◇張麗娜（江蘇：昆山市培本實驗小學）

順應社會對復合型人才的迫切需要，STEM 成為我國教育關注的焦點。本文以美國教材《科學融合》二年級第九單元的《廚房技術》為例，追尋STEM 課程案例的設計意圖和整體脈絡，為我國開展STEM 課程提出“三個明確”的針對性建議：（1）明確STEM 課程標準和評價指標；（2）明確STEM 教育的目標及特征；（3）明確STEM 教育的內驅力。

從1986年的《尼爾報告》到1996年的《塑造未來》，歷經(jīng)了整整10年才正式提出STEM概念，由高等教育轉向K12 教育階段，再到奧巴馬政府提出《聯(lián)邦STEM 教育·五年戰(zhàn)略計劃》，都明確了STEM 教育的重要性。STEM 這種以意義建構為取向、以生活經(jīng)驗為取向、以學習者為取向的多樣化教育課程體系，以多樣化的教學形式促進了學、做、研、悟、用一體的人才培養(yǎng)，超越了學科鴻溝，使得教育與實際生活緊密聯(lián)系。

隨著STEM 這股熱潮的來襲，開展什么模式的STEM 教育以及如何開展STEM 課程更引起人們的關注。本文以二年級美國教材《科學融合》中第九單元的STEM 課程《廚房技術》為例，對STEM 案例進行分析，共同探討美國STEM 案例背后的故事。

一、STEM案例教學設計

以美國小學二年級中第九單元“物質變化”教材為例，本單元的《廚房技術》STEM 案例的設計流程如下：

（一）烹飪工具

明確每種廚房用具是一項技術的基本概念，介紹“菜譜”需要的原料，以及加工過程中使用的廚具。

原料：兩杯面粉、一個雞蛋、一勺香草粉、一勺蘇打

工具：烤箱

（二）動手做做看

1.正在制作餅干的時候，你的烤箱時鐘壞了，你會用哪些方法來測量烤餅干需要的時間？

2.你的食譜中需要三杯面粉，可是你只有一個測量杯，你會怎樣使用它來進行測量？

（三）提升

寫下你最喜歡的三明治食譜，完成思考過程，在調查報告中進行記錄。

二、轉向STEM案例背后

《廚房技術》案例將STEM 內容雜糅，實現(xiàn)了科學、技術、工程和數(shù)學跨學科間的互補，通過課堂教學來培養(yǎng)學生在現(xiàn)代社會所需的科學素養(yǎng)，目標如下：

S（科學）：a.多種物質（面粉、雞蛋、香草粉）可以組成一種物質（餅干）；b.改變物體溫度，物質形狀和形態(tài)發(fā)生了變化（液態(tài)的雞蛋—固態(tài)雞蛋，形狀不規(guī)則的面粉、香草粉、雞蛋—形狀固定規(guī)則的餅干）。

T（技術）：烤箱本身是一項技術產(chǎn)品，設計使用烤箱時鐘壞了的問題主要是讓學生體會技術為人們提供一種便捷的生活方式；其次是為了培養(yǎng)學生多角度去解決實際問題的能力。當烤箱時鐘壞了，可以考慮用其他方法取代烤箱時鐘的功能，使得學生的聚合思維和發(fā)散性思維得到發(fā)展與整合。

E（工程）：制作餅干的活動就是一個小工程，學生需要獨立完成材料的選購、配比、加工，以及時間預算、成本預算、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品評價和完善等環(huán)節(jié)。也可以說一項工程就是一個系統(tǒng)。

由于公眾對工程的理解存在局限，大多數(shù)人都將工程理解為大型建筑設計，忽視了工程對人們日常生活的影響。工程技術思維中正是“系統(tǒng)”這個核心觀念的存在才使得每個工程得以完整。

M（數(shù)學）：在用一個量杯稱量三杯面粉的設計活動中，涉及余量差的數(shù)學計算方法，為日后學習中遇到誤差和謬差的明確區(qū)分奠定了良好的基礎。如果學生用同一個杯子直接稱量三杯面粉，由于面粉掛壁會使實驗結果產(chǎn)生很大誤差。如果學生有很豐富的生活常識，便會在每次稱量前對杯子進行清潔，提升嚴謹?shù)目茖W思維。

此外，一勺蘇打、一勺香草粉等讓學生切身體會了某些數(shù)量單位的大概分量，將內容數(shù)量化，促進知識向活動的正遷移。

總之，數(shù)學思維和數(shù)學方法貫穿整個活動，為活動的開展提供證據(jù)；科學為活動開展中提供理論依據(jù)和研究方法，為活動的開展提供直觀載體；技術為整個活動的開展提供基本保障；工程思維引導學生從整體去解決實際問題、制定方案和策略。

三、STEM課程在該單元的地位及價值

研究美國教材目錄，我們不難發(fā)現(xiàn)，該教材中第九單元的第一節(jié)課主要介紹什么是物質，第二節(jié)課講解怎樣比較體積，第三節(jié)課的標題是物質怎樣改變，第四節(jié)課是怎樣改變水的形態(tài)，而《廚房技術》處于課程銜接處。我認為，該STEM 案例在單元課程中主要起到一個承上啟下的作用。

