張潔瑩（廣東省廣州市越秀區(qū)東山培正小學(xué) 510230）

STEM教育課程是學(xué)生在問題或任務(wù)的驅(qū)動下，以項目學(xué)習(xí)方式開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的一種課程形式。STEM教育以提升學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新實踐能力為目標(biāo)，通過科學(xué)探究、技術(shù)應(yīng)用、工程設(shè)計與制作、數(shù)學(xué)應(yīng)用等活動開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)。其中，科學(xué)探究是STEM教育課程學(xué)習(xí)的根本?？茖W(xué)探究活動為課程學(xué)習(xí)和問題解決提供事實、數(shù)據(jù)等證據(jù)或依據(jù)，學(xué)生在探究結(jié)果的幫助和指導(dǎo)下，有依據(jù)地完成任務(wù)和尋找解決問題的辦法，形成問題解決和項目學(xué)習(xí)的思維與行為習(xí)慣。

一、課程設(shè)計背景

2016年，我國發(fā)布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，明確指出我國學(xué)生發(fā)展應(yīng)具備人文底蘊、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新等能適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力。要培養(yǎng)這些品格和能力，需要綜合各學(xué)科知識，以解決真實問題為目標(biāo)與手段，讓學(xué)生在問題解決中創(chuàng)造性地把所學(xué)知識應(yīng)用于實踐。STEM教育課程形式能較好地實現(xiàn)這一過程。

英國科學(xué)技術(shù)史專家李約瑟曾在研究中國科學(xué)技術(shù)史過程中提出一個問題：“為什么近代科學(xué)沒有產(chǎn)生在中國？”他非常贊賞我國古代的四大發(fā)明，認(rèn)為它們是中國古代文明高度發(fā)展的象征。不過，四大發(fā)明只是技術(shù)，不是科學(xué)。比如，指南針指示方向，是一種技術(shù)；而指南針為什么能指示方向？當(dāng)中的原理是什么？有什么科學(xué)規(guī)律？我們卻沒有找到明確答案。但答案背后的原理和規(guī)律才是科學(xué)。

科學(xué)探究活動是探索科學(xué)規(guī)律、獲取科學(xué)知識的有效途徑，是培養(yǎng)科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度的基本載體，對培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新實踐能力具有重要作用?；诳茖W(xué)探究的STEM教育課程的設(shè)計，不僅關(guān)注知識的獲取，還更關(guān)注思維與能力習(xí)慣的培養(yǎng)與形成過程，對形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、提升學(xué)習(xí)能力具有一定的實踐意義。

二、科學(xué)探究與STEM教育課程的關(guān)系

STEM教育課程主張以解決真實問題為內(nèi)容主體，組織學(xué)生圍繞真實情境中的主題開展實踐性活動，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識和方法來解決實際問題。

解決問題之前首先要提出問題?！盀槭裁匆岢鲞@個問題”比“提出問題”更重要，它對問題的解決具有推動作用。問題的依據(jù)越清晰有力，對問題解決越積極有效?？茖W(xué)探究可以為問題的提出提供科學(xué)、有力的證據(jù)。

問題解決需要應(yīng)用相關(guān)的知識，因此在解決問題前需要做好相關(guān)知識的準(zhǔn)備。研究表明，探究學(xué)習(xí)是目前公認(rèn)較好的知識學(xué)習(xí)方式。

工程設(shè)計是STEM教育課程中的主要活動內(nèi)容之一。在問題的引領(lǐng)下，學(xué)生經(jīng)歷“設(shè)計—實施—檢驗—修正—再實施—再檢驗—再修正”等過程，對設(shè)計的思考與實施方法的選定都來源于問題提出的依據(jù)。這些依據(jù)可以是事實，也可以是規(guī)律或現(xiàn)象，可以通過開展調(diào)查、觀察、實驗等形式的探究活動來獲得。

總而言之，科學(xué)探究伴隨STEM教育課程學(xué)習(xí)中，是STEM教育課程學(xué)習(xí)的根本活動，是STEM教育課程中的一個根本特征?？茖W(xué)探究為問題的提出提供事實依據(jù)，為問題解決提供科學(xué)依據(jù)或參考思路。

