徐星夢(mèng)

〔摘? ? 要〕? STEM教育是當(dāng)下熱門(mén)的教育方式，我國(guó)推進(jìn)STEM教育也有多年。但就我國(guó)現(xiàn)在的科學(xué)教育而言，STEM教育并沒(méi)有落實(shí)到每一個(gè)孩子的課堂上，甚至好多科學(xué)教師還沒(méi)有厘清如何有效開(kāi)展STEM教育于課堂教學(xué)中。本文作者結(jié)合自身教育教學(xué)經(jīng)歷，結(jié)合STEM教育理論總結(jié)出一些教師設(shè)計(jì)STEM教學(xué)時(shí)的注意事項(xiàng)，供大家參考借享。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；STEM教學(xué)；設(shè)計(jì)

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 12-0064-03

一、STEM教育簡(jiǎn)介及其特征

STEM教育即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科的簡(jiǎn)稱(chēng)?，F(xiàn)代教育的核心理念是將“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”，根本任務(wù)在于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生變成一個(gè)高效的、獨(dú)立的學(xué)習(xí)者。這與STEM教育的理念是相契合的。

從STEM教育的培養(yǎng)目標(biāo)可以看出，在進(jìn)行STEM教育時(shí)，它所包括的四門(mén)學(xué)科的教學(xué)必須是緊密相連的，且以整合的教學(xué)方式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生掌握和運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。因此，STEM教育理念的課程會(huì)有以下幾點(diǎn)核心特征：跨學(xué)科性、趣味性、情境性、協(xié)作性。在本文中，筆者融合這四個(gè)特征于STEM教學(xué)案例中與各位同人共鑒。

二、基于STEM教育的教學(xué)設(shè)計(jì)探究

在?STEM?教育理念的指導(dǎo)下，無(wú)錫市育英實(shí)驗(yàn)小學(xué)的科學(xué)教師每月都會(huì)開(kāi)STEM教育教學(xué)推進(jìn)會(huì)，結(jié)合自身的教育實(shí)踐，從教材的角度出發(fā)，聯(lián)系生活實(shí)際，在每學(xué)期初設(shè)定一個(gè)STEM教育主題，圍繞該主題設(shè)計(jì)教學(xué)案例進(jìn)行STEM分步教學(xué)。在討論中進(jìn)行思維碰撞，在實(shí)踐中收獲經(jīng)驗(yàn)的碩果，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教育理念，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科的融合、對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和分組交流合作。以問(wèn)題為向?qū)В鉀Q生活中、工程中存在的問(wèn)題。在教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)生活和工程中的細(xì)節(jié)提出問(wèn)題，運(yùn)用各種思維方式設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去搜集證據(jù)，并提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力，以培養(yǎng)具有?STEM?素養(yǎng)的學(xué)生。以“快遞雞蛋”STEM教學(xué)設(shè)計(jì)為例，我們從生活中定義問(wèn)題，在工程中進(jìn)行設(shè)計(jì)，在技術(shù)上解決問(wèn)題，在生活中學(xué)以致用。

三、“快遞雞蛋”STEM教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）問(wèn)題引入：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，鍛煉學(xué)生科學(xué)思維

在開(kāi)課前期準(zhǔn)備期間，正值電商平臺(tái)“購(gòu)物節(jié)”活動(dòng)，這個(gè)課程內(nèi)容與“快遞”是緊密相關(guān)的。于是，教師提出設(shè)計(jì)需求；在前幾天的“雙11購(gòu)物節(jié)”活動(dòng)中淘寶商家“張師傅農(nóng)副產(chǎn)品店”的張師傅發(fā)現(xiàn)，他家的生雞蛋在快遞公司的運(yùn)輸過(guò)程中，好多的雞蛋都破了，嚴(yán)重影響到買(mǎi)家的滿(mǎn)意度。請(qǐng)同學(xué)們幫他設(shè)計(jì)一個(gè)有效、簡(jiǎn)單、實(shí)惠的包裝方式，讓他們的產(chǎn)品更完善。

本課程是針對(duì)四年級(jí)的學(xué)生，在設(shè)計(jì)教學(xué)情境時(shí)，有老師會(huì)提出是否可以給孩子們創(chuàng)設(shè)一個(gè)有趣的卡通動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入，以增加趣味性。筆者思考后指出：這是不符合我們STEM教育最終是用于解決工程實(shí)際問(wèn)題的目的的。在本案例中教師從生活角度提出需求，讓學(xué)生根據(jù)需求定義他們要解決的問(wèn)題。體現(xiàn)了?STEM?教育具有情境性的特征，更有利于學(xué)生理解，探究也更具有目的性。接下來(lái)老師的追問(wèn)亦是如此。

