在科学课中开展STEM教育的探索与思考

陈晨

摘要：STEM教育旨在培养学生应用多学科知识来系统地解决实际问题的能力，它的综合性和实践性可以很好地帮助学生形成批判性思维、与他人沟通合作的能力、不怕失败的品质等等。将STEM教育推向常规，可以最大限度地发挥它的教育价值。在科学课中开展STEM教育是一种很好的尝试，但要注意与传统科学课的区别，同时也要努力克服在课时设置及教师专业化等方面的挑战。

关键词：STEM教育;科学课

中图分类号：G622     文献标识码：B    文章编号：1672-1578（2020）14-0036-02

近几年，STEM无疑是教育界最热门的话题，从幼儿园到大学再到各个机构，STEM吸引了不少一线的教师及专家学者甚至是商家的目光。同时，我们可以发现，大家对STEM的探索也在发生着变化，从研究“是什么”和“为什么”转向研究“怎么做”。笔者在经过前期的沉淀和准备之后，也决定和团队一起，进行一次STEM教育的实践，现将实施过程与思考同各位同仁分享。

1.将STEM推向常规的必要性

随着国家对科技创新人才的需求越来越大，原有的人才培养方式显示出了一定的不适应性。STEM教育打破学科界限，让学生运用跨学科的知识和方法来解决真实情景中的问题，从而提升自身的创新意识和能力，它符合培养未来人才的要求。因此，这样的教育应该面向所有学生，而不应该是少数拔尖学生才能参与的。那么要实现STEM教育的普适性，单靠培训机构、社会团体或学校社团活动是远远不够的，必须将其推向常规。

2.我们的探索

2.1 内容设计。

（1）课程要素。

本课程内容的设计依托于教科版小学《科学》五年级上册的“运动与力”单元。主题是《反冲力小车》。让学生利用所掌握的力与运动的知识，设计并制作一辆用反冲力驱动的小车。课程要素如下：

S（科学）：在制作项目中，知道反冲力可以驱动小车;摩擦力和空气阻力会阻碍小车的运动;减小阻力增大动力，小车会运动的又快又远。

M（数学）：能有效测量出小车行驶的直线距离;能依据测量的距离和时间计算出小车的平均速度。

T（技术）：能依据设计想法及约束条件，选择合适的材料;能根据小车的原理，设计图的尺寸，正确地组装材料;能确保小车是滚动行驶，而不是滑动。

E（工程）：能够设计精确指导制作的图纸;能够理解与他人合作及分工对于工程的重要意义。

（2）课时分配。

本次课程我们团队经过一轮实践及反复研讨，最终确定为6个课时，具体安排及学习要点如下：

课时及主题时长学习要点

第1课 任务与设计（一）60（分钟）明确学习任务;了解与做车相关的科学知识;根据限制条件完成初步的构想与设计。

第2课 任务与设计（二）80（分钟）根据小组准备的材料进行第二次设计。

第3课 制作80（分钟）依照设计图纸开始制作;测试作品;再次修改作品。

第4课 展示与交流60（分钟）各组展示作品，与全班交流。

第5课 我们的海报80（分钟）为自己的小车设计宣传海报。

第6课 汇报与评价50（分钟）借助海报分享学习心得，包括困难、收获、反思等。

2.2 学生表现。

那么，在这样的一节课程当中，学生的表现究竟如何呢？我们从几个方面对学生进行了观察，如：学生的参与度、小组协作、最感兴趣的环节、最有挑战的环节、对课程的建议等等。

笔者及团队根据这些指标设计了课堂观察量表及课后调查问卷，通过分析整理，我们发现：学生对这节STEM课的兴趣度、参与度普遍较高;大部分学生喜欢动手制作环节，有部分同学认为设计环节有些浪费时间;小组合作的顺畅度很大程度决定了作品的好坏及学习者的学习热情。以上这些说明：学生对课程价值的认可度较高;学生不能很好地利用设计来完成制作，对于培养学生高阶的设计思维方面还有待改进;在STEM课程中小组合作学习已经成为决定学习效果的关键因素，因此对于小组学习的培养还需要做更深一步的探索。

