STEM 課程案例撰寫

“F1 in Schools”是全球參與國家最多且最著名的青少年綜合科技創(chuàng)新競賽項(xiàng)目，它借助F1賽車之世界頂尖的科技理念、充滿激情的運(yùn)動精神和系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度，改變著青少年對STEM（Science科學(xué)、Technology技術(shù)、Engineering工程、Arts藝術(shù)、Mathematics數(shù)學(xué)）課程的認(rèn)知和學(xué)習(xí)方法，并由此吸引著全球越來越多的學(xué)校和青少年參與此活動。學(xué)生們使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）及計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）軟件來進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作、設(shè)計(jì)、分析、制造、測試并最終進(jìn)行賽車實(shí)地比賽。F1 in Schools在我國起步較晚，2014年才有第一所學(xué)校參加賽事，在全世界38支隊(duì)伍中排名第33名。

STEM 案例分析

“F1 in Schools”項(xiàng)目優(yōu)勢：“F1 in Schools”項(xiàng)目能鍛煉學(xué)生全方位的能力。

物理知識

在設(shè)計(jì)賽車的過程中，同學(xué)們主要運(yùn)用到物理知識的重心、空氣阻力、流體力學(xué)、材料科學(xué)等。想要設(shè)計(jì)出足夠優(yōu)秀的賽車，必須牢固掌握這些知識。

溝通與團(tuán)隊(duì)合作

作為一支車隊(duì)，每一位成員必須做好自己的本職工作。除此以外，有些任務(wù)還需要團(tuán)隊(duì)的配合，溝通順暢、配合默契的車隊(duì)才會取勝。車隊(duì)經(jīng)理還會受到領(lǐng)導(dǎo)能力、臨場應(yīng)變能力和組織計(jì)劃能力等方面的考驗(yàn)。

演講力

比賽不單單是比賽車的速度，而是考核學(xué)生的全方位能力，團(tuán)隊(duì)演講和評委問答這兩個環(huán)節(jié)將展現(xiàn)學(xué)生的綜合實(shí)力。

解決實(shí)際問題的能力

在車隊(duì)準(zhǔn)備與比賽的過程中，會面臨各種各樣的問題：經(jīng)費(fèi)、設(shè)計(jì)、制作等。就算做出一輛車，還會遇到賽車的成績并不理想的情況。如何很好地處理各種意外便是學(xué)生們最大的挑戰(zhàn)之一。

學(xué)會利用高科技工具的能力

在整個賽程中，制作賽車需要使用Inventor 3D制作軟件，模擬風(fēng)洞測試需要Flow Design軟件，車身加工需要使用CNC數(shù)控機(jī)床，前翼及尾翼的制作需要使用3D打印機(jī)，賽車組裝完成后還要進(jìn)行實(shí)際風(fēng)洞測試，展臺布置的宣傳海報(bào)則需要使用Illustrator進(jìn)行平面設(shè)計(jì)。一個流程下來，學(xué)生們對這些高科技工具的使用會非常熟練。目前學(xué)生們已經(jīng)能熟練使用123D Design或者Autodesk Inventor進(jìn)行賽車的設(shè)計(jì)，并用Flow Design對設(shè)計(jì)成型的賽車進(jìn)行模擬風(fēng)洞測試，然后根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)一步修改賽車設(shè)計(jì)。同時(shí)，學(xué)生們也學(xué)會了使用各種軟件制作宣傳海報(bào)，并設(shè)計(jì)出了他們車隊(duì)的隊(duì)徽和專用隊(duì)服。學(xué)生們借助“F1 in Schools”項(xiàng)目平臺，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)頂尖的科技理念、運(yùn)動精神和系統(tǒng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虘B(tài)度，也希望越來越多的同學(xué)能參與到這個活動中來。

STEM課程案例論證

STEM課程的運(yùn)用實(shí)施。平和第一階段探索STEM教育的跨學(xué)科學(xué)習(xí)融合，第二階段探索STEMx，并逐步拓展為STEM + CASH。STEM課程關(guān)鍵在于如何因地制宜、因校制宜地將師資、課程、空間、時(shí)間進(jìn)行有機(jī)融合。通過探索，平和建立了STEM課程實(shí)施的“四合一”保障機(jī)制，即STEM師資、課程、學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)時(shí)間的融合，確保STEM課程有效實(shí)施。第一，STEM師資專業(yè)化。目前，平和有專任STEM教師4人。近年通過內(nèi)培外引，已基本形成一支對內(nèi)可以連接相關(guān)學(xué)科，對外可以連接高校、科研院所、企業(yè)的STEM教師隊(duì)伍；第二，STEM 課程。目前，平和借助于豐富的高校資源、科研院所及企業(yè)資源，探索建構(gòu)“啟蒙——體驗(yàn)——敘事與認(rèn)知——生涯規(guī)劃”課程體系；第三，學(xué)習(xí)空間。包括教室、實(shí)驗(yàn)室及電子科技大學(xué)眾創(chuàng)空間，以及科技館、博物館等非正式學(xué)習(xí)空間；第四，時(shí)間保障。平和利用每周三下午全校選課走班實(shí)施STEM課程，相關(guān)STEM社團(tuán)利用線上平臺基于PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí)可以延展到其他時(shí)間學(xué)習(xí)。