老師：在這個(gè)問(wèn)題中，張師傅要求我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的包裝？

學(xué)生：有效，簡(jiǎn)單，實(shí)惠。

老師：什么是有效？

學(xué)生：就是雞蛋完好無(wú)損。

老師：為什么要簡(jiǎn)單？

學(xué)生：因?yàn)榘b時(shí)間不能太長(zhǎng)，每天要賣(mài)好多雞蛋。

老師：什么叫實(shí)惠？

學(xué)生：就是不能太貴，不然會(huì)增加成本。

學(xué)習(xí)指導(dǎo)是一種特殊的教學(xué)活動(dòng)，其目的是使學(xué)生愿意學(xué)習(xí)、樂(lè)于學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展、全面發(fā)展。

老師的三連問(wèn)將學(xué)生定義的問(wèn)題進(jìn)行了拆解，讓問(wèn)題的指向更清晰了。學(xué)生對(duì)自己要解決的問(wèn)題、要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要求有了明確的認(rèn)識(shí)。這也是將課本與生活拉近了距離。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題這一環(huán)節(jié)上，鍛煉學(xué)生的應(yīng)用思維、科學(xué)精神，讓學(xué)生在生活中也帶有探索發(fā)現(xiàn)的意識(shí)。

（二）設(shè)計(jì)與再設(shè)計(jì)：合作建立模型，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力

教師提問(wèn)：你們覺(jué)得在進(jìn)行包裝時(shí)可能會(huì)用到哪些材料？

學(xué)生舉例生活中可用來(lái)進(jìn)行包裝的材料。

此時(shí)，教師增加問(wèn)題難度：為了更有效地解決張師傅的問(wèn)題，大家設(shè)計(jì)的包裝要能夠保護(hù)至少兩枚雞蛋。

教師將學(xué)生列舉的緩沖材料進(jìn)行合適的定價(jià)（如下圖），展示。告知學(xué)生每人只有15分是用于采購(gòu)的，多花1元，分值減1分。請(qǐng)學(xué)生在預(yù)算合理的情況下設(shè)計(jì)一個(gè)包裝方案，以繪圖的方式記錄下來(lái)。

學(xué)生上臺(tái)將自己的設(shè)計(jì)與大家進(jìn)行講解與展示。

在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，有的小組想法比較保守，會(huì)用很多厚海綿進(jìn)行包裝，看似堅(jiān)固但價(jià)格昂貴；有些同學(xué)比較大膽，他們都會(huì)選擇價(jià)格最便宜的報(bào)紙進(jìn)行包裝，看似簡(jiǎn)單但是包裝得結(jié)實(shí)也未必會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題……此外，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生進(jìn)行成本的核算與包裝的牢固性進(jìn)行權(quán)衡，也是STEM教育跨學(xué)科性的重要體現(xiàn)。

老師提問(wèn)：聽(tīng)完大家的匯報(bào)后，大家肯定又有了更好的點(diǎn)子，你們可以將設(shè)計(jì)圖進(jìn)行修改。

在這一步驟中，教師由扶到放，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，讓學(xué)生根據(jù)需求自己主動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。分享與應(yīng)用，每個(gè)小組的想法可能不一致，因此設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)也不相同，讓小組進(jìn)行展示和交流分享，能夠讓學(xué)生理解解決相同問(wèn)題的不同實(shí)現(xiàn)方式，以及之間的聯(lián)系和區(qū)別。設(shè)計(jì)之后并不是馬上進(jìn)行制作而是通過(guò)“頭腦風(fēng)暴”的形式讓學(xué)生的思維更加嚴(yán)謹(jǐn)起來(lái)，進(jìn)行完善方案，這樣的設(shè)計(jì)才是有價(jià)值的，才能更有效地解決問(wèn)題。讓學(xué)生體會(huì)到設(shè)計(jì)的樂(lè)趣、傾聽(tīng)的意義。

（三）解決問(wèn)題：模擬真實(shí)情境，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力

教師請(qǐng)學(xué)生按照自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行制作，在制作的過(guò)程中一定注意：制作時(shí)如果用到剪刀，一定要注意安全。

當(dāng)每一組的包裝制作完成后，老師提出對(duì)作品的外觀先進(jìn)行評(píng)分，因?yàn)樵诠こ淘O(shè)計(jì)類(lèi)項(xiàng)目中，特別講究按圖制作，你們?cè)谥谱鲿r(shí)有沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)呢？

