何芳瑛

【摘要】? 本文探討STEAM理念如何與科學(xué)課堂教學(xué)的結(jié)合，以壓強(qiáng)教學(xué)為基礎(chǔ)，為有效融合STEAM課程理念，該案例嘗試以項(xiàng)目制教學(xué)為基礎(chǔ)，采用5-E教學(xué)模式，即參與、探究、解釋、詳細(xì)說(shuō)明、評(píng)價(jià)，將現(xiàn)有的課堂教學(xué)融入STEAM理念進(jìn)行調(diào)整，提高科學(xué)課和其它學(xué)科的融合度，從而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】? STEAM 5-E教學(xué)模式 壓強(qiáng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】? G632.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）23-021-02

一、STEM教育的定義

STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě)，其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用、解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。由此可見(jiàn)，生活中發(fā)生的大多數(shù)問(wèn)題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識(shí)來(lái)共同解決。

二、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的定義

根據(jù)研究目的，運(yùn)用一定的物質(zhì)手段，通過(guò)干預(yù)和控制科研對(duì)象而觀察和探索科研對(duì)象有關(guān)規(guī)律和機(jī)制的一種研究方法。目前，人們對(duì)利實(shí)驗(yàn)類(lèi)型的分類(lèi)，還缺少較系統(tǒng)的研究。按照實(shí)驗(yàn)的目的不同，可以把科學(xué)實(shí)驗(yàn)分為定性實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)和結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)手段（儀器、設(shè)備工具等）是否直接作用于被研究為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)可分為直接實(shí)驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)。

三、STEAM理念和科學(xué)課的結(jié)合

STEAM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的縮寫(xiě)，是基于問(wèn)題學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)、基于工程設(shè)計(jì)等方式將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)五門(mén)學(xué)科融合的教育。其本質(zhì)是在多個(gè)獨(dú)立的學(xué)科中建立一個(gè)橋梁，將多個(gè)學(xué)科找到融合點(diǎn)，為學(xué)生提供整體認(rèn)識(shí)世界的機(jī)會(huì)。在現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生所遇到的問(wèn)題往往是復(fù)雜的，光用一門(mén)學(xué)科知識(shí)很難解決。引導(dǎo)學(xué)生重新思考科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)的內(nèi)涵及他們之間存在的關(guān)系，把學(xué)習(xí)的零碎知識(shí)變成相互聯(lián)系、完整統(tǒng)一的整體，有助于學(xué)生對(duì)生活中的實(shí)際問(wèn)題的思考和解決。畢竟，學(xué)生最終面對(duì)的是一個(gè)完整的世界。而科學(xué)課與STEAM理念的結(jié)合相比其他學(xué)科有其優(yōu)勢(shì)，STEAM理念強(qiáng)調(diào)真實(shí)情景、親自動(dòng)手、思維邏輯、合作探究和分享評(píng)價(jià)，這與科學(xué)課程培養(yǎng)學(xué)生的方式和目的是一致的。

四、STEAM 視野下項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的建構(gòu)

在STEAM視野下將原有的科學(xué)課程利用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)進(jìn)行建構(gòu)，教師可以在現(xiàn)有教材中選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，比如本案例原來(lái)是壓強(qiáng)的教學(xué)，教師可以將壓強(qiáng)設(shè)計(jì)成貼近生活實(shí)際的課例，通過(guò)腳印尋人，這樣的項(xiàng)目化建構(gòu)不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣而且聯(lián)系生活實(shí)際，在科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)等進(jìn)行融合，對(duì)這個(gè)實(shí)際問(wèn)題的解決，提高學(xué)生的多種知識(shí)應(yīng)用的能力。

五、5-E教學(xué)模式

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)建構(gòu)過(guò)程中，選擇的課例以5-E教學(xué)模式為載體。5-E教學(xué)模式是由貝比提出。他將學(xué)習(xí)活動(dòng)分為5個(gè)階段：參與（engagement）、探究 （exploration）、解釋?zhuān)╡xplanation）、詳細(xì)說(shuō)明（elaboration）、評(píng)價(jià)（evaluation），強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式解決問(wèn)題，以小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)的建構(gòu)。

