還學生一個完整的學習歷程
——STEM課程的實踐與思考

關注跨學科綜合學習、主題化學習及實踐活動課程是世界教育改革發展方向。2015年7月，北京市推出了《義務教育課程設置實驗方案》，其突出的特點在于關注課程的綜合化、主題化的發展趨勢，強調課程整體育人的功能和價值。那么，為什么各國紛紛開展這種以課程綜合化為目標的課程改革呢？這恐怕要從分科課程與綜合課程的區別和聯系說起。分科課程是指從不同門類的學科中選取知識，按照一定的邏輯體系，以分科教學的形式向學生傳授知識的課程。其優點主要表現在有助于學生簡捷有效地獲取學科系統知識。但是，分科課程容易導致輕視學生的需要、經驗和生活，容易導致學科與學科之間的割裂，從而限制了學生的視野，限制了學生思維的廣度。STEM課程強調課程的融合性，正彌補了分科課程的缺陷。

在小學階段，雖然學生的知識積累較為有限，但是要通過適切的內容和適合的授課方式，讓學生養成STEM思維習慣，在復雜的情境中發現問題，主動采取合作的方式尋求問題解決的路徑，勇于試錯，在積極的創新過程中收獲知識、技能和良好的態度。

厘定STEM課程目標

STEM課程的基本目標是培養學生的“數學、科學、工程、技術”四種素養，我們把其稱為“STEM素養”，它是個體在科學、技術、工程和數學領域以及相關交叉領域中運用個人關于現實世界運行方式的知識的能力。課程具體目標為：掌握科學、技術、工程和數學領域的基本知識，運用各領域知識發現、解決實際問題；理解STEM各領域的學科特征，能自覺運用探究、設計和分析等方式和手段解決問題；認識到STEM各領域是構成人類社會、物質財富、社會財富以及文化的重要組成部分；將人類社會中與科學、技術、工程和數學相關的問題視為與現代社會公民自身密切相關的事物，積極運用STEM知識與技能參與各類問題的解決。

把握STEM課程設計原則

STEM課程中“數學、科學、工程、技術”等學科的教學必須緊密相連，以主題的方式引導學生掌握知識和技能，并能進行靈活的遷移和應用來解決真實世界的問題。因此STEM課程設計的基本原則為：綜合性、趣味性、體驗性、情境性、協作性。

綜合性。在STEM課程的開發中，不再將重點放在某個特定學科或者過于關注學科界限，而是將重心放在特定問題上，強調利用科學、技術、工程、數學等學科相互關聯的知識解決問題，實現跨越學科界限、從多學科知識綜合應用的角度提高學生解決實際問題的能力的教育目標。

趣味性。STEM教育在實施過程中要把多學科知識融于有趣、具有挑戰性、與學生生活相關的問題中，問題和活動的設計要能激發學習者內在的學習動機，問題的解決要能讓學生有成就感，把STEM教育內容游戲化，將基于探索和目標導向的學習嵌入游戲中，從而激發學生的學習興趣。

體驗性。STEM教育不僅主張通過自學或教師講授習得抽象知識，更強調學生動手、動腦，參與學習過程。STEM提供了學生動手做的學習體驗，學生應用所學的數學和科學知識應對現實世界問題，創造、設計、建構、發現、合作并解決問題。因此，要盡可能設計貼近學生生活，基于現實的、開放式的、探究性的活動，每次活動不少于三分之二的時間用于學生動手實踐，激發學生的求知欲和探索欲。

情境性。STEM課程強調知識是學習者通過學習環境互動建構的產物，而非來自于外部的灌輸。情境是教學重要而有意義的組成部分，學習受具體情境的影響，情境不同，學習也不同。只有當學習鑲嵌在運用該知識的情境之中，有意義的學習才可能發生。教師在設計STEM教育項目時，項目的問題一方面要基于真實的生活情景，另一方面又要蘊含所要教的結構化知識。

合作性。STEM課程強調在群體協同中相互幫助、相互啟發，進行群體性知識建構。在完成任務的過程中，學生需要與他人交流和討論。因此項目設計要讓學生以小組為單位，共同搜集和分析學習資料，提出和驗證假設，評價學習成果；同時，學習者通過會話商討如何完成規定的學習任務。

精心篩選課程內容

在課程的建設中，我們以小學“數學教材和科學教材”為藍本，打破學科之間的界限，以主題的形式呈現，關注學生的學習興趣、學習規律，給學生足夠的自主探究的時間和空間，讓學生體驗、感受學習的樂趣。在1～3年級，每個年級設計出了30個學習項目，每個項目的學時為80分鐘。

