近年來，四川省成都市溫江區(qū)政通小學(xué)校積極探索STEM教育的校本化實(shí)踐之路，從STEM課程體系構(gòu)建、校內(nèi)環(huán)境空間建設(shè)、校外資源聯(lián)動(dòng)整合等方面展開實(shí)踐研究，逐步構(gòu)建起課程、環(huán)境、資源“三位一體”的STEM教育新生態(tài)，走出一條STEM教育校本化實(shí)踐之路。

“融合”與“創(chuàng)新”：構(gòu)建面向全體學(xué)生的STEM教育校本課程體系

以STEM教育理念為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)未來人才為目標(biāo)，以“融合”與“創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想，結(jié)合學(xué)校實(shí)際構(gòu)建面向全體學(xué)生的STEM教育校本課程體系，核心課程包括人工智能課程、STEM特長課程、STEM主題式課程。

（一）人工智能課程

學(xué)校借助國內(nèi)優(yōu)質(zhì)人工智能與機(jī)器人課程資源，按照“引進(jìn)—整合—?jiǎng)?chuàng)新”思路進(jìn)行校本化改造，構(gòu)建小學(xué)階段的人工智能進(jìn)階課程。

低段課程主要學(xué)習(xí)工程、結(jié)構(gòu)及機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)。借助多元積木套件，結(jié)合校園生活情景，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力搭建各種模型，在實(shí)踐操作中開啟STEM學(xué)習(xí)之旅。如《校園游樂場》項(xiàng)目，學(xué)生以校園游樂設(shè)施為原型搭建各種模型。搭滑梯時(shí)調(diào)試坡度找安全角度，用三角形結(jié)構(gòu)增穩(wěn)支架；裝秋千時(shí)探索懸掛方式，以交叉框架固定橫梁并測承重；造旋轉(zhuǎn)木馬時(shí)運(yùn)用齒輪鏈條傳動(dòng)，調(diào)整齒輪實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速。操作過程中學(xué)生初識工程機(jī)械結(jié)構(gòu)知識。

中段課程注重傳感器元件的認(rèn)知與應(yīng)用。通過圖形化編程實(shí)現(xiàn)功能配置，并融合工程、編程與數(shù)學(xué)等多門類知識，完成綜合性項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。以《智能飲水提醒器》為例，針對學(xué)生課間常忘記喝水的情況，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用工程與技術(shù)，用積木搭建一個(gè)裝有定時(shí)器模塊的飲水站，連接燈光和蜂鳴器，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間，裝置便會(huì)自動(dòng)發(fā)出聲光提醒。

高段課程側(cè)重于圖像識別、語音識別和機(jī)器學(xué)習(xí)等基礎(chǔ)人工智能交互技術(shù)的學(xué)習(xí)。圍繞生活中的真實(shí)問題開展項(xiàng)目設(shè)計(jì)，并將工程搭建、編程開發(fā)、數(shù)據(jù)訓(xùn)練與技術(shù)調(diào)試貫穿項(xiàng)目全過程。以《班級人臉識別簽到系統(tǒng)》為例，針對班級日常考勤耗時(shí)麻煩的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生借助攝像頭、圖像識別軟件，運(yùn)用數(shù)據(jù)思維合作開發(fā)一套基于圖像識別技術(shù)的自動(dòng)簽到裝置。當(dāng)學(xué)生進(jìn)入教室時(shí)，系統(tǒng)攝像頭自動(dòng)識別身份并記錄考勤，同時(shí)顯示歡迎信息并語音播報(bào)，讓日常管理變得高效而有趣。

低段人工智能課程每周1課時(shí)常態(tài)開展，中高段人工智能課程每學(xué)期4課時(shí)并與信息技術(shù)課融合實(shí)施。所有課程均配套專用教室、面向全體學(xué)生，由學(xué)校專任教師負(fù)責(zé)任教，保證課程有效落地。

（二）STEM特長課程

STEM特長課程主要為各年段科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域有潛力有特長的學(xué)生提供個(gè)性化的成長空間。學(xué)生自主報(bào)名，教師擇優(yōu)錄取，打破年齡界限，依據(jù)學(xué)生能力分初級、中級、高級班，開發(fā)配套課程。