筆者在STEM教育理念的指導(dǎo)下進(jìn)行課堂實(shí)踐，總結(jié)了固有的教學(xué)流程：參與、探索、解釋、評(píng)價(jià)、應(yīng)用，該模式更好地體現(xiàn)了“學(xué)”為中心的理念。

參與：教師創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，提供對(duì)學(xué)生具有潛在意義的學(xué)習(xí)材料，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)情境中的現(xiàn)象提出問(wèn)題，引發(fā)思考，聯(lián)系已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，暴露出前概念中存在的問(wèn)題，積極參與研究學(xué)習(xí);

探索：在自主探索環(huán)節(jié)中可以利用調(diào)查，實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)品制作等方法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行建模，將數(shù)學(xué)工具合理的應(yīng)用，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴積極思考可能解決問(wèn)題的方案和方法，聯(lián)系工程和技術(shù)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施，組內(nèi)進(jìn)行交流討論，在實(shí)施過(guò)程中不斷的改進(jìn);

交流：本環(huán)節(jié)學(xué)生可以用多種方式進(jìn)行表達(dá)和闡述，尤其重在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和對(duì)現(xiàn)象的分析、概括，盡可能用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，解釋實(shí)驗(yàn)原理等。在交流中強(qiáng)調(diào)的是取長(zhǎng)補(bǔ)短，提取精華;

評(píng)價(jià)：評(píng)價(jià)其實(shí)滲透在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，并不獨(dú)立存在。生生評(píng)價(jià)，組間交流能深化對(duì)概念的理解，本過(guò)程需要強(qiáng)調(diào)生生評(píng)價(jià)的重要性。教師也需要準(zhǔn)備問(wèn)題庫(kù)，對(duì)學(xué)生的交流展示進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，重在概念知識(shí)的應(yīng)用;

應(yīng)用：將所學(xué)的內(nèi)容活學(xué)活用，通過(guò)產(chǎn)品制作和綜合實(shí)踐報(bào)告來(lái)反饋。最好能聯(lián)系生活實(shí)際，將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移，應(yīng)用到解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中。聯(lián)系生活實(shí)際解決更多的問(wèn)題。

六、5-E教學(xué)模式下的壓強(qiáng)教學(xué)案例

在5-E教學(xué)模式下對(duì)項(xiàng)目化課程進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，完成最終的知識(shí)構(gòu)建，我們以壓強(qiáng)第一課時(shí)為例，闡述在該課例中，五個(gè)環(huán)節(jié)如何環(huán)環(huán)相扣，整個(gè)課例將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)有機(jī)的融合在里面。

1.參與階段

該階段的活動(dòng)目的在于吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的興趣，使他們能夠親身參與到課堂中，幫助學(xué)生獲取記憶中的已有知識(shí)，將現(xiàn)有知識(shí)和已有知識(shí)發(fā)生聯(lián)系。本課例采用生活真實(shí)情境引入，激發(fā)對(duì)學(xué)生已有知識(shí)的回顧，激發(fā)學(xué)生努力的解決問(wèn)題的渴望。

2.探究階段

該階段給學(xué)生留有足夠的思考、設(shè)計(jì)、調(diào)查的時(shí)間，教師提供材料并進(jìn)行引 導(dǎo)。學(xué)生可團(tuán)隊(duì)協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)探索建立起科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)及其它學(xué)科之間的聯(lián)系，即STEAM所提倡的做中學(xué)的過(guò)程。

學(xué)生1：通過(guò)測(cè)量腳長(zhǎng)，判斷人的身高，從而確定同學(xué)。

方案1：通過(guò)測(cè)量腳印的長(zhǎng)度，將這個(gè)長(zhǎng)度（L）乘以身高和腳長(zhǎng)的比值（K）求出身高（H）即：H=KL

學(xué)生2：通過(guò)測(cè)量腳印面積，判斷人的身高來(lái)判斷

方案2：對(duì)于不規(guī)則的腳印，采用數(shù)格子的方法，將腳印拓印在保鮮薄膜上，然后放在方格紙上，數(shù)出格子數(shù)乘以每一個(gè)格子的面積，就是腳印的面積，然后估算每位同學(xué)的腳印面積。

