基于核心素养的STEM主题课程建构与实践应用

■山东省滨州实验学校 毕经海

STEM 主题课程包含数学、工程、技术以及科学四门课程。STEM教育作为一种全新的教学形式，可对四个学科进行整合，因此在当前时代背景下得到了社会各界人士的广泛关注。对于STEM教育来说，起源于西方发达国家，对于个人、地区以及国家来说十分重要，因此目前许多国家都开始积极应用STEM教育模式到实际课堂教学过程中。现如今，我国对STEM 人才数量的需求较高，但我国的STEM 课程以及高质量STEM教师十分缺乏，因此应根据我国的实际情况开展合理有效的STEM主题课程，从而培养高素质人才。

一、基于工程设计的STEM主题课程构建

近年来，随着我国教育体制改革的不断推进，素质教育开始受到社会各界人士的广泛关注，教师与学生应积极使用全新的教学方法以及学习方式，改变传统的死记硬背模式，提高学生在学习中的主体地位，将教师作为教学活动的推动者来促进学生的学习。对于小学不同课程的教学内容来说，无法帮助学生解决现实问题，同时由于部分学生的思维灵活性较差，在对问题进行解决的过程中只能使用较为简单的概念知识。因此为了对以上问题进行解决，融合了数学教育、技术教育、科学教育以及工程教育的STEM 教育可对学生的解决问题能力进行有效培养，而在实施STEM主题课程的过程中使用工程设计已成为主要方式，可有效提高学生的学习效率以及学习质量。

对于工程设计来说，主要应用于工程领域中的问题解决工作，其设计过程包含市场运作、市场分析、实验、确定需求、分析、设定目标、设计规范、方案评估、设计约束、概念产生以及功能分析等内容，基于工程设计的教学模式可有效应用至STEM 主题课程中。而工程设计包含系统思考、优化、预测分析以及约束识别等核心要素，同时在教学过程中应使用以下工程设计步骤：第一先对问题进行明确，对问题进行分析并确定解决问题的方式，对限制解决问题的要素例如安全性、材料可用性以及成本等进行确定。第二为想法的产生，教师应引导学生进行团队合作与讨论，从而构建出多样化的解决方案，使用互联网以及相关书籍等路径对问题进行研究。第三可对合适的解决方案进行选择，制作相应的草图，并标注所需材料。第四便可以对产品进行制作，学生可针对所选择的解决方案、材料以及草图开展产品制作环节，在制作过程中不断进行完善与创新。第五为测试环节，学生可使用相关测试仪器对构建好的模型进行测试，对发现问题的地方进行重新设计与思考，并对整体工程进行反思。第六教师可引导不同小组对产品进行展示，并进行相互交流，从而提高学习质量。

二、基于项目学习的STEM主题课程构建

基于项目学习的STEM 主题课程可为学生构建真实的教学情境，引导学生在真实的项目中工作与学习，对现实问题以及复杂问题进行解决，并通过对真实产品进行展示的方式表现其技能与知识，使学生在参与真实项目的过程中提高沟通技巧、创造力以及批判性思维。基于项目学习的STEM 主题课程的主要核心便是将学生作为教学中心，使学生在参与项目的过程中接受真实的挑战。基于项目的主题课程周期具有多样化的类型，从一节课的时间到数月时间不等，许多项目学习课程与当地问题以及需求具有密切联系，经过数周的完成后可形成最终产品。基于项目学习的STEM 主题课程拥有考核与反馈、项目准备、分析讨论、制订计划以及项目实施五个部分，在开展课程教学的过程中教师可使用多样化的主题进行教学，如水与自然、探索太空轨道以及工程建筑结构等，可将工程、教学、技术以及科学等主题进行融合，从而提高教学效率以及教学质量。

三、基于科学探究的STEM主题课程构建

真实的情境教学可帮助学生将所学知识进行转化并理解，因此教师在教学过程中应培养学生对科学知识的好奇心以及思维能力，使学生可以高效对问题进行思考与行动，并锻炼其发现问题的能力。在进行STEM 教育的过程中大部分教师常常会出现教学效果不高的情况，这是由于许多教师没有相应的科学研究经验，因此导致其只具备相应的理论观点，没有实践经验。因此教师应与学生一同在科学探究的过程中发现问题，提出多种类型的猜想，引导学生对相关猜想进行验证，从而帮助学生掌握相应的科学知识内容。

四、基于问题解决的STEM主题课程构建

构建基于问题解决的STEM 主题课程可有效对技术、工程以及综合数据进行融合，从而培养学生的创造力、解决问题能力以及批判性思维，在对学习材料进行选择的过程中，高质量的学习教材可吸引学生的学习注意力，还可提高学生的沟通能力以及协同能力。对于学生来说，基于问题进行学习十分重要，可使学生处于高效的学习环境中，对实际问题进行解决，并且还可通过相应的教学资源、教学指导制定相应的问题解决方案，从而帮助学生对不同知识内容进行整合。现如今基于问题解决的学习方式已广泛应用于地理学、计算机科学、工程学以及医学等领域中。

五、结语

近年来，随着我国社会经济的快速发展以及科学技术水平的不断进步，市场对于高素质人才的要求越来越高。对于小学信息化教学来说，STEM主题课程的开展可有效培养学生的动手实践能力、创新思维能力、发现问题以及解决问题的能力，从而引导其向复合型人才发展。因此教师应在日常课堂教学过程中积极构建多元化的STEM主题课程，帮助学生健康成长。