初級課程重創(chuàng)意啟蒙。圍繞趣味手工、簡單機(jī)械與人工智能拼搭展開教學(xué)。學(xué)生通過“紙橋承重”“磁力探秘”等內(nèi)容，運(yùn)用安全剪刀、積木等材料，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)科學(xué)原理與測量方法。例如《巧手紙樂園》項(xiàng)目以幫助小動(dòng)物過河為情境，引導(dǎo)學(xué)生通過折疊、卷曲等操作制作紙橋，并用硬幣測試不同形狀的承重差異，培養(yǎng)觀察與動(dòng)手能力，初步建立結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的認(rèn)知。

中級課程重技術(shù)融合。通過模塊化項(xiàng)目如“3D創(chuàng)新設(shè)計(jì)”“校園節(jié)水裝置”等開展教學(xué)。課程涵蓋基礎(chǔ)電路連接、傳感器應(yīng)用、簡單編程等內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)使用技術(shù)工具采集數(shù)據(jù)并優(yōu)化作品。以《方程式飛機(jī)設(shè)計(jì)與飛行探索》為例，學(xué)生通過學(xué)習(xí)飛行原理與空氣動(dòng)力學(xué)知識，設(shè)計(jì)制作固定翼飛機(jī)等模型，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)知識的有機(jī)融合與初步應(yīng)用。

高級課程重綜合應(yīng)用與探索創(chuàng)新。課程內(nèi)容涵蓋物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。學(xué)生學(xué)習(xí)圖形化編程、傳感器數(shù)據(jù)分析、3D建模與打印等進(jìn)階技術(shù)，通過“智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)”“環(huán)保機(jī)器人制作”等綜合性項(xiàng)目，培養(yǎng)系統(tǒng)思維與工程實(shí)踐能力。以《智能機(jī)器人精英營》為例，學(xué)生融合多學(xué)科知識，組裝、調(diào)試機(jī)器人并通過編程完成避障、尋跡、搬運(yùn)等任務(wù)，在解決復(fù)雜問題的過程中展現(xiàn)STEM教育的核心價(jià)值。

學(xué)校依托STEM特長課程，建立起包含機(jī)器人戰(zhàn)隊(duì)、AI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、3D設(shè)計(jì)與打印工坊、物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)小組等在內(nèi)的多支特長生隊(duì)伍，開展競賽導(dǎo)向的系統(tǒng)化梯隊(duì)培養(yǎng)。近年來，各特長生隊(duì)伍在多項(xiàng)權(quán)威賽事中屢獲佳績，形成“以項(xiàng)目為載體、以競賽促成長”的STEM特長生培養(yǎng)路徑。

（三）STEM主題式課程

學(xué)校以校園真實(shí)問題為切入點(diǎn)，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、多學(xué)科融合、分學(xué)期實(shí)施的方式，面向3—6年級學(xué)生開設(shè)STEM主題式課程。三年級的主題包括“我為植物做名片”，引導(dǎo)學(xué)生了解校園內(nèi)的常見植物，運(yùn)用智能技術(shù)制作語音解說植物名片；“我為小鳥安個(gè)家”引導(dǎo)學(xué)生了解校園鳥類生態(tài)，為校園內(nèi)的鳥制作并安置鳥巢。四年級的主題包括“我為校園添盞燈”，結(jié)合傳統(tǒng)文化與光電科學(xué)設(shè)計(jì)并制作一盞慶歲燈，為校園裝點(diǎn)元旦節(jié)日氛圍；“我為校園做模型”，結(jié)合校園平面圖，運(yùn)用數(shù)學(xué)比例知識制作校園立體模型。五年級的主題有“我是校園紙藝師”，進(jìn)行校園廢紙回收再利用，制作再生紙工藝品；“我是沙發(fā)保衛(wèi)者”，調(diào)查野貓生活習(xí)性，從多維度開展研究，如制作貓抓板，對沙發(fā)布料進(jìn)行防抓撓測試，并制作橘味香皂，建立驅(qū)貓防線。六年級的主題有“我為錦鯉守平安”，探索捕食錦鯉的動(dòng)物習(xí)性，從多維度進(jìn)行保護(hù)，包括生物屏障實(shí)踐，稻草人制作、迭代與優(yōu)化，等。

“空間”與“氛圍”：營造動(dòng)態(tài)STEM教育文化場

學(xué)校從“硬件空間搭建”到“文化氛圍營造”層層推進(jìn)，讓校園學(xué)習(xí)環(huán)境從“靜態(tài)展示空間”變?yōu)椤皠?dòng)態(tài)課程載體”，解決STEM教育實(shí)踐場景不足、原理感知抽象的難題，營造出STEM教育的濃厚文化氛圍。