我們所設計的90個STEM課程內容，并不是科學、技術、工程和數學教育的簡單疊加，而是將四門學科內容組合形成有機整體，將多個學科內容“融合”成一個關鍵概念和技能。這些內容體現了跨學科整合，有利于培養學生對事物的整體認識能力，有利于培養學生的動手操作能力和實踐創新能力。

搭建合理課程結構

STEM不是一個“新”學科，它通過強調STEM的四種“素養”，將這數學、科學、工程、技術四門課程聯系起來從整體角度進行教學，從而建設更加有意義、更加有興趣的課堂。因此，我們分低、中、高三個年級段對課程進行整體設計和定位。（見下表）

STEM課程學科整合設計

STEM課程是將技術和工程實踐融合在現有的數學和科學課程中，通過運用與年級水平相符的挑戰性問題，引導學生完成任務，促進其四種素養的提升。值得一提的是，我們并沒有硬性要求STEM的四個學科在每個單元模塊都要進行整合，在很多主題模塊中只是將四個學科中的兩個或者三個融入教學中。

有效組織課程實施

STEM跨學科整合最核心、最重要的工作是項目或問題的設計，如果沒有良好的結構化項目設計，會導致學習困難、效率不高、挫折感強、學習收獲不大等系列問題。下面結合三年級《讓你的小船飄起來》為例，說明STEM課程的教學實施。

（一）教學情況分析

在教學設計前期，教師需要對以下三個方面進行細致分析：

教學目標。本項目涉及科學、數學兩個學科中“浮力”“統計”2個知識點，以及繪圖、制作等工程技術問題，因此，我們將教學目標確定為：引導學生在解決問題中將浮力、統計等概念和技能在學科間構建起橋梁。

學習者特征。三年級的學生在科學課中對于“浮力”已經有了初步認識，在數學課上也已經學習過簡單的統計知識，但是如何把他們所學的知識和真實的問題情境建立聯系，引導他們利用已有的知識和技能解決問題，是本次項目學習的難點。

跨學科知識地圖（學習內容）。

（二）學習任務設計

學習任務是整個STEM課程設計的核心。STEM教學需要學習者置身于真實、非虛構的學習任務中。學習任務可以是問題或項目。要設計連續性的復雜問題，并要求學習者采取主動建構真實情境下的學習方式。本項目設計的任務是：使用鋁箔造一艘船，同時讓這艘船承載盡可能多的重物；選擇一個想法，畫出制作小船的設計簡圖；制作小船，開始實驗，填寫記錄表；將表格中的數據以條形統計圖的方式呈現出來，并說出哪種情況承載重物最多；你的計劃開展得如何，問題得到解決了嗎？怎樣讓你的計劃變得更好？

（三）工具與資源設計

學習環境設計主要包括教學中需要用到的設備、器材和各種信息化工具。本節課需要的材料為：長寬30厘米的正方形鋁箔、盛水容器、水、彈珠（或多種可計重的物體，如骰子、計數器等）。

（四）學習支架設計

STEM教育重視學習者學習主體地位的同時，也不忽視教師的指導作用。STEM教師既需要保持對各個教學環節的控制、管理、幫助和指導，又需要從課堂主角變為幕后導演，成為學生意義建構的幫助者、促進者。本節課教師設計了如下問題，以便為學生提供更好的幫助。

1.根據你已有的知識，關于小船漂浮你了解哪些內容？

2.如果要完成制作小船的任務，你還需要知道哪些內容才能開始任務？你能做哪些內容？現在請將你還不清楚的問題寫下來，并在旁邊寫下它的答案。

3.選擇一個想法，畫出制作小船的設計簡易圖，如果不成功請總結原因并再進行嘗試。

4.制作小船，開始實驗，填寫下表。

5.請總結經驗，調整改進，繼續實驗填寫下表。

6.分析數據：將表格中的數據以條形統計圖的方式呈現出來，并找出哪種情況承載重物最多？說明原因。

學生在問題解決過程中，不同學生所采用的學習路徑、遇到的困難也不相同，教師需針對不同情況給予及時反饋和幫助，指導學生開展獨立探索或協作，調動學生參與的主動性；學生在自主學習中，面對豐富的信息資源易出現學習行為與學習目標的偏離，對此教師要在問題解決過程中設置關鍵的控制點，規范學生學習，同時也有利于學生反思、深化所學知識。

總之，我們開發STEM課程的初衷是想還學生一個完整的學習歷程，通過引導學生參與各種與學生的生活實際聯系密切的學習活動，讓學生獲得直接經驗，從而提高學習效率。簡單來說就是“我們將不再把抽象出來的間接經驗傳遞給學生，而是讓學生在活動中獲得直接經驗”。