徐星夢

〔摘? ? 要〕? STEM教育是當下熱門的教育方式，我國推進STEM教育也有多年。但就我國現(xiàn)在的科學教育而言，STEM教育并沒有落實到每一個孩子的課堂上，甚至好多科學教師還沒有厘清如何有效開展STEM教育于課堂教學中。本文作者結合自身教育教學經(jīng)歷，結合STEM教育理論總結出一些教師設計STEM教學時的注意事項，供大家參考借享。

〔關鍵詞〕? 小學科學；STEM教學；設計

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 12-0064-03

一、STEM教育簡介及其特征

STEM教育即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四門學科的簡稱?，F(xiàn)代教育的核心理念是將“以教為中心”轉變?yōu)椤耙詫W為中心”，根本任務在于培養(yǎng)和發(fā)展學生的學習能力和解決實際問題的能力，使學生變成一個高效的、獨立的學習者。這與STEM教育的理念是相契合的。

從STEM教育的培養(yǎng)目標可以看出，在進行STEM教育時，它所包括的四門學科的教學必須是緊密相連的，且以整合的教學方式來培養(yǎng)學生掌握和運用知識解決問題的能力。因此，STEM教育理念的課程會有以下幾點核心特征：跨學科性、趣味性、情境性、協(xié)作性。在本文中，筆者融合這四個特征于STEM教學案例中與各位同人共鑒。

二、基于STEM教育的教學設計探究

在?STEM?教育理念的指導下，無錫市育英實驗小學的科學教師每月都會開STEM教育教學推進會，結合自身的教育實踐，從教材的角度出發(fā)，聯(lián)系生活實際，在每學期初設定一個STEM教育主題，圍繞該主題設計教學案例進行STEM分步教學。在討論中進行思維碰撞，在實踐中收獲經(jīng)驗的碩果，實現(xiàn)理論與實踐相結合的教育理念，從而培養(yǎng)學生的科學核心素養(yǎng)。

STEM教育強調學科的融合、對知識的實際應用和分組交流合作。以問題為向導，解決生活中、工程中存在的問題。在教學中，應當對生活和工程中的細節(jié)提出問題，運用各種思維方式設計實驗去搜集證據(jù)，并提高學生運用所學知識解決現(xiàn)實問題的能力，以培養(yǎng)具有?STEM?素養(yǎng)的學生。以“快遞雞蛋”STEM教學設計為例，我們從生活中定義問題，在工程中進行設計，在技術上解決問題，在生活中學以致用。

三、“快遞雞蛋”STEM教學設計

（一）問題引入：創(chuàng)設真實情境，鍛煉學生科學思維

在開課前期準備期間，正值電商平臺“購物節(jié)”活動，這個課程內容與“快遞”是緊密相關的。于是，教師提出設計需求；在前幾天的“雙11購物節(jié)”活動中淘寶商家“張師傅農副產品店”的張師傅發(fā)現(xiàn)，他家的生雞蛋在快遞公司的運輸過程中，好多的雞蛋都破了，嚴重影響到買家的滿意度。請同學們幫他設計一個有效、簡單、實惠的包裝方式，讓他們的產品更完善。

本課程是針對四年級的學生，在設計教學情境時，有老師會提出是否可以給孩子們創(chuàng)設一個有趣的卡通動畫導入，以增加趣味性。筆者思考后指出：這是不符合我們STEM教育最終是用于解決工程實際問題的目的的。在本案例中教師從生活角度提出需求，讓學生根據(jù)需求定義他們要解決的問題。體現(xiàn)了?STEM?教育具有情境性的特征，更有利于學生理解，探究也更具有目的性。接下來老師的追問亦是如此。

老師：在這個問題中，張師傅要求我們設計一個什么樣的包裝？

學生：有效，簡單，實惠。

老師：什么是有效？

學生：就是雞蛋完好無損。

老師：為什么要簡單？

學生：因為包裝時間不能太長，每天要賣好多雞蛋。

老師：什么叫實惠？

學生：就是不能太貴，不然會增加成本。

學習指導是一種特殊的教學活動，其目的是使學生愿意學習、樂于學習、主動學習、自主學習，提高學生學習質量和學習效率，促進學生個性發(fā)展、全面發(fā)展。

老師的三連問將學生定義的問題進行了拆解，讓問題的指向更清晰了。學生對自己要解決的問題、要設計的產品要求有了明確的認識。這也是將課本與生活拉近了距離。在發(fā)現(xiàn)問題這一環(huán)節(jié)上，鍛煉學生的應用思維、科學精神，讓學生在生活中也帶有探索發(fā)現(xiàn)的意識。

（二）設計與再設計：合作建立模型，培養(yǎng)學生協(xié)作能力

教師提問：你們覺得在進行包裝時可能會用到哪些材料？

學生舉例生活中可用來進行包裝的材料。

此時，教師增加問題難度：為了更有效地解決張師傅的問題，大家設計的包裝要能夠保護至少兩枚雞蛋。

教師將學生列舉的緩沖材料進行合適的定價（如下圖），展示。告知學生每人只有15分是用于采購的，多花1元，分值減1分。請學生在預算合理的情況下設計一個包裝方案，以繪圖的方式記錄下來。

學生上臺將自己的設計與大家進行講解與展示。

在這個過程中學生會發(fā)現(xiàn)，有的小組想法比較保守，會用很多厚海綿進行包裝，看似堅固但價格昂貴；有些同學比較大膽，他們都會選擇價格最便宜的報紙進行包裝，看似簡單但是包裝得結實也未必會出現(xiàn)問題……此外，在這個環(huán)節(jié)中，學生進行成本的核算與包裝的牢固性進行權衡，也是STEM教育跨學科性的重要體現(xiàn)。

