近年来，我国科技教育事业蓬勃发展，科普场馆在中小学科普教育中发挥着重要作用。本文以合肥市科技馆“火星计划”创客集训课程为例，阐述结合当下社会热点与学生需求，基于PBL教学方法，融入STEM教育理念的课程开展思路与过程，探讨科普场馆如何助力中小学科学教育的拓展，培养学生综合实践能力。本项目的成功实施，验证了PBL与STEM的融合在科普教育中的优势与可行性，让学生在自主探究实践中对宇宙探索有了更加深入的认识与思考。

课程定位

“火星计划”属于短期集训课程，共5次课，每次课程120分钟，学生化身为国家航天局的科学家与工程师，分步制订火星登陆计划。从承载梦想的火箭开始，到火星基地沙盘设计制作，一步步完成挑战，感受科学与工程的魅力，感受我国航空航天技术的迅猛发展，增强学生的民族自豪感。课程的受众为小学5—6年级学生，他们已具备一定的观察、分析、综合、推理、概括能力及抽象思维能力。通过问题式项目探究实验，更容易提升学生的学习兴趣，帮助学生更好地了解宇宙相关知识及航空航天技术的发展。

课程目标

科学知识目标：了解火星的基本情况；了解物体可以对一定距离以外的物体产生作用（万有引力）；理解热、电、光都是能量的形式，在一定情况下能量可以相互转换；理解作用力与反作用力是成对出现的；了解积木式编程，并能够编写一段简单的程序；了解技术是人们改造周围环境的方法，是人类能力的延伸。

科学探究目标：了解分析、综合、比较、抽象、概括、推理等思维方法，发展学生学习能力、思维能力、实践能力和创新能力。

科学态度目标：对自然现象保持好奇心和探究热情，乐于参加观察、实验、制作、调查等科学活动，并能在活动中克服困难；善于从不同角度思考问题，学会尊重他人，与他人合作，积极参与交流和讨论；勇于修正与完善自己的观点。

科学、技术、社会与环境目标：通过了解航空航天技术的发展，了解科学技术对人类生活方式和思维方式的影响；了解社会需求是推动科学技术发展的动力。

课程内容

课程基于PBL教学方式，运用情境教学法、讨论法、任务驱动法，结合多媒体、角色扮演、比赛、动手制作、作品展示与汇报等多种手段，融入科学、技术、工程、数学多重领域的知识与技能，引导学生分组合作、主动学习、多角度思考、自主设计、解决问题，打造有趣味、有深度、有创意的综合实践类创客课程。与传统教学方式相比，本课程坚持“以教师为主导，以学生为主体”，真正将课堂还给学生。

主题引入

基本内容：通过观看火星题材视频，激发学生的学习兴趣。教师让学生扮演国家航天局的科学家与工程师，通过设置一系列问题，引导学生分步制订火星登陆计划。这些问题，也是每节课学生需要探究和解决的中心问题。

教学分析：学生对火星的了解大多来自于影视作品，其想象中的火星登陆计划往往比较片面，甚至会出现违背科学常识的错误，教师需要引导学生将计划分解成几步，每步设置1个问题，围绕问题展开探究与实践，从火箭发射到火星基地规划，一步步完成火星登陆计划。

制订方案

基本内容：启发学生思考何时、何地发射火箭，如何保护火星探测器在火星表面着陆时不会被撞坏，火星车需要具备什么功能等问题。学生分组，并配发笔记本电脑，教师指导学生利用电脑搜索火星相关资料，引导学生分工合作，整理资料，进行小组内部讨论，提取有用信息，按照教师提出的问题制订火星登陆初步计划。

教学分析：学生搜索资料及梳理资料的能力参差不齐，教师需要根据各个小组的进展，适度提供帮助，及时纠正不准确的资料。制订方案这一步骤会在探究实践与交流分享之后进行修改完善。

探究实践

基本内容：将火星登陆计划分解成4个中心问题，分别进行探究实践。①“如何利用水发射火箭？”引导学生观察长征5号系列运载火箭，体验气球的反冲实验，分析火箭的工作原理，并根据反冲原理结合网络资源，设计制作水火箭。②“如何用最轻便的装置保护鸡蛋从10米高空自由下落到地面而不会破碎？”引导学生利用教师提供的塑料袋、泡沫、纸杯、气球等材料做预实验，通过上网查询，设计护蛋装置的结构，选择材料进行制作，进行落蛋挑战赛。③“火星车应具备哪些功能才能执行你的火星任务？”引导学生通过绘画方式将火星车设计图展现出来，再利用mBot机器人套件及编程软件实现基本功能，并进行火星车采矿比赛。④“在考虑经济成本，保障科研与生活的情况下，你会设计怎样的火星基地？”引导学生了解火星表面的恶劣条件，寻求解决方法，并利用教师提供的沙盘等材料，将火星基地的设计模型展现出来。

教学分析：这个阶段的学生想象力比较强，但往往天马行空不着边际，需要教师根据不同小组的特点正确引导，但不能过分干预，限制学生的想象。

成果展示与交流

基本内容：根据每节课的中心问题与探究实践成果，小组分别进行成果展示，学生可提出质疑，每位同学都可以在课上或者课下搜集证据，证明自己的观点或者提出新的质疑。通过不断地讨论、质疑、搜集证据及实验的方式寻求每个中心问题的最佳解决方案。

教学分析：学生对于探究实践的结果分析往往不够全面、不够深刻，需要教师引导学生从多方面、多角度分析问题。在学生提出质疑后，教师需要引导学生搜集证据或者设计实验进行探究分析，解决问题。

反思与修正

基本内容：学生和教师在项目过程中需要针对各个环节进行反思，包括学习内容、探究和项目执行的有效性、项目成果的质量、项目中遇到的问题及解决方案。从反思中得到反馈，从而不断修正和完善自己的作品。

教学分析：通常学生做完一件事之后，不能及时自我反思，需要教师在每次课程的末尾，引导学生对自己的探究实践项目成果进行评估及反思，根据课堂交流与讨论的情况及教师提出的建议，在课下进行修正。

课程亮点

以教师为主导，以学生为主体

本课程突出体现了“以教师为主导，以学生为主体”的教学原则，坚持把课堂还给学生，让学生充分发挥他们的主观能动性，鼓励学生大胆想象，敢于质疑。但想象与质疑并不是无序的、不着边际的，课堂与课程仍然是在教师的精心编排下，有序、有目的、有方向地进行。教师将教学内容形成问题链、项目链，引导学生自主搜集资料，提取有用信息，根据教师的提示一步一步解决实际问题。

基于PBL教学方式，融入STEM教育理念，综合运用多种教学方法与手段

本课程基于PBL教学方式，创造真实情境，极大地调动了学生的主动性与积极性。将STEM教育理念所包含的科学、技术、工程、数学领域知识融入到每个中心问题的项目实践中，运用情境教学法、讨论法、任务驱动法，结合多媒体、角色扮演、比赛、动手制作、作品展示与汇报等多种手段开展教学，保持学生的学习热情，培养学生的综合能力。

结合时下热点，迎合学生口味

随着电影《流浪地球》热映，越来越多的人关注地球以外的浩瀚宇宙。“火星计划”课程结合热点，更能激发学生的好奇心与学习兴趣。同时，也能培养学生探索未知与解决问题的积极态度。课程结合中国航天成就，增强学生的民族自豪感，坚定中国梦信念。■