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【摘 要】“STEM”并不是独立于学校课程之外的“课程”，更不是对原来学校科技特色项目的否定。借鉴STEM理念，茅以升实验学校对原有科技特色的“桥梁”课程进行升级改进，以项目带动学习，改变教师教学方式，激发学生学习兴趣，促进学生知识内化和实践运用能力提升，并以注重运用解决真实情境问题为取向的小组合作学习方式，走出一条“STEM课程”校本化实践之路。
【关键词】STEM；桥梁与工程；校本课程；学习方式
课程改革的实质并非仅在于课程内容的更新或教材的更换，重要的是重构一种与之前课程有本质差异的课程系统，其标志是学习方式的变革。作为一所以著名桥梁专家茅以升的名字命名的学校，以培养学生的核心素养为导向，以培育动手实践、合作探究、科学创新的精神为育人目标，借鉴STEM理念，重构课程内容，建设与实施“桥梁”校本课程，探索学习方式的变革。
一、缘起
茅以升实验学校自1993年创建至今，以“承茅老之德，育创新人才”为办学宗旨，以“文化育人，科技见长”为发展策略。在此办学思想引领下，学校以校名为线索，根植于原有的文化背景，厘清文化由来及其特点，自2000年起，便开始了以“桥梁”为核心的校本特色课程的探索、开发与建设。“桥梁”校本课程是以科技教育为连接点，意在架起基础性课程与拓展性课程之间的融通之桥，架起知识学习与动手实践之间的融合之桥。
（一）立足学校特色是深化课程改革的必然追求
“桥梁”校本特色是在学校人的共同努力下，从无到有，逐步走向成熟。2014年，“桥梁与工程体验课程”被评为浙江省义务教育精品课程。2015年，作为学校“五彩课程”体系中的重点课程，被列为凯旋教育集团共享课程，经过了华东师范大学基础教育改革与发展研究所专家团队的中期评估。其主要发展历程，如图1所示。
经调查结果显示，在该课程的引领下，学生的学习兴趣浓厚，学习积极性高涨，科学素养得以提升，人也变得更加自信、勇敢，对课程内容总体满意度较高。但调查也显示，学生对上课方式，尤其是上课时间的满意度有所下降（见图2）。教师在课程实施的过程中也发现，课程学习依旧局限于教材和传统课堂教学，缺乏与实际生活和社会实践的紧密联系。
“桥梁”课程满意度调查统计图
因此，学校须通过“桥梁”课程的再开发，改变学习方式，让学生在动手操作中提高学习兴趣，提升发现问题、分析问题、解决问题的能力，进一步培养学生的科学素养与实践创新能力。
（二）基于桥梁特色是落实核心素养培养的应然要求
随着课程改革的深入，国家教育部针对培养学生的“核心素养”印发了系列文件（见图3），进一步揭示了课程作为培养人的一种载体，需要与时俱进。由此，促使学校从一个全新的视角去审视“桥梁”校本课程，丰富课程内容，使学习方式更自主，学习时间更自由，项目设计更富创意，最终为提升学生核心素养服务。
STEM理念下的综合项目的学习，注重培育学生在日常生活中发现问题、分析问题、解决问题的能力，有利于实践能力、创新能力和适应未知社会的能力的培养。因此，学校以STEM理念下的“桥梁”课程建设和实施为切入点，开启了“桥梁”课程从全面铺开到质量提升的阶段，“桥梁与工程体验”课程全新亮相，创新了学校的科技品牌，促进了学校的内涵发展，以不断追求教育教学的有效增值。
二、“桥梁”课程的目标和课程架构
（一）课程目标