在餅干制作過程中，溫習了第一節(jié)課中物質的不同形態(tài)以及屬性的科學概念；用量杯稱量面粉的環(huán)節(jié)則對第二課體積測量的學習內容進行了鞏固；運用烤箱加熱的環(huán)節(jié)為第三節(jié)課《溫度改變物質性質》做了鋪墊。所以STEM 案例的插入使得課程結構更加嚴謹，思路更加清晰。

在STEM 活動中，問題作為核心，而解決問題的過程往往需要運用更多領域的概念，還要運用多種解決的技術能力。

所以在STEM 課程開展過程中培養(yǎng)了學生的數(shù)學思維、邏輯思維、獨特的設計思維、思辨思維等等，在整個實踐中提升了學生的科學素養(yǎng)、工程技術素養(yǎng)、數(shù)學素養(yǎng)、物化能力、圖樣表達、創(chuàng)新設計等核心素養(yǎng)，還激發(fā)了他們的創(chuàng)意，培養(yǎng)了解決問題的能力，引起他們對STEM的興趣，有助于學生將從事制造業(yè)作為未來的職業(yè)規(guī)劃。

此外，在美國新一代課程標準中，我們看到小學階段將生命科學、地球與空間科學、物質科學、工程與技術四個大概念貫穿整個課標的始終，二年級對工程與技術概念沒有給予明確的認知標準，而是貫穿在生命科學、地球與空間科學和物質科學中。

所以在美國科學教材中，STEM 案例的插入既豐富了學生的學習方式，使得課內學習遷移到課外，又填補了課程標準的空缺。可以說，教材與課標緊密結合使得科學教育的發(fā)展如火如荼。

四、我國在科學教學中開展STEM 教育的實施建議

隨著STEM 素養(yǎng)在社會競爭中扮演越來越重要的角色，如何開展STEM 教育便成為人們關注的焦點。在這里，我結合美國教材中STEM 教學案例，提出以下幾點實施建議。

（一）明確STEM 課程標準和評價指標

美國新一代科學課程標準基于STEM 思想，明確提出三個主要概念：

科學和工程實踐；跨學科概念；核心概念。

小學二年級階段明確規(guī)定：

“模式的橫切概念；因果；能量和物質；結構和功能；穩(wěn)定性和變化；工程、技術、科學對社會和自然界的影響和影響被稱為這些學科核心思想的組織概念?！?/p>

正因為小學科學課程標準為教材和教學提供了方向指引，才使得美國STEM 課程與科學教育形成了良好的互動關系。我國在最新版的科學課程標準中結合了核心概念、工程與技術領域的大概念，但并沒有將科學、技術、工程與數(shù)學很好地融合，物質科學、生命科學、地球與空間科學、工程與技術科學四大方向仍是割裂開的。

此外，在STEM 活動的開展過程以及反饋上，我國缺乏評價維度，評價方式、反饋機制也都很模糊，導致教師以及教育工作者在開展STEM 課程時缺乏明確的方向，對如何實施，以及整個課程評價環(huán)節(jié)不知所措。所以小學科學課程標準中STEM 內容標準和統(tǒng)一的評價指標是開展STEM 教育的核心指南。

（二）明確STEM 教育的目標及特征

STEM 教育目標是培養(yǎng)個體在科學、技術、工程、數(shù)學領域以及相關交叉領域中，運用個人關于現(xiàn)實世界運行方式的知識和能力的STEM素養(yǎng)。它是把學習到的零碎知識與機械過程轉變成探究真實世界相互聯(lián)系的綜合能力。STEM 教育具有跨學科性、趣味性、體驗性、情境性、設計性以及藝術性等特性，理解它的概念以及目標、特征，對開展STEM 課程是很有必要的。

在本節(jié)《廚房技術》案例中，STEM 課程設計始終圍繞NGSS 中提出的“物質具有不同的性質，分為固體、液體、氣體三種形態(tài)，物質的屬性可以被改變”這個大概念開展，活動整體性非常強。

所以我國教學應緊密結合新版《義務教育小學科學課程標準》中的18 個大概念，將STEM 課程滲透在整節(jié)課程中，轉變教育理念，充分發(fā)揮STEM 的綜合性。

（三）明確STEM 教育的內驅力

學生是教學的主體，學生自發(fā)參與到STEM 課堂中去，學有所得才是教育的真諦。興趣會使學生產(chǎn)生強大的學習內驅力，愿意投入更多的時間，自發(fā)加入其中。所以關注STEM 課程的趣味性是教學的關鍵。正如懷特所述，他們具備“能力動機”，盡管外部的獎賞和懲罰也對行為產(chǎn)生明顯的影響，人們還是比較關注內在緣由。

如本節(jié)STEM 案例設計，可能你不想去思考用一個測量杯去測量三杯面粉的過程，但是你會渴望吃到美味的餅干，它會激勵你不斷解決制作餅干過程中遇到的實際問題。同時在能力限度內，每完成一項任務都會增強你再進一步完成活動的動力。

五、結語

所以要抓住學生的動機心理，結合科學課程標準和學生特定年齡段的興趣，開展情境化的親身體驗，迎合學生的童心，考慮游戲化的STEM 課程設計，讓學生在玩中學，在做中學。