（一）科技體驗(yàn)館

學(xué)校開放式科技體驗(yàn)館有600余平方米，以一廳兩廊四梯為布局。館內(nèi)分列數(shù)十個(gè)科學(xué)互動(dòng)式體驗(yàn)裝置，涵蓋電、力、聲、光、機(jī)械、人工智能、STEM項(xiàng)目等領(lǐng)域內(nèi)容，適配不同年齡特點(diǎn)的學(xué)生。如適合低段學(xué)生的“AI互動(dòng)機(jī)械手掌”裝置，學(xué)生通過自己的手掌做動(dòng)作來控制機(jī)械手掌做同樣的動(dòng)作，在玩中體會(huì)AI時(shí)代的趣味性，培養(yǎng)科學(xué)興趣。“二進(jìn)制”體驗(yàn)裝置面向中高段學(xué)生，通過操作設(shè)備學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)領(lǐng)域中二進(jìn)制的原理，為計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。高段學(xué)生體驗(yàn)“水力發(fā)電”裝置，通過調(diào)節(jié)水流速度觀察發(fā)電量變化，分析水流速度與發(fā)電量的數(shù)學(xué)關(guān)系，學(xué)習(xí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的科學(xué)原理，自主設(shè)計(jì)水力發(fā)電模型，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)思維與數(shù)學(xué)能力。

體驗(yàn)館提供6臺互動(dòng)式科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)，每臺內(nèi)置284個(gè)覆蓋小學(xué)3—6年級科學(xué)主流教材的模擬實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容包括自然科學(xué)類、數(shù)學(xué)類、工程技術(shù)類、信息技術(shù)類等。互動(dòng)觸摸屏界面友好、形象生動(dòng)，配有語音文字提示，學(xué)生可通過觸摸、拖拽等方式自主完成模擬實(shí)驗(yàn)。如“簡單機(jī)械實(shí)驗(yàn)”以杠桿平衡、滑輪省力特性為基礎(chǔ)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟模擬搭建杠桿、滑輪組，通過拖拽改變力的作用點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)力臂與力的關(guān)系規(guī)律，再使用杠桿撬動(dòng)石塊，體現(xiàn)“技術(shù)工具解決實(shí)際問題”的STEM理念。科學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)成為學(xué)生課余自主學(xué)習(xí)的重要平臺。

（二）科普文化長廊

科普文化長廊以中國在自然科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的杰出成就為主要內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生愛國思想和勇于探索的科學(xué)精神。科普長廊將學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)從參觀學(xué)習(xí)到實(shí)踐操作的連貫融合。

長廊按學(xué)段劃分主題。低段圍繞中國古代“四大發(fā)明”進(jìn)行科普，了解四大發(fā)明對人類文明的重要貢獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生用輕質(zhì)黏土設(shè)計(jì)簡單的“活字印刷模擬裝置”并進(jìn)行印刷體驗(yàn)。中段圍繞“中國航天”進(jìn)行科普，了解中國航天事業(yè)發(fā)展歷程，指導(dǎo)學(xué)生繪制天宮空間站模型圖，用PB管、PVC管等材料制作空間站模型。高段圍繞“通信工程”開展科普，了解人類通信方式演變史，認(rèn)識中國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，了解衛(wèi)星通信、定位導(dǎo)航的基本工作原理，指導(dǎo)學(xué)生自主體驗(yàn)手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，并用手機(jī)進(jìn)行北斗衛(wèi)星信息收發(fā)操作，初步了解衛(wèi)星通信的原理。

（三）STEM作品展示區(qū)

學(xué)校設(shè)置師生STEM作品展示區(qū)。教師展示區(qū)擺放教師參加各類培訓(xùn)、競賽制作的STEM作品，為學(xué)生作出良好示范。學(xué)生展示區(qū)擺放學(xué)生在各類STEM課程及假期STEM實(shí)踐活動(dòng)中的作品，成為學(xué)校STEM教育成果展示的重要平臺，持續(xù)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造活力。

“激活”與“聯(lián)動(dòng)”：為豐富STEM教育資源注入活力

校外教育資源是學(xué)校STEM教育的重要支持。學(xué)校激活家長資源，聯(lián)動(dòng)校外科技場館、周邊高校資源，以拓展教育師資、豐富實(shí)踐場景、提升教育品質(zhì)為導(dǎo)向，為豐富學(xué)校STEM教育資源注入活力。

