鄭賢文

摘要：STEM教育是現(xiàn)今教育研究的熱點(diǎn)。從跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性三個(gè)STEM視角分析美國科學(xué)教材Science Fusion 五年級第十二單元《力和運(yùn)動》，希望我國編寫STEM教材時(shí)能夠注重跨學(xué)科性，注重體驗(yàn)性，編寫真正的STEM教材。

關(guān)鍵詞：STEM;科學(xué)教育;教材研究;

前言

STEM教育是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡稱。進(jìn)入21世紀(jì)后，美、英、日國等國正在火熱地進(jìn)行STEM教育研究和實(shí)踐。而我國的STEM教育研究較落后。筆者觀察到中美STEM小學(xué)科學(xué)教材有著諸多差異，不禁想到能否分析美國教材，取其精華用于國內(nèi)，幫助我國STEM教材的編制和發(fā)展。

一、教材簡介

教材選自美國科學(xué)教材Science Fusion 五年級的最后一單元——第15單元Forces and Motion（力和運(yùn)動）。[1]

結(jié)構(gòu)上看，本單元屬物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，是四年級最后一單元Motion（運(yùn)動）的深化。本單元在學(xué)生了解運(yùn)動和速度的前提下解答了使物體發(fā)生運(yùn)動、產(chǎn)生速度的因素，即“力”。

內(nèi)容上看，本單元共6節(jié)課。兩節(jié)教授知識，第一課“什么是力？”第五課“什么是牛頓定律？”;兩節(jié)探究課，第三課“力是怎么使物體運(yùn)動的？”，和第四課“什么是平衡力和非平衡力？;一節(jié)STEM課“橄欖球安全頭盔”;還有一節(jié)資料卡，讓學(xué)生感受安全工程師這份職業(yè)。

二、教材分析

余勝泉教授認(rèn)為：STEM教育應(yīng)具備的核心特征是：跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性。[2]筆者將從中選取幾個(gè)本單元中較為凸顯的特征進(jìn)行分析。

（一）跨學(xué)科

STEM教育是一種新的教學(xué)理念，它通過跨學(xué)科的方式綜合運(yùn)用四大學(xué)科的相關(guān)知識，以使學(xué)習(xí)者解決問題。教科書第707頁底下有個(gè)活動希望學(xué)生根據(jù)給的力和速度的數(shù)據(jù)繪制一個(gè)圖表。這個(gè)對數(shù)據(jù)處理的過程涉及到了數(shù)學(xué)知識與技能。書第710和711頁是一個(gè)名為“去火星吧！”的專題。這個(gè)專題從力的角度，尤其是平衡力和重力，將三級火箭的原理進(jìn)行了簡單地說明。其中顯然脫離不了技術(shù)與工程兩個(gè)領(lǐng)域。

（二）趣味性

一本教材編寫得再好，缺少趣味就很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，知識的內(nèi)化和建構(gòu)就無從談起。本教材在趣味性上讓人印象深刻。首先，從本單元第一頁起幾乎每一頁都在向?qū)W生提問。如單元首頁“我想知道為什么”一欄寫著“為什么賽車在比賽的時(shí)候要更換輪胎好幾次？”這是生活中可能碰到卻沒注意的問題，問題解決的成就感能給學(xué)生帶來學(xué)習(xí)欲望。其次，教材中的圖片充滿趣味性。瀏覽教科書到這一部分畫風(fēng)突轉(zhuǎn)，從貼近生活的科學(xué)風(fēng)轉(zhuǎn)為漫畫風(fēng)格。

（三）體驗(yàn)性

在教科書配套教材中可以看到本單元主要的探究活動有5個(gè)。其中主要以驗(yàn)證型STEM教學(xué)為主，希望學(xué)生經(jīng)歷驗(yàn)證過程。這種驗(yàn)證型的教學(xué)是以學(xué)生為主體開展的，教師只需指導(dǎo)便可。作為一種支架式教學(xué)，學(xué)生利用教材可以自己做，自己玩，發(fā)展動手能力和解決實(shí)際問題的能力。如“力是怎樣造成運(yùn)動的？”活動中，明確學(xué)生要探究問題——給出材料清單——注意事項(xiàng);可以感受到編寫者對于學(xué)生能獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)下了一番苦工。

三、對我國STEM教材編寫的啟示

（一）編制真正的STEM教材

美國教材對于STEM課程有明顯體現(xiàn)，每節(jié)課涉及的STEM領(lǐng)域都會明確標(biāo)注出來。而現(xiàn)行的人教版、科教版、蘇教版等個(gè)版本的小學(xué)科學(xué)教材中對STEM的課程只是淺嘗輒止，沒有清晰地表明哪節(jié)課是STEM課以及又涉及STEM中的哪些領(lǐng)域。沒有真正的STEM教材又談何STEM課，談何培養(yǎng)學(xué)生的STEM能力呢？

（二）教材編寫要注重跨學(xué)科性

STEM教育理念最重要的特征就是跨學(xué)科性，單一學(xué)科的知識與技能不足以滿足學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問題的需要。“橄欖球安全頭盔”一課是在學(xué)生通過之前學(xué)習(xí)知道常見的力、理解平衡力并初步了解速度和力的關(guān)系及力、質(zhì)量和加速度的關(guān)系的前提下進(jìn)行工程和技術(shù)領(lǐng)域的拓展和綜合，從材料和功能的角度對安全頭盔進(jìn)行分析。而我國現(xiàn)行教材卻以科學(xué)為主，不是單純的科學(xué)課就是以科學(xué)為核心的所謂的“STEM”課或是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)相互割裂的課。

（三）教材編寫要注重學(xué)生體驗(yàn)

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的親歷和體驗(yàn)，希望學(xué)生在動手、動腦的過程中發(fā)展知識，解決問題。Science Fusion這套教材有專門的配套掛圖指引學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐探究。每一個(gè)活動都是和學(xué)習(xí)的單元有關(guān)，并有開展建議。學(xué)生可以根據(jù)掛圖上的步驟自己制作一個(gè)產(chǎn)品或進(jìn)行一次試驗(yàn)。希望我國的STEM教材編寫時(shí)能夠考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] John "Jack" J. Lynch，Jr.. Science Fusion G5 [M]. Houghton Mifflin Harcourt，2012：：697 -740.

[2] 余勝泉，胡翔. STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J]. 開放教育研究，2015，21（04）：13-22.