根據(jù)黑板上的設(shè)計(jì)圖，詢(xún)問(wèn)：第一組，你們制作時(shí)，有沒(méi)有修改的地方？哪里修改了？一共修改了幾處？

這個(gè)環(huán)節(jié)教師很容易忽略，對(duì)于是否按圖制作其實(shí)在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域是尤為重要的。學(xué)生的設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)深思熟慮的，所以在制作中如果出現(xiàn)了修改就一定要讓學(xué)生說(shuō)明修改的原因和目的，這有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃伎迹诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中有重要的意義。

教師提出：現(xiàn)在我們按圖制作分已經(jīng)評(píng)好了，大家的小蛋兵也已經(jīng)整裝待發(fā)了，它們是否可以經(jīng)受住考驗(yàn)，到達(dá)勝利的彼岸呢？你們想知道嗎？為了保證公平公正，老師設(shè)計(jì)了這樣的測(cè)試方法。1.檢測(cè)員將快遞盒（非自己組）放到指定高度，輕輕放手，使快遞盒自由下落；2.小助手撿起快遞盒，再次交給檢測(cè)員進(jìn)行第二次檢測(cè)。一共檢測(cè)5次。

教師：為什么老師要把指定高度定得這么高呢？還要測(cè)試5次？

學(xué)生：是為了模擬真實(shí)的情況，快遞就是會(huì)被這樣拋來(lái)拋去的。

學(xué)生拆快遞盒，教師將雞蛋貼黑板上，完成評(píng)分表如下圖。

在測(cè)試環(huán)節(jié)中，教師利用教室環(huán)境，充分模擬“快遞雞蛋”在運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的各種情況。設(shè)置3米高度，拋扔5次，都是為了能更好地模擬真實(shí)情境。學(xué)生在進(jìn)行測(cè)試時(shí)也在擔(dān)心自己的作品是否能經(jīng)受住這樣的考驗(yàn)……這些都會(huì)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更接近生活，在之后的改進(jìn)過(guò)程中會(huì)更有目的性，同時(shí)大大提高了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（四）分享與應(yīng)用：組織交流總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生反思能力。

教師提出：現(xiàn)在，你們已經(jīng)看到設(shè)計(jì)成功與否了，不管是成功還是失敗，收貨經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們來(lái)說(shuō)才是更重要的。請(qǐng)同學(xué)們先小組交流，互相說(shuō)一說(shuō)你們?yōu)槭裁闯晒蛘邽槭裁词?，怎樣進(jìn)行改進(jìn)。

學(xué)生經(jīng)過(guò)拆解、分析，發(fā)現(xiàn)：有的小組雞蛋一個(gè)碎了一個(gè)沒(méi)碎，可能是因?yàn)闆](méi)有將兩枚雞蛋進(jìn)行均勻的包裹，所以保護(hù)不徹底；有的小組兩個(gè)雞蛋都碎了，分析可能是因?yàn)閮擅峨u蛋沒(méi)有完全分開(kāi)、包裹得不夠緊實(shí)，雞蛋也沒(méi)有固定在盒子里，來(lái)回晃動(dòng)……

老師：那成功的小組是不是就不要改進(jìn)了？

學(xué)生：我們還要盡量將成本降低，提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，實(shí)現(xiàn)方案的最優(yōu)化。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中由小組分析實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，并通過(guò)小組交流得出結(jié)論，能夠體現(xiàn)STEM教育的體驗(yàn)協(xié)作性的特征，便于不同學(xué)生的思維相互交換分享，以提高小組的學(xué)習(xí)效率和效果；讓小組進(jìn)行展示和交流分享，能夠讓學(xué)生理解解決相同問(wèn)題的不同實(shí)現(xiàn)方式，以及之間的聯(lián)系和區(qū)別，并最后通過(guò)教師的總結(jié)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，最后應(yīng)用到工程實(shí)際中去。在設(shè)計(jì)整個(gè)活動(dòng)的過(guò)程中無(wú)不體現(xiàn)課程的趣味性特征。

四、結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行STEM教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，教師要充分體現(xiàn)STEM教育的學(xué)科融合性、趣味性、情境性、協(xié)作性。在提出問(wèn)題環(huán)節(jié)，要盡量給學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，以鍛煉學(xué)生應(yīng)用思維；在設(shè)計(jì)與再設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要讓學(xué)生通過(guò)合作建立模型，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力；在解決問(wèn)題環(huán)節(jié)，要為學(xué)生模擬真實(shí)測(cè)試情境，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力；在分享與應(yīng)用環(huán)節(jié)，要組織交流總結(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生反思能力。當(dāng)然在設(shè)計(jì)STEM教學(xué)時(shí)還有很多我們需要注意的地方，在今后的教學(xué)中，筆者還會(huì)繼續(xù)鉆研學(xué)習(xí)，希望能為我國(guó)STEM教育增加一份助力。

參考文獻(xiàn)

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