3.探索之后的思考

3.1 对科学课与STEM课的理解。

在准备开发本课程之初，笔者就一直在思考，同样是做一辆小车，之前我们在科学上也做，那么这和现在的STEM课程究竟有什么区别呢？经过反复的摸索，笔者将对科学课和STEM课程理解整理如下表：

科学课STEM课

学习目标理解一个概念;验证一个原理;解释一个现象。利用综合知识和技术，创造性地解决生活中的问题或完成一个作品。

学习过程步骤统一，条件理想，尽量排除干扰因素，避免误差。无固定步骤，生活场景，需考虑各种制约因素。

组织方式小组或个人。小组。

需要掌握严谨的科学实验方法，如：控制变量法。工程设计的方法，如：怎样在有限的条件下创新设计。

作品展示一般不需要展示作品，作品的一致性较高。需要展示作品，作品呈多样性。

学习效果实验的严谨性、对概念的理解等。工程设计、小组合作，学习过程反思等。

可见STEM理念下的课程要带领学生做高阶思维的训练，对课程的广度和深度也提出了更高的要求。笔者认为，科学课与STEM课并没有优劣之分，科学课更强调科学的严谨性、可证伪性。两种课程的培养目标不同，我们各位一线教师，在尝试将STEM理念融入科学课程中时要注意选择恰当的主题，不需要把一节科学课硬生生的改造成形式上的STEM课，也不应该因为STEM课中缺乏科学的部分而硬要加入不必要的原理及概念。

3.2 常规推行STEM教育面临的挑战。

在常规课中开展STEM教育会面临诸多困难和挑战，在此笔者主要谈以下两点：

（1）课时的安排。

一节完整的STEM课程应该包括明确任务、头脑风暴、设计与制作、分享与反思等环节。这样的课程如果时长为40分钟，那么对于设计、制作这样的环节学生就会出现思维的断链，破坏了原有的思维节奏。但是如果将时长修改成60分钟甚至是80分钟，又会给课表的安排带来麻烦。因此，STEM课程的长时性与常规课程的短时性之间的矛盾有待解决。

（2）教师的专业性。

STEM课程在实施过程中面临的最大挑战应该来源于教师的专业性。教师的专业性包括理论和实践两个方面，我们的教师由于受传统分科教学根深蒂固的影响，对STEM理解的并不透彻，在项目式学习方式及过程性评价方式等方面都停留在学习和探索阶段。所以真正精通STEM教育的一线教师少之又少，这就很容易导致将STEM教育推向常规的过程中被窄化，让STEM教育的价值大打折扣。所以笔者认为，加强对STEM教师专业性的培养十分必要。

结语

STEM教育應该是未来教育发展的一种趋势和必然，它所承担的教育功能恰恰是目前传统教育中所缺乏的，面向全体学生进行STEM教育，培养他们的创新能力，具有非常重要的现实意义。对于STEM教育的研究和探索我们才刚刚起步，虽然面临诸多困难和挑战，但是每一次尝试都会让我们离成功更进一步。我们期待着这样的课程，培养的不仅仅是学生更是我们自己。

参考文献：

[1] 叶耀，柏毅.STEM项目课程化的探索与思考[J].基础教育参考，2018（19）.

[2] 祝俊风，戴歆紫，李英.七年级学生参与STEM课程的获得感与期望调查[J].上海课程教学研究，2019（02）.

[3] 杨开城，窦玲玉，李波，公平.STEM教育的困境及出路[J].现代远程教育研究，2020（02）.

基金项目：吉林省教育科学“十三五”规划2019年度一般规划课题“学生视角下的STEM课程研究”（GH19589）。