“桥梁与工程体验”课程是以国家课程为基础和参照点，以学校自编教材为基本内容的实践类活动课程。该课程以“桥梁”为载体，通过桥梁欣赏、资料收集、实地测量考察等活动，使学生了解桥梁的基本知识；能借助不同的材料，以自主或与他人合作的方式开展桥梁的创新设计和制作；在动手实践操作中，掌握捆、扎、拼、搭、焊等各种劳动技能。“桥梁与工程体验”课程的目标均指向三大素养的培养，即学习素养、科学素养、生活素养，旨在激发学生的创作兴趣，培养学生的科学探究能力、审美能力、团队协作能力及动手创造能力，感受“桥梁”所蕴含的文化精神。
（二）课程架构
依据“桥梁与工程体验”课程的目标，课程内容按学习领域构建，由此提出三大学习领域：基础认知、动手实践、创新拓展。
“桥梁与工程体验”课程是一个复杂的、系统的课程体系，课程之间、课程内容之间相互交叉，形成一个整体，主要包括构建课程体系的框架体系、教学研究、管理措施、多维评价（见图4）。
三、课程内容和课程特色
（一）课程内容
“桥梁与工程体验”课程的内容分为“桥之韵”“桥之彩”“桥之美”三个板块。“桥之韵”是学习板块，以“学习桥梁知识，挖掘桥梁文化，认识桥梁结构，创建心中的桥”为主要研究内容。学校按照学生的认知水平、技能水平以及知识体系分解为螺旋式上升的结构板块，构建了各个年级的教材体系，共12册120学时。“桥之彩”是活动板块，是结合不同年级的课程，以实践项目带动学习的方式，应用知识解决问题，促進学生对知识及技能的内化，同时鼓励学生探索桥梁背后的故事，激发学习兴趣。“桥之美”是延伸板块，安排在五、六年级开展，以小组合作探究的方式开展研究性学习，引导学生跨过有形之桥，感受无形之桥的魅力。
三个板块相互独立，各有侧重又相互交融。“桥之韵”重在培养学生的学习兴趣、动手能力、创造能力；“桥之彩”重在课程的多元整合，鼓励学生在实践活动中发展创新能力；“桥之美”则体现学生对课程的自主选择与拓展探究。
（二）课程特色
1.多学科融合的大课时设计
“桥梁”课程在全校开设，并通过共享课程向杭州凯旋教育集团内各学校（南肖埠小学、春芽实验学校、景华小学）进行辐射。2017年9月，在集团新一轮合作办学背景下，又从共享课程走向共创课程。学校引进了“STEM ”课程，与“桥梁”课程相结合，开发了“大课时”式学习项目，使课程的学习方式从传统的劳技学科课堂教学转变为多学科融合的新样态的课程实践。 《钱塘江上的桥》是“STEM ”校本课程的整合实践项目。学习内容涉及科学、劳技、数学等学科，还融合了艺术、信息、语文等学科。项目以80分钟为1课时，预设3个课时，充分体现了多学科融合的“大课时”设计思路。“大课时”的设计让学生有充分的时间进行学习，减少重复准备的时间，有利于学生提高注意力，提升学习效率。学习小组依据总目标来设定小组学习的项目目标，总目标更注重学生情感态度价值观的目标达成，项目目标则更侧重学生知识与技能、过程与方法的目标，在综合多门学科知识的基础上进行应用和拓展，提高学生的实践能力、动手能力、合作能力和创新能力。
2.以兴趣为导向的拼图式合作學习
拼图式合作学习是模拟拼图游戏的行为方式而建立起来的一种教学模式，就是将学习者划分为若干个学习小组，来学习同一主题的学习材料，然后将学习小组学习所得教授或分享给其他学习者。
以《钱塘江上的桥》为例，实践项目建立了根据学生的兴趣和特长自主选择的学习小组，即科学中心、技术中心、艺术中心和阅读中心（见图6）。拼图式合作学习开放了学生选择的权利，让学生能够基于自身的能力、兴趣爱好自主选择，利用兴趣带动学生的积极性，让他们获得成就感。同时，能够通过了解其他学习中心的设计与制作，逐步建立进入新的学习中心的信心。
