶带等，小组再讨论投石车设计方案：怎样的结构最稳固？ 怎样确保投石車可以在45度角发射石弹？ 怎么控制发射力量的大小？ 进一步细化工程要求， 让学生做到有的放矢。
当材料和方案都初步确定后，再开始制作投石车。 小组合作完成制作投石车，这个环节中注重了小组的分工合作，使每一个学生发挥自己的长处，强强联合。
（4）测试、评比
测试环节，明确了评分标准，在1.5米处（最小攻城距离）打中城墙得50分，在2米处攻城打中城墙指定区域得70分，在2米外攻打城墙100分。并强调数据的记录，要求在制作投石车的过程中，到测试区进行至少三次“试攻”，并记录“试攻”时所使用的力量、角度数据及发射距离。
确定评分的标准，借助评分机制激励学生有目的地去讨论如何完成投掷更远更能击中目标的投石车。通过不断地测试，发现问题，思考如何改进，再修正，再测试，保证学生在有限的时间内成功完成这一项任务。 最后全班统一测试， 以评价促评价，小组间比较测试结果，来刺激学生反思。
（5）分享反思
根据本节课的目标，教师引导学生思考：怎样确保了投石车结构稳固？我们怎样确保投石车可以在45度角发射石弹？我们怎么控制发射力量的大小？我们通过小组协作解决了一个问题，具体是什么？
教师总结投石车的结构以及发射力量和角度对水平飞行距离的影响，并且肯定学生设计、制作了投石车并模拟攻城顺利完成实验。引发学生思考本节课我们探索的知识怎样运用到现实生活中去，这里激发学生进一步思考，并习得思考的模式，为解决其他问题打下基础。
四、总结
本节课是一次STEM课程校本化的尝试，是将学科知识与创新思维紧密联系在一起的，学生的认知过程是自发性的、合作性的，师生之间的交流更多是平等的对话式，尊重了儿童学习的性格特点，充分激发了学生学习的主观能动性，提高了课堂效率。
参考文献
[1] 季勇 谈科学课堂中实现STEM 教育的有效策略[J].小学教学参考，2016（6）：76 - 77.
[2] 邹燕燕，宋怡 STEM 视野下的科学课堂“做中学”项目设计——以《蜡烛抽水机——大气压力》为例[J].科学大众（科学教育），2016（10）：41-42.
[3] 李佳，张飞雄 例析以学生为中心的STEM课堂教学策略[J].中小学教师培训，2017（10）：66-69.
[4] 姜玲，李铭扬，刘佳 带着STEM的梦想飘向远方[J]江苏教育，小学科学，2016（11）：12-13.
[5] 罗伯特·M·卡普拉罗 基于项目的STEM学习[M]国家出版基金项目，27-29.