【關(guān)鍵詞】STEM教育;課堂教學(xué);案例分析

【中圖分類號】G633.98? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2020）03-0067-02

【作者簡介】胡曉軍，江蘇省錫山高級中學(xué)（江蘇無錫，214000）課程教學(xué)處副主任，高級教師，無錫市學(xué)科帶頭人，江蘇省教研室高中綜合實(shí)踐中心組組長，江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人。

為加快推進(jìn)我國基礎(chǔ)教育改革和發(fā)展進(jìn)程，有效開展STEM教育的科學(xué)研究和實(shí)踐探索，2019年4月，中國陶行知研究會在無錫舉辦了首屆全國STEM教學(xué)展示暨研修活動。本次活動其中一個亮點(diǎn)是有18節(jié)STEM現(xiàn)場課的教學(xué)展示。參賽教師依據(jù)對STEM的理解，設(shè)計的課堂普遍指向了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，從中可以看到一線教師的實(shí)踐智慧，也體現(xiàn)了一線教師對STEM的理解。解析這些課例，能夠幫助我們厘清概念，為STEM課程實(shí)施提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，給我們以啟示。

一、提出來自于真實(shí)世界的問題

STEM課程直面現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜、真實(shí)的問題，涉及人類社會生活的諸多行業(yè)與工作領(lǐng)域，課程內(nèi)容要引導(dǎo)學(xué)生觀察生活，尋找具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生學(xué)習(xí)的過程就是解決實(shí)際問題和完成實(shí)際項(xiàng)目的過程，問題或項(xiàng)目是驅(qū)動學(xué)習(xí)的“發(fā)動機(jī)”。它要能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。STEM課程要注重將學(xué)科知識應(yīng)用于真實(shí)世界的問題解決。

STEM課程的問題選擇，應(yīng)具有這樣的幾個要素：

一是真實(shí)。真實(shí)的問題更易引發(fā)真正的學(xué)習(xí)，能激發(fā)學(xué)生的興趣。如果問題不真實(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)容易“出戲”，會產(chǎn)生“解決這個問題有意義嗎”的念頭，課堂的進(jìn)程不夠平順。

二是貼近學(xué)生生活。好的問題來自學(xué)生的生活世界，人對自己身邊事物的興趣程度超過遙遠(yuǎn)地方的重大命題。STEM課的問題的產(chǎn)生可以是學(xué)生觀察生活而來，如道路交通、校園環(huán)境、學(xué)習(xí)用品等，也可以是教師提供的一些經(jīng)典問題供學(xué)生選擇。

三是具有開放性。開放的問題，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，解決問題的方法要多樣，這樣學(xué)生就有了探究的空間。比如針對路口交通混亂的問題，課題叫作“交通路口紅綠燈設(shè)計”與叫作“交通路口有序通行的策略”相比，后者更加開放，學(xué)生可以選擇天橋方案，也可以是地道方案，還可以是增設(shè)交通管理員來解決。

在這次活動中，來自成都的兩位教師合作開設(shè)了面向初中生的“我是消防安全宣傳員”一課。上課之前，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行消防安全的實(shí)地考察、問卷調(diào)查，獲得了第一手的數(shù)據(jù)，針對消防安全意識薄弱的問題，提出了“制作消防逃生宣傳的VR視頻”的解決方案，學(xué)生需要用信息技術(shù)學(xué)科的知識設(shè)計VR視頻，用化學(xué)學(xué)科的知識分析煙霧毒害，用物理學(xué)科知識分析救生方法，綜合多學(xué)科知識，給出解決方案。該案例來自生活，學(xué)生有話可說，有事可做。

二、采用跨學(xué)科的問題解決方式

跨學(xué)科整合是STEM課程最重要的核心特征。STEM課程不再將重點(diǎn)落在某個特定學(xué)科上，而是將重心放在問題解決上，圍繞問題解決，綜合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，發(fā)現(xiàn)、分析與解決問題，跨越學(xué)科界限，在多學(xué)科知識綜合應(yīng)用中提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

例如，一位來自無錫的教師開設(shè)的“建橋梁”一課就是一個典型的跨學(xué)科解決問題的案例。橋梁設(shè)計是STEM的經(jīng)典案例，建設(shè)橋梁所選擇的地點(diǎn)應(yīng)該就在學(xué)生身邊，有建橋梁來解決問題的現(xiàn)實(shí)需求。學(xué)生可運(yùn)用如百度地圖等工具測量建橋位置的跨徑等數(shù)據(jù)，調(diào)查分析橋梁通行的對象，對車流量進(jìn)行測算，還要分析水文條件，需要確定橋梁的選用材料、類型等等，還要繪制圖紙，制作橋梁模型，進(jìn)行承載測驗(yàn)。在這樣的學(xué)習(xí)過程中，多種學(xué)科融合應(yīng)用指向問題的解決。