不同的学习小组对应着不同的学习能力。科学中心注重学生的创造，通过动手设计、试错等过程获得相应的知识经验；技术中心注重学生设计探究方案的能力，认识与应用新器材的能力，能对结果做出相应解释；艺术中心则注重提升学生的审美能力、梳理文献的能力及动手实践操作能力；阅读中心既要注重学生对信息搜索、提取和归纳的能力，又要提升学生艺术化处理文本信息，以多种艺术形式展示成果的能力。由此可见，STEM理念下的拼图式合作学习，不同的学习中心需要具备的学习能力是不同的。每个学习中心犹如一块拼图，只有共同还原整个拼图，才能在小组目标达成的基础上落实总目标。
3.以生为本的开放性课堂
传统的课堂学习中，教师受时间制约容易压缩学生思考的时间，从而限制了大部分学生的思维发展。而在开放性的“STEM ”课堂中，教师的角色正逐步转变成“旁观专家”“干预专家”。
在学生遇到困难时，教师不急于给出解决方案，而是鼓励他们在观察、思考、试错的过程中提升解决问题的能力，做一个敢于退出的“旁观专家”。
基于课程适应与年龄特点，当学生自行解决问题进入瓶颈状态，教师应当找准契机，予以适当的干预，避免他们过度钻入“死角”，合理提高学习效率，做一个恰当融入的“干预专家”。
例如，科学中心在研制桥墩模型时，发现准备的杠铃片和哑铃没能压垮桥墩，无法测出桥墩的承重临界值。小组学生通过对已有数据的观察分析，尝试采用在桥墩上站人的方式来进行承重测试，即时获得了相应的结果，确定了影响桥墩受力的因素。由此，小组对基础版桥墩不断进行完善，研制出升级版的桥墩（见图7）。
而对于艺术中心，教师则鼓励学生从美学的角度，尝试利用3D打印技术，创意设计制作钱塘江上的第十一座桥（见图8）。
随着STEM理念下的“桥梁”校本课程不断升级，它不仅以“共享课程”的方式实现区域推广，更是借助网络互动平台向省内外辐射。STEM理念下的“桥梁”校本课程，促进了学生创新能力及动手实践能力的发展，学习方式的变革也促进了教师专业的发展，由此走出了一条“STEM课程”校本化实践之路。
（浙江省杭州市茅以升实验学校 310016）
【关键词】STEM；桥梁与工程；校本课程；学习方式
课程改革的实质并非仅在于课程内容的更新或教材的更换，重要的是重构一种与之前课程有本质差异的课程系统，其标志是学习方式的变革。作为一所以著名桥梁专家茅以升的名字命名的学校，以培养学生的核心素养为导向，以培育动手实践、合作探究、科学创新的精神为育人目标，借鉴STEM理念，重构课程内容，建设与实施“桥梁”校本课程，探索学习方式的变革。
一、缘起
茅以升实验学校自1993年创建至今，以“承茅老之德，育创新人才”为办学宗旨，以“文化育人，科技见长”为发展策略。在此办学思想引领下，学校以校名为线索，根植于原有的文化背景，厘清文化由来及其特点，自2000年起，便开始了以“桥梁”为核心的校本特色课程的探索、开发与建设。“桥梁”校本课程是以科技教育为连接点，意在架起基础性课程与拓展性课程之间的融通之桥，架起知识学习与动手实践之间的融合之桥。
（一）立足学校特色是深化课程改革的必然追求
“桥梁”校本特色是在学校人的共同努力下，从无到有，逐步走向成熟。2014年，“桥梁与工程体验课程”被评为浙江省义务教育精品课程。2015年，作为学校“五彩课程”体系中的重点课程，被列为凯旋教育集团共享课程，经过了华东师范大学基础教育改革与发展研究所专家团队的中期评估。其主要发展历程，如图1所示。