學(xué)生3：通過(guò)腳印的深淺，判斷人的體重，來(lái)確定同學(xué)

方案3：通過(guò)腳印的深淺，找到一些和體重的關(guān)系，來(lái)確定同學(xué)。

3.解釋階段

該階段學(xué)生將對(duì)他們的探索和探究進(jìn)行分析和解釋?zhuān)瑴贤ɡ斫猓治隹赡苄苑桨?。他們澄清自己的理解發(fā)現(xiàn)，以多種方式進(jìn)行交流。

小組學(xué)生對(duì)方案1的分析：

根據(jù)七上年級(jí)的一個(gè)探究活動(dòng)，身高和腳長(zhǎng)的比值在6.8-7之間，經(jīng)過(guò)測(cè)量腳印長(zhǎng)度為25厘米，所以身高為170厘米-175厘米。但是在這個(gè)區(qū)間內(nèi)的學(xué)生比較多，很難鎖定一個(gè)人。

小組學(xué)生對(duì)方案2的分析：

根據(jù)數(shù)格子法，計(jì)算出腳印的面積大概235平方厘米，同樣但是在這個(gè)區(qū)間內(nèi)的學(xué)生比較多，而且腳印的面積很難精確測(cè)量，數(shù)格子法誤差較大，很難鎖定一個(gè)人。

小組學(xué)生對(duì)方案3的分析：

腳印的深淺和體重有關(guān)，但是不知道具體的關(guān)聯(lián)，方案不夠完整。

腳印的深淺的確與體重大小有關(guān)，那是不是體重越大腳印就越深？提出疑問(wèn)：壓力的作用效果不僅與壓力大小有關(guān)？課本實(shí)驗(yàn)探究：壓力作用效果與哪些因素有關(guān)，抽象概括（領(lǐng)悟）：壓力作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)，壓強(qiáng)的概念，腳印的深淺。

4.詳細(xì)說(shuō)明階段

該階段學(xué)生將鞏固并擴(kuò)展剛剛獲取的科學(xué)概念，通過(guò)修改方案或?qū)嶒?yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：用刻度尺測(cè)出腳印的平均深度為1.5厘米，然后各小組用小釘?shù)史旁谕瑯拥纳惩辽希谛♂數(shù)噬戏派弦淮涡员?，往里面加水，通過(guò)連續(xù)變化壓力直到小釘?shù)蕸](méi)入沙土中的深度和腳印深度相同。利用臺(tái)秤稱(chēng)出質(zhì)量求出壓力，利用F實(shí)/S釘=F人/S腳求出人的體重。

5.評(píng)價(jià)階段

評(píng)價(jià)是學(xué)習(xí)環(huán)中的重要環(huán)節(jié)。但不是一個(gè)特定的階段，它貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。 在“5-E”模式中，評(píng)價(jià)是由教師、學(xué)生共同完成。它不但要求對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。而且要求對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。

通過(guò)學(xué)生數(shù)據(jù)的記錄，通過(guò)EXCEL的數(shù)據(jù)處理，完成了學(xué)生體重的估算，發(fā)現(xiàn)是一位體重在88千克左右的同學(xué)，最后通過(guò)體重的估計(jì)我們鎖定了這位同學(xué)。

在這五個(gè)階段中，學(xué)生和教師都有明確的分工，教師作為引導(dǎo)者，指引學(xué)生針對(duì)具體內(nèi)容提出有待探索的問(wèn)題，進(jìn)而開(kāi)展研究，學(xué)生通過(guò)研究經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)對(duì)問(wèn)題做出拓展性的理解。本課例通過(guò)壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)，結(jié)合數(shù)學(xué)，工程，技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，解決腳印找人的實(shí)際問(wèn)題。在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中，可以開(kāi)始嘗試將STEAM教育理念滲透在教育教學(xué)過(guò)程中。

[ 參? 考? 文? 獻(xiàn) ]

[1]李崎穎，等.STEM視角下的初中科學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐研究[J].中國(guó)教育信息化，2016（12）.

[2]李楊.STEM教育視野下科學(xué)課程建構(gòu)[D].金華：浙江師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.