基于STEM理念的主题课程案例分析

◇（江苏：常熟国际学校）

随着人类社会进入“互联网+”时代，人工智能、大数据、物联网、区块链等现代信息技术迅速发展，并广泛应用于社会各个领域。传统社会中大量劳动密集型的日常任务早已由各种自动化机器完成，一些传统的认知任务逐渐被人工智能所取代。人们在高度智慧的社会中需要完成的认知任务越来越复杂和多变，这对未来的社会劳动力提出了新的要求。为此，许多国家和国际组织已经制定并发布了未来的关键能力框架。

一、小学阶段STEM 课程开发现状及分析

与传统学科相比，STEM 教育将STEM 教育理念融入初级科学课堂，目前受到一线老师的高度重视和支持。然而，中国缺乏相应的STEM 课程标准、实施策略和评估标准，STEM 教育发展仍处于探索阶段。

STEM 起源于20世纪80年代的美国，是科学、技术、工程和数学的首字母缩写。自2007年以来，越来越多的基于STEM 教育的课程开始出现。近年来，STEM 教育已经进入校园，STEM 教育的基础开始在社会中出现。在STEM 课程中，教师根据自己的兴趣和需求设计课程，让学生参与学习主题的学习活动，成为课堂的主体。这种重新体验和重塑课程保护了学生的好奇心，激发了学生的兴趣，使学生能够在做中学，并最终在实践中提高。

中国整合STEM 课程开发，主要侧重于类似的Maker 活动，如，机器人技术、3D 打印、创意编程、小规模技术制作、创意小玩意等。它主要以原创综合实践课程或制作者活动的形式进行。在一定程度上，比较注重学生的积极参与和经验，强调学生的主观地位以及多学科知识的学习和应用。但也存在不少问题。

二、STEM课程设计的特点及分析

（一）STEM课程教学目标的确立

基础科学的目标是培养学生的科学素养，为今后的学习奠定基础。学生了解物理科学、生命科学、地球和空间科学、技术和工程科学的知识，形成分析问题、制订计划、开展研究、评估和交换信息的能力，培养尊重客观事实、解决问题和创新意识的科学态度，加强对环境的保护和对科学技术、社会和环境的理解。与此同时，美国的《新一代科学教育标准》要求，从科学和工程实践、学科核心概念和跨学科概念三个方面，以绩效期望的形式实现STEM 课程的开发目标。科学和工程实践强调让更多的学生参与工程设计和实践。学生在K-12 阶段学习并掌握四门独立的学科知识，跨学科概念是四个学科的共同概念，有助于跨学科学习。从新的基础科学课程标准中选择四个学科的部分内容，培养学生的科学探究精神和科学态度，为理解科学、技术、社会和环境之间的关系奠定基础。

（二）STEM课程教学内容的选择

1.体现跨学科的整合性

STEM 不仅仅指四门单独学科，还包括问题解决方法和教师资源整合等。基于STEM 理念的小学科学课程内容选择，要体现跨学科的整合性，即多学科或跨学科或学科间的整合，同时也要求教育工作者具备跨学科的学习经验和教学经验。

2.探究主题与标准相关联

新的初级科学课从四个领域（物理科学、生命科学、地球和空间科学以及技术和工程科学）中选择了18 个关键概念，通过科学探究或工程实践，引导学生探索与小学新科学相对应的主题。

3.基于真实或现实问题情境

设计活动的主题时，应根据实际或现实的问题情境，选择与学生生活经验密切相关的内容。学生应通过科学课的学习获得某些知识、技能、过程和方法，以形成某种情感和态度。价值观也可以与现实生活联系起来，并应用于现实生活，以促进学生的可持续发展。

4.体现STEM 的开放性

STEM 的发展源于科学、技术、工程和数学，并且不断扩展。例如，STEM 和艺术整合（STEAM）。其他学科可以促进科学发展，科学也可以促进其他学科发展，同时，学科知识不断更新和发展，组织物理科学、生命科学、地球与空间科学、技术和工程科学四个领域的18 个主要概念，实现科学知识、科学探究和工程实践的统一。

（三）STEM教学方法的构建

通过对比分析，基于项目的学习（以下简称PBL）的应用更适合于高水平的课程，相比之下，PBL 的知识结构开始于组织基础和较低水平的预先知识和技能，国内小学科学课堂推动探究式教学。PBL 根据主题的性质，也可用于不同层次的学生。同时基于项目的学习方法在工程教育中可能更为合适和被接受，基于工程的设计广泛应用于整合性STEM教育中。

基于探究的学习是积极的教学策略，培养学生提出问题、设计调查、解决问题、解释数据和证据、形成解释和论证以及交流发现的能力。

PBL的主要原则是通过调查、解释和解决问题，来最大限度地学习和解决问题。因此，PBL 培养了学生有效解决问题、自我指导、终身学习的技能。它的目标是通过识别并为学习者提供解决特定问题所需的所有步骤，从而实现更高层次的结果。

PBL 是组织学习有形项目的模型。它是基于一个学习过程，即学习者正在研究真实的问题，从而在较长时间内产生一种有形的产品。学习者专注于研究学科的核心概念和原则，并在最终生产出一种有形产品之前，对活动进行更多的操作。

（四）STEM课程教学评价的实施

STEM 项目学习评价主要概括为：场景、内容；对结果的期望；指定的时间框架；学生开展活动花费的时间；初期设计的制约因素。标准STEM 项目学习与传统学习各具特点，同时也有共同特征。STEM 课程缺乏相应的评价手段及STEM教育评估系统。

三、结语

具有STEM 特征的学校对于融入STEM 理念的小学科学的评价，可以采取学习生态观的标准，从个体、项目、课程、区域等几个方面进行评价。关注与STEM 课程相关的学习环境、学习目标、课程内容、学生完成情况、活动的时间、制约因素等。在具体的评价方法方面，鼓励以学生为主体的形成性评价，有效的课堂观察、项目展示、档案袋记录、作业检查（实验报告、实验设计、实验记录）等多种测量方式结合，对STEM 课堂环境、教学评估、学生综合性STEM 素养、跨学科能力和创新进行评价。终结性评价侧重于学生对课程目标的完成度，强调从科学概念理解、科学探究能力、科学态度等维度进行评价和测量。实施评估主体的多样化，即不仅以老师评价为主体，而且还要学生进行自我评价、相互评价，以及学生家长的评价，从不同角度对科学知识、科学探究、科学态度、科学技术社会和环境进行评估。