STEM 課程自我評價(jià)

把握由來——激發(fā)創(chuàng)新自信及創(chuàng)新教育自信

中華民族從來不缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，但近年來國人好像越來越缺乏創(chuàng)新自信，社會各界也缺乏對創(chuàng)新教育的等待和包容?；厮輾v史，《詩經(jīng)》的“如切如磋、如琢如磨”、墨家的工匠精神、中國古代四大發(fā)明等，無一不是長期基于實(shí)踐探索的創(chuàng)新成就。改革開放以來，國家在各方面培養(yǎng)了很多卓越的創(chuàng)新創(chuàng)造人才。在高中新課程改革中，STEM課程不僅是基于傳統(tǒng)課程體系的重要補(bǔ)充和拓展，更是培養(yǎng)“高精尖缺”未來戰(zhàn)略人才的重要載體。基于此，我們充分利用資源，激發(fā)團(tuán)隊(duì)自信，相信我們可以在基于STEM課程的創(chuàng)新教育方面有所作為。

堅(jiān)守本來——意義與價(jià)值

堅(jiān)守STEM課程的跨學(xué)科、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性等核心特征，堅(jiān)守STEM課程基于學(xué)科間整合的意義與價(jià)值，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，注重以下七方面：第一，學(xué)生積極主動參與；第二，基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)；第三，運(yùn)用科學(xué)探究過程和工程設(shè)計(jì)過程；第四，合作與團(tuán)隊(duì)工作；第五，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決實(shí)際問題；第六，連接抽象知識與現(xiàn)實(shí)生活；第七，靈活遷移、應(yīng)用知識解決真實(shí)世界的問題。

吸收外來——學(xué)習(xí)與借鑒

平和從2014年5月開始與美國教育聯(lián)合會合作，學(xué)習(xí)、借鑒美國STEM課程體系，通過每月一次與來自美國不同學(xué)區(qū)的STEM課程專家進(jìn)行 PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，與專家進(jìn)行交流互動，系統(tǒng)了解、學(xué)習(xí)STEM課程的架構(gòu)、體系建設(shè)、評價(jià)等，為后續(xù)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，逐步搭建平和STEM課程隊(duì)伍、課程體系及評價(jià)體系。

開創(chuàng)未來——內(nèi)化與實(shí)踐

STEM 課程目標(biāo)

助力培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來所必需的核心素養(yǎng)，及勝任未來復(fù)雜環(huán)境的基礎(chǔ)能力。

STEM 課程內(nèi)容框架

STEM 課程內(nèi)容框架，構(gòu)建“啟蒙、體驗(yàn)、認(rèn)知、生涯規(guī)劃”系列化的STEM 課程框架，并構(gòu)建校本課程、級本課程、班本課程、生本課程體系，形成學(xué)生STEM 學(xué)習(xí)課程群。

STEM 課程開發(fā)與實(shí)施原則

平和 STEM 課程開發(fā)與實(shí)施的四個適切性：第一，適切于學(xué)生未來發(fā)展的需要；第二，適切于課程資源及保障支持體系；第三，適切于高中新課程改革和新高考改革；第四，適切于教、學(xué)、育。

STEM 課程實(shí)施保障機(jī)制

STEM 教育產(chǎn)生背景的復(fù)雜性致使其在目標(biāo)、領(lǐng)域、實(shí)踐及評價(jià)方面的含義非常廣泛。

STEM 課程評價(jià)

對學(xué)生而言，按照“情感、態(tài)度、團(tuán)隊(duì)、溝通、批判性思維、創(chuàng)意創(chuàng)新”六個基本維度進(jìn)行評價(jià)，不止重視結(jié)果，更重視過程。對教學(xué)團(tuán)隊(duì)而言，重在評價(jià)如何成為學(xué)生學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)師和學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革的規(guī)劃師。

結(jié)語

平和在探索 STEM 課程的過程中尚有許多困惑：第一，國家層面缺少頂層設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)；第二，教師缺少STEM課程實(shí)施理念、方法與工具及主動適應(yīng)的意識；第三，學(xué)校缺少能完成STEM教學(xué)的教師，也缺少培訓(xùn)STEM教師的課程；第四，缺少適合學(xué)生的普及型STEM課程，也缺少評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而缺少出口；第五，社會缺乏對STEM課程體系完備的支持體系；第六，教育行政部門尚需進(jìn)一步解放思想并加大投入力度，比如資金、人力。平和的STEM實(shí)踐仍然處于起步階段。下一步既要把握住STEM教育看得見、摸得著的部分，更要探索STEM教育看不見、摸不著的規(guī)律、方法及路徑。