三、基于科學(xué)探究的STEM教育課程的設(shè)計及實施

科學(xué)探究的常用方法包括：調(diào)查法、實驗法、觀察法、比較法等，根據(jù)問題的不同，可開展不同形式的探究活動。具體操作形式有以下幾種：

1.圍繞問題的提出開展調(diào)查研究

教師為問題的提出進(jìn)行可行性分析，獲得問題提出的依據(jù)。以《垃圾分類》項目為例。在提出“垃圾分類中需要解決什么問題”前，學(xué)生經(jīng)歷了兩次重要的調(diào)查研究活動：（1）我們每天產(chǎn)生多少垃圾？從活動中，學(xué)生獲得了家庭的垃圾產(chǎn)生量，進(jìn)而計算出廣州城市垃圾日產(chǎn)生量，由此引發(fā)了對垃圾處理的思考。（2）垃圾分類中存在什么問題？通過開展“比較各種垃圾的處理方法”活動，學(xué)生總結(jié)出“垃圾分類”是最佳的垃圾處理方案。但從每天垃圾的產(chǎn)生量及日常觀察中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)垃圾分類的實效不佳，由此引發(fā)了對垃圾分類中存在哪些困難與問題等的思考。

學(xué)生經(jīng)歷兩次調(diào)查活動后，充分認(rèn)識到垃圾分類的緊迫性及重要性，明確了垃圾分類的重要意義，提高了開展及推進(jìn)垃圾分類的積極性，由此驅(qū)動他們積極地投入《垃圾分類》項目學(xué)習(xí)中。

2.圍繞問題解決需要的科學(xué)知識開展探究學(xué)習(xí)

與傳統(tǒng)教學(xué)相比，基于科學(xué)探究的STEM教育課程學(xué)習(xí)更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，促使學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)。以教育科學(xué)出版社小學(xué)科學(xué)四年級上冊第三單元《運動和力》為例。傳統(tǒng)的教學(xué)是先讓學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)知識和研究力與運動之間的關(guān)系，再鼓勵學(xué)生應(yīng)用這些知識去設(shè)計制作小車。這樣的學(xué)習(xí)方式把知識學(xué)習(xí)與知識應(yīng)用割裂開來。因為在學(xué)習(xí)過程中沒有對知識的需求，學(xué)生往往在最后的設(shè)計制作活動中并沒有真正把知識運用起來，并不清楚應(yīng)用背后的原理，使知識的遷移應(yīng)用大打折扣。

“行是知之始，知是行之成”，在陶行知教育思想指導(dǎo)下，筆者設(shè)計了《載重小車》項目?！遁d重小車》項目的第一、二個活動是設(shè)計制作小車，第三個活動是為小車安裝動力，不同于教材中安排的教學(xué)順序。雖然學(xué)生在制作小車時還不清楚該用什么力驅(qū)動小車，如何用力驅(qū)動小車以及如何使小車運動得更快，但是這些疑問卻變成了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)知識的動機(jī)和興趣。因為他們很想知道如何才能讓自己的小車動起來，如何才能讓自己的小車行駛得更快更遠(yuǎn)。這時，學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)非常明確，而且動力十足。像這樣帶著任務(wù)與問題的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)具有了實際意義，學(xué)生的學(xué)習(xí)是積極主動的。

3.針對活動中的生成性問題開展科學(xué)探究

要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，提高學(xué)生的創(chuàng)造力和實踐能力，STEM教育課程的學(xué)習(xí)過程必須是開放的，這樣才能使活動過程不斷出現(xiàn)生成性問題。生成性問題是由學(xué)生在學(xué)習(xí)中自主提出的，不同于傳統(tǒng)課堂由教師創(chuàng)設(shè)情境后再引導(dǎo)學(xué)生提出問題，它更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，促使學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)。

縱觀以上三種形式，學(xué)生的思維和行為過程基本是：發(fā)現(xiàn)—思考—探究—實踐，在實踐中遇到問題或困難，可以再次重復(fù)這一過程。當(dāng)這一過程不斷重復(fù)，學(xué)生會逐漸形成一定的思維與行為習(xí)慣，科學(xué)素養(yǎng)也就慢慢養(yǎng)成了。

四、結(jié)語

STEM教育課程是科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)等學(xué)習(xí)的有機(jī)統(tǒng)一與整合過程?；诳茖W(xué)探究的STEM教育課程強(qiáng)調(diào)了科學(xué)探究在課程學(xué)習(xí)中的重要性，希望學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠尊重事實，學(xué)會使用科學(xué)的方法獲得問題解決辦法及實證依據(jù)，進(jìn)而培養(yǎng)和發(fā)展自己的創(chuàng)造力與實踐能力。