（一）激活家長資源助力STEM教育師資

孩子STEM學(xué)習(xí)的家庭助手。學(xué)校常態(tài)化開展STEM活動(dòng)，如新冠疫情期間設(shè)計(jì)自動(dòng)消毒機(jī)、自動(dòng)測溫儀；新中國成立70周年圍繞“中國航天”開展制作火箭、衛(wèi)星模型活動(dòng)。這些制作活動(dòng)需要家長的適度支持，家長就成為學(xué)生STEM學(xué)習(xí)的家庭助手。以學(xué)校每周一期的“政通娃、愛科學(xué)”科學(xué)小講堂為例，活動(dòng)采用學(xué)生自主申報(bào)、家長協(xié)同支持、教師專業(yè)指導(dǎo)的模式開展。家長協(xié)助孩子進(jìn)行資料搜集、文字打磨，指導(dǎo)孩子進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)或制作，協(xié)助孩子進(jìn)行視頻錄制、剪輯等，最終由教師完善后形成每周一期的科普教育視頻。

學(xué)校STEM教育的校外導(dǎo)師。學(xué)校依據(jù)家長專業(yè)背景，建立STEM教育家長導(dǎo)師資源庫。家長導(dǎo)師中有航天工程師、汽車制造高級技工、機(jī)器人研發(fā)專家、醫(yī)藥科學(xué)家等。家長導(dǎo)師根據(jù)自身專業(yè)提供相應(yīng)的STEM課程，供學(xué)校選擇；學(xué)校根據(jù)實(shí)際需求，邀請相應(yīng)的家長導(dǎo)師走進(jìn)學(xué)校，以開設(shè)講座、實(shí)踐指導(dǎo)等形式指導(dǎo)學(xué)生開展STEM學(xué)習(xí)。例如航天工程師家長導(dǎo)師帶來的“火箭制造”STEM主題課程，先給學(xué)生講解火箭類別及基礎(chǔ)知識，然后學(xué)生分組領(lǐng)取火箭模型組件，在家長導(dǎo)師指導(dǎo)下拆解模型結(jié)構(gòu)，明確“箭體支撐”“部件銜接”等工程原理，隨后逆向完成拼接組裝，同步記錄組裝步驟與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，深化對火箭結(jié)構(gòu)與機(jī)械組裝的認(rèn)識。

（二）聯(lián)動(dòng)科技場館拓寬STEM教育實(shí)踐場域

學(xué)校聯(lián)合12家校外科普場館，如成都科幻館、四川STEAM科創(chuàng)教育科普基地等成為合作單位。合作場館根據(jù)自身優(yōu)勢與學(xué)校共建STEM研學(xué)課程，拓寬學(xué)校STEM教育實(shí)踐場域。如學(xué)校與成都科幻館合作共建的“航天主題”STEM研學(xué)實(shí)踐項(xiàng)目，展示航天系列模型和部分實(shí)物、模擬座艙等，配備專業(yè)解說，學(xué)生通過參觀、聆聽、實(shí)際體驗(yàn)等活動(dòng)豐富航天知識；同時(shí)設(shè)計(jì)“我的登月計(jì)劃”STEM課程，提供“太陽能飛機(jī)”和“月球車”的組件，學(xué)生在專業(yè)教師引導(dǎo)下動(dòng)手自主完成模型制作并收藏，實(shí)現(xiàn)場館實(shí)踐與校內(nèi)STEM教育深度聯(lián)動(dòng)。

（三）高校專家進(jìn)校提升STEM教育品質(zhì)

依托周邊高校引入專家資源，擔(dān)任學(xué)校STEM教育指導(dǎo)專家。一方面開展教師培訓(xùn)，專家用前瞻性眼光，從專業(yè)、方法等層面指導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)校STEM教育教師，提升教師STEM課程設(shè)計(jì)能力。另一方面，邀請專家進(jìn)校開展學(xué)生講座，組織STEM教育活動(dòng)，為學(xué)校STEM教育品質(zhì)提升提供有力支撐。

（黃金強(qiáng) 作者系四川省成都市溫江區(qū)政通小學(xué)校黨總支書記、校長）

《人民教育》2025年第19期，原標(biāo)題為《課程·環(huán)境·資源：小學(xué)STEM教育校本化實(shí)踐》