经调查结果显示，在该课程的引领下，学生的学习兴趣浓厚，学习积极性高涨，科学素养得以提升，人也变得更加自信、勇敢，对课程内容总体满意度较高。但调查也显示，学生对上课方式，尤其是上课时间的满意度有所下降（见图2）。教师在课程实施的过程中也发现，课程学习依旧局限于教材和传统课堂教学，缺乏与实际生活和社会实践的紧密联系。
“桥梁”课程满意度调查统计图
因此，学校须通过“桥梁”课程的再开发，改变学习方式，让学生在动手操作中提高学习兴趣，提升发现问题、分析问题、解决问题的能力，进一步培养学生的科学素养与实践创新能力。
（二）基于桥梁特色是落实核心素养培养的应然要求
随着课程改革的深入，国家教育部针对培养学生的“核心素养”印发了系列文件（见图3），进一步揭示了课程作为培养人的一种载体，需要与时俱进。由此，促使学校从一个全新的视角去审视“桥梁”校本课程，丰富课程内容，使学习方式更自主，学习时间更自由，项目设计更富创意，最终为提升学生核心素养服务。
STEM理念下的综合项目的学习，注重培育学生在日常生活中发现问题、分析问题、解决问题的能力，有利于实践能力、创新能力和适应未知社会的能力的培养。因此，学校以STEM理念下的“桥梁”课程建设和实施为切入点，开启了“桥梁”课程从全面铺开到质量提升的阶段，“桥梁与工程体验”课程全新亮相，创新了学校的科技品牌，促进了学校的内涵发展，以不断追求教育教学的有效增值。
二、“桥梁”课程的目标和课程架构
（一）课程目标
“桥梁与工程体验”课程是以国家课程为基础和参照点，以学校自编教材为基本内容的实践类活动课程。该课程以“桥梁”为载体，通过桥梁欣赏、资料收集、实地测量考察等活动，使学生了解桥梁的基本知识；能借助不同的材料，以自主或与他人合作的方式开展桥梁的创新设计和制作；在动手实践操作中，掌握捆、扎、拼、搭、焊等各种劳动技能。“桥梁与工程体验”课程的目标均指向三大素养的培养，即学习素养、科学素养、生活素养，旨在激发学生的创作兴趣，培养学生的科学探究能力、审美能力、团队协作能力及动手创造能力，感受“桥梁”所蕴含的文化精神。
（二）课程架构
依据“桥梁与工程体验”课程的目标，课程内容按学习领域构建，由此提出三大学习领域：基础认知、动手实践、创新拓展。
“桥梁与工程体验”课程是一个复杂的、系统的课程体系，课程之间、课程内容之间相互交叉，形成一个整体，主要包括构建课程体系的框架体系、教学研究、管理措施、多维评价（见图4）。
三、课程内容和课程特色
（一）课程内容
“桥梁与工程体验”课程的内容分为“桥之韵”“桥之彩”“桥之美”三个板块。“桥之韵”是学习板块，以“学习桥梁知识，挖掘桥梁文化，认识桥梁结构，创建心中的桥”为主要研究内容。学校按照学生的认知水平、技能水平以及知识体系分解为螺旋式上升的结构板块，构建了各个年级的教材体系，共12册120学时。“桥之彩”是活动板块，是结合不同年级的课程，以实践项目带动学习的方式，应用知识解决问题，促進学生对知识及技能的内化，同时鼓励学生探索桥梁背后的故事，激发学习兴趣。“桥之美”是延伸板块，安排在五、六年级开展，以小组合作探究的方式开展研究性学习，引导学生跨过有形之桥，感受无形之桥的魅力。
三个板块相互独立，各有侧重又相互交融。“桥之韵”重在培养学生的学习兴趣、动手能力、创造能力；“桥之彩”重在课程的多元整合，鼓励学生在实践活动中发展创新能力；“桥之美”则体现学生对课程的自主选择与拓展探究。
（二）课程特色
1.多学科融合的大课时设计