老師提問：聽完大家的匯報后，大家肯定又有了更好的點子，你們可以將設計圖進行修改。

在這一步驟中，教師由扶到放，發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生根據(jù)需求自己主動進行設計。分享與應用，每個小組的想法可能不一致，因此設計的實驗也不相同，讓小組進行展示和交流分享，能夠讓學生理解解決相同問題的不同實現(xiàn)方式，以及之間的聯(lián)系和區(qū)別。設計之后并不是馬上進行制作而是通過“頭腦風暴”的形式讓學生的思維更加嚴謹起來，進行完善方案，這樣的設計才是有價值的，才能更有效地解決問題。讓學生體會到設計的樂趣、傾聽的意義。

（三）解決問題：模擬真實情境，培養(yǎng)學生解決實際問題能力

教師請學生按照自己的設計進行制作，在制作的過程中一定注意：制作時如果用到剪刀，一定要注意安全。

當每一組的包裝制作完成后，老師提出對作品的外觀先進行評分，因為在工程設計類項目中，特別講究按圖制作，你們在制作時有沒有考慮到這一點呢？

根據(jù)黑板上的設計圖，詢問：第一組，你們制作時，有沒有修改的地方？哪里修改了？一共修改了幾處？

這個環(huán)節(jié)教師很容易忽略，對于是否按圖制作其實在工程設計領域是尤為重要的。學生的設計是經(jīng)過深思熟慮的，所以在制作中如果出現(xiàn)了修改就一定要讓學生說明修改的原因和目的，這有利于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)乃伎迹诮窈蟮膶W習中有重要的意義。

教師提出：現(xiàn)在我們按圖制作分已經(jīng)評好了，大家的小蛋兵也已經(jīng)整裝待發(fā)了，它們是否可以經(jīng)受住考驗，到達勝利的彼岸呢？你們想知道嗎？為了保證公平公正，老師設計了這樣的測試方法。1.檢測員將快遞盒（非自己組）放到指定高度，輕輕放手，使快遞盒自由下落；2.小助手撿起快遞盒，再次交給檢測員進行第二次檢測。一共檢測5次。

教師：為什么老師要把指定高度定得這么高呢？還要測試5次？

學生：是為了模擬真實的情況，快遞就是會被這樣拋來拋去的。

學生拆快遞盒，教師將雞蛋貼黑板上，完成評分表如下圖。

在測試環(huán)節(jié)中，教師利用教室環(huán)境，充分模擬“快遞雞蛋”在運輸過程中可能會出現(xiàn)的各種情況。設置3米高度，拋扔5次，都是為了能更好地模擬真實情境。學生在進行測試時也在擔心自己的作品是否能經(jīng)受住這樣的考驗……這些都會讓學生的學習更接近生活，在之后的改進過程中會更有目的性，同時大大提高了學生解決實際問題的能力。

（四）分享與應用：組織交流總結，培養(yǎng)學生反思能力。

教師提出：現(xiàn)在，你們已經(jīng)看到設計成功與否了，不管是成功還是失敗，收貨經(jīng)驗對我們來說才是更重要的。請同學們先小組交流，互相說一說你們?yōu)槭裁闯晒蛘邽槭裁词。鯓舆M行改進。

學生經(jīng)過拆解、分析，發(fā)現(xiàn)：有的小組雞蛋一個碎了一個沒碎，可能是因為沒有將兩枚雞蛋進行均勻的包裹，所以保護不徹底；有的小組兩個雞蛋都碎了，分析可能是因為兩枚雞蛋沒有完全分開、包裹得不夠緊實，雞蛋也沒有固定在盒子里，來回晃動……

老師：那成功的小組是不是就不要改進了？

學生：我們還要盡量將成本降低，提高產品的性價比，實現(xiàn)方案的最優(yōu)化。

在這個環(huán)節(jié)中由小組分析實驗所得的數(shù)據(jù)，并通過小組交流得出結論，能夠體現(xiàn)STEM教育的體驗協(xié)作性的特征，便于不同學生的思維相互交換分享，以提高小組的學習效率和效果；讓小組進行展示和交流分享，能夠讓學生理解解決相同問題的不同實現(xiàn)方式，以及之間的聯(lián)系和區(qū)別，并最后通過教師的總結，改進實驗，最后應用到工程實際中去。在設計整個活動的過程中無不體現(xiàn)課程的趣味性特征。

四、結束語

在進行STEM教學設計時，教師要充分體現(xiàn)STEM教育的學科融合性、趣味性、情境性、協(xié)作性。在提出問題環(huán)節(jié)，要盡量給學生創(chuàng)設真實情境，以鍛煉學生應用思維；在設計與再設計環(huán)節(jié)，要讓學生通過合作建立模型，培養(yǎng)學生協(xié)作能力；在解決問題環(huán)節(jié)，要為學生模擬真實測試情境，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力；在分享與應用環(huán)節(jié)，要組織交流總結，以培養(yǎng)學生反思能力。當然在設計STEM教學時還有很多我們需要注意的地方，在今后的教學中，筆者還會繼續(xù)鉆研學習，希望能為我國STEM教育增加一份助力。

參考文獻

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[2]易馬，千里，王延玲．學習指導的原則和途徑簡論［J］．教育科學，1997（2）：30．