跨學(xué)科的問題解決，語文學(xué)科也可以參與進(jìn)來。一位教師在教學(xué)《使至塞上》時，師生一起手持地圖，研究了詩中的“居延”“燕然”在今天地圖上的位置，測量地圖上兩地之間的距離，再通過比例尺得出兩地的現(xiàn)實(shí)距離，分析沿途的地理環(huán)境，感受詩人王維“慰問邊關(guān)”的不易，依據(jù)古詩詞創(chuàng)作一個王維慰問邊關(guān)的劇本。這樣的項(xiàng)目設(shè)計，內(nèi)容包括了語文、地理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識，以完成一個劇本創(chuàng)作為任務(wù)。盡管作為一個STEM項(xiàng)目還有改進(jìn)的空間，但是這樣一種跨學(xué)科的問題解決還是能夠給我們一定的啟示。

三、具有科學(xué)規(guī)范的操作流程

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫，第一個字母就是S，所以有STEM“姓科學(xué)”的說法。該課程首先要關(guān)注的就是科學(xué)，在課堂教學(xué)時要關(guān)注學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的提升。

例如“飛向火星”這節(jié)課，教師設(shè)置的情景是制作一個用于火星著陸的飛行器的減速裝置。教師準(zhǔn)備了海綿、吸管、降落傘、氣球、棉線等器材，為每個器材都標(biāo)注了價格，引導(dǎo)學(xué)生控制成本，還制作了標(biāo)桿尺，用于學(xué)生制作物品墜落的實(shí)驗(yàn)，這都是這節(jié)課的優(yōu)點(diǎn)。學(xué)生在課堂上著陸方案多采用降落傘的方法，然而，火星大氣的密度不到地球大氣的百分之一，如此稀薄的空氣僅靠降落傘是難以實(shí)現(xiàn)安全降落的，教師卻一直沒有提醒學(xué)生。還有學(xué)生利用氣球的浮力為飛行器減速，但氣球能夠提供的浮力不足等技術(shù)問題，學(xué)生沒有發(fā)現(xiàn)，教師也沒有提醒。在“氣球方案”小組答辯的時候，有同學(xué)提出，氣球會撞在一起，該小組成員辯稱“不會”，這個問題就過去了，其實(shí)教師完全可以從伯努利原理出發(fā)，作出科學(xué)性的指導(dǎo)。

所以，STEM課不能僅僅靠天馬行空的想象，更要有科學(xué)的基礎(chǔ)，要培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、尊重科學(xué)的精神。

四、恪守嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)規(guī)范

STEM課程在它的實(shí)施過程中要培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。

嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)范首先是科學(xué)規(guī)范。“我是消防安全宣傳員”這節(jié)課，教師在上課之前對學(xué)生的消防知識做了問卷調(diào)查、數(shù)據(jù)整理，這就成為后期制作消防宣傳視頻的科學(xué)基礎(chǔ)，是基于證據(jù)的表達(dá)?！靶⌒〗ㄖ煛币徽n，教師依據(jù)建設(shè)規(guī)劃地塊的航拍圖片，測量了地塊的長寬，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)制作了比例1∶100的圖片，提供給每一個小組，學(xué)生在比例圖上繪制建筑物，很嚴(yán)謹(jǐn)。

此外，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)規(guī)范更要包括安全規(guī)范。上STEM課，要繃緊安全這根弦。某些具有風(fēng)險的項(xiàng)目在進(jìn)行操作的時候，手套、護(hù)目鏡、隔音耳罩，必須依據(jù)情景佩戴護(hù)具。在開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)之前，教師還要說明安全事項(xiàng)。

總之，這18節(jié)鮮活的課例，帶著一線教師的實(shí)踐勇氣、實(shí)踐智慧、實(shí)踐困惑，將STEM理論研究落地成為課堂實(shí)踐本。通過觀察這些課，我們可以看到STEM教育進(jìn)入實(shí)踐層面——需要有來自真實(shí)世界的真實(shí)問題;采用跨學(xué)科的問題解決方式;學(xué)習(xí)方式以實(shí)踐、探究為主;學(xué)習(xí)過程遵循科學(xué)規(guī)范的技術(shù)流程;課堂的評價指向物化的學(xué)習(xí)成果;等等。