“桥梁”课程在全校开设，并通过共享课程向杭州凯旋教育集团内各学校（南肖埠小学、春芽实验学校、景华小学）进行辐射。2017年9月，在集团新一轮合作办学背景下，又从共享课程走向共创课程。学校引进了“STEM ”课程，与“桥梁”课程相结合，开发了“大课时”式学习项目，使课程的学习方式从传统的劳技学科课堂教学转变为多学科融合的新样态的课程实践。 《钱塘江上的桥》是“STEM ”校本课程的整合实践项目。学习内容涉及科学、劳技、数学等学科，还融合了艺术、信息、语文等学科。项目以80分钟为1课时，预设3个课时，充分体现了多学科融合的“大课时”设计思路。“大课时”的设计让学生有充分的时间进行学习，减少重复准备的时间，有利于学生提高注意力，提升学习效率。学习小组依据总目标来设定小组学习的项目目标，总目标更注重学生情感态度价值观的目标达成，项目目标则更侧重学生知识与技能、过程与方法的目标，在综合多门学科知识的基础上进行应用和拓展，提高学生的实践能力、动手能力、合作能力和创新能力。
2.以兴趣为导向的拼图式合作學习
拼图式合作学习是模拟拼图游戏的行为方式而建立起来的一种教学模式，就是将学习者划分为若干个学习小组，来学习同一主题的学习材料，然后将学习小组学习所得教授或分享给其他学习者。
以《钱塘江上的桥》为例，实践项目建立了根据学生的兴趣和特长自主选择的学习小组，即科学中心、技术中心、艺术中心和阅读中心（见图6）。拼图式合作学习开放了学生选择的权利，让学生能够基于自身的能力、兴趣爱好自主选择，利用兴趣带动学生的积极性，让他们获得成就感。同时，能够通过了解其他学习中心的设计与制作，逐步建立进入新的学习中心的信心。
不同的学习小组对应着不同的学习能力。科学中心注重学生的创造，通过动手设计、试错等过程获得相应的知识经验；技术中心注重学生设计探究方案的能力，认识与应用新器材的能力，能对结果做出相应解释；艺术中心则注重提升学生的审美能力、梳理文献的能力及动手实践操作能力；阅读中心既要注重学生对信息搜索、提取和归纳的能力，又要提升学生艺术化处理文本信息，以多种艺术形式展示成果的能力。由此可见，STEM理念下的拼图式合作学习，不同的学习中心需要具备的学习能力是不同的。每个学习中心犹如一块拼图，只有共同还原整个拼图，才能在小组目标达成的基础上落实总目标。
3.以生为本的开放性课堂
传统的课堂学习中，教师受时间制约容易压缩学生思考的时间，从而限制了大部分学生的思维发展。而在开放性的“STEM ”课堂中，教师的角色正逐步转变成“旁观专家”“干预专家”。
在学生遇到困难时，教师不急于给出解决方案，而是鼓励他们在观察、思考、试错的过程中提升解决问题的能力，做一个敢于退出的“旁观专家”。
基于课程适应与年龄特点，当学生自行解决问题进入瓶颈状态，教师应当找准契机，予以适当的干预，避免他们过度钻入“死角”，合理提高学习效率，做一个恰当融入的“干预专家”。
例如，科学中心在研制桥墩模型时，发现准备的杠铃片和哑铃没能压垮桥墩，无法测出桥墩的承重临界值。小组学生通过对已有数据的观察分析，尝试采用在桥墩上站人的方式来进行承重测试，即时获得了相应的结果，确定了影响桥墩受力的因素。由此，小组对基础版桥墩不断进行完善，研制出升级版的桥墩（见图7）。
而对于艺术中心，教师则鼓励学生从美学的角度，尝试利用3D打印技术，创意设计制作钱塘江上的第十一座桥（见图8）。
随着STEM理念下的“桥梁”校本课程不断升级，它不仅以“共享课程”的方式实现区域推广，更是借助网络互动平台向省内外辐射。STEM理念下的“桥梁”校本课程，促进了学生创新能力及动手实践能力的发展，学习方式的变革也促进了教师专业的发展，由此走出了一条“STEM课程”校本化实践之路。
（浙江省杭州市茅以升实验学校 310016）