小學STEM教育課程內容的思考探析

劉小龍

伴隨著學科整合課程的巨大需求，美國的STEM教育進入了大眾的視野，并得到了中國教育界的關注，但是背后也存在了一些問題。有的學校知道STEM教育理念，也知道S、T、E、M的含義，但是課程無處可取;有的學校片面地認為科技活動課、機器人課是STEM課程的全部;有的學校花大價錢建造了STEM場所，購買了社會機構的課程，實施后發現課程及教學質量水平無法保障，且師資不夠。本文以筆者設計的STEM課例——《建磚房》和《美國STEM課例設計》中的案例為例，談談對小學STEM教育的一些思考。

一、STEM課程內容應基于解決問題

在談到STEM課程時，教師都會抱怨沒有課程，課程從哪兒來呢？筆者覺得應從生活中去發現，教師可留心生活中有哪些不便，為了解決這些“不便”，設計制作一項產品來解決這個問題。這些問題可以是以往人們遇到的問題，讓小學生進行模擬再解決，雖然是已經解決的問題，但小學生有他們自己解決問題的方式，同樣提高了他們解決問題的意識。STEM課程，必須基于實際問題的解決，如果選擇的內容空泛，不僅無法實施，而且也會讓學生失去學習興趣。只有基于實際問題的解決，學生才能情緒高漲、持之以恒地完成STEM課程的全部過程。

例如，在《建磚房》一課中，筆者設計了這樣的情境引入課程內容：“你們知道早期的人類住在哪里嗎？后來呢……最終是什么解決了風吹日曬的問題呢？對了，是房子！今天我們也來建造一所能為自己遮風擋雨的磚房。”雖然房子在生活中司空見慣，可是學生想到為自己建造房子，就會情緒高漲，充滿期待。

二、STEM課程內容中必須要包含設計

在實施某項工程時，必須要有圖紙，比如建橋需要圖紙，建房子需要圖紙等。那么，在實施STEM課程中，教師要引導學生設計圖紙，設計圖紙的過程可以讓學生先在頭腦中對問題進行綜合性思考，對于能預見的問題先進行解決。同時，設計圖紙，還能讓學生了解圖紙的重要性，了解圖紙有一定的規范，不僅要讓自己看懂，還要讓其他人看懂。圖紙不僅僅有圖，還應有文字介紹和數據說明等。對于復雜的工程，不僅僅是一張圖，還可以有細節展示，對某部分進行分解。

例如，在《建磚房》中，筆者先在黑板上徒手設計了一張簡易房子結構圖，提問：“同學們，我的這張設計圖怎么樣？可以來幫助我們進行施工嗎？”通過引導學生發現，一張施工圖紙，不僅要美觀，需要用一些工具進行設計，還需有必要的文字和數據，對于無法表達的部分還需要進行細節分析。

三、STEM課程內容應包含評價量規

在很多美國的STEM課例中發現，出示任務后，在學生進行設計時還會有評價量規。評價量規可以包括設計時的文字及圖畫的評價、分工合作的評價、制作成本的評價、工程效果的評價、展示說明的評價等。文字和圖畫評價針對設計是否合理，結構表述條理是否清晰，對每部分使用的材料用量有無介紹等;分工合作評價針對是否有明確的分工，是否有組織的進行;制作成本評價是預算與最終結果差距的大小;工程效果的評價是達到任務要求情況;展示評價是指展示是否清晰明確、有效體現了設計的意圖和特點，整體邏輯如何。在《美國STEM課例設計》一書中，50個課例都是在出示任務的同時出示評價量規，每課的量規依據課程內容制定，針對性很強。更重要的是，學生可以依據提前出示的量規來制定自己的活動計劃，具有較好的引導性，個別課例還創造性地利用了量規來推動課程深入。

例如，在《建磚房》中，筆者也出示了如下的評價量規。（1）文字及圖畫設計方面：文字和圖畫說明設計合理，對于文字結構的表述條理清晰，對每部分使用的材料進行了說明和用量。（2）分工合作方面：有明確的分工且貫徹實施，每個成員都安排了相應的任務，并且每個成員都明確自己的任務，有組織地執行。（3）制作成本方面：按照工作單上列舉材料價格計算成本，最終計算結果與標準結果基本吻合。（4）制作效果方面：房子比例合適，無漏雨漏風現象，美觀，無瑕疵。（5）展示說明方面：小組設計展示清晰明確，完整執行了設計，有效體現了設計意圖和特點。這樣的評價量規，會讓學生整體邏輯清晰，從而把課程開展得更深入。

四、STEM課程內容應有利于培養團隊合作精神

做一項工程，一個人的力量是有限的，但是多人也不一定能發揮出多人的力量，這就需要有團隊合作精神。團隊合作非常有趣，而且是非常重要的一種能力，只有合作才能將整個團隊向前推進。STEM團隊合作會增進目標感、創新性和成就感。教師在教學時，應讓團隊的成員感到，要想解決問題、要完成STEM工程挑戰，他們彼此需要。因此，在學生開始STEM的旅程前教師要先建立團隊，在決定團隊的人員數量時，仔細考慮當前的STEM挑戰到底需要多少學生參與，團隊要能在指定時間完成所有的工作，同時團隊里每名學生都要有事情做。所以，根據STEM挑戰的難度，團隊一般可由2-6人組成。團隊構成可以由教師決定，也可以由學生自主選擇，重點是團隊人員要平衡。每個團隊中男女比例可能是要考慮的因素，另外STEM挑戰也需要技能組合。

例如，在《建磚房》課例中，學生在明確所有的任務后，選擇其中一名或幾名他們覺得可以勝任的同伴，讓他們作為任務的總工程師，然后再由總工程師決定團隊成員的構成。學生組隊時，要考慮完成任務的技能組合，這樣可以盡量避免學生只和“玩得來”的同伴組成團隊。其他角色可以是“建筑師”“采購員”“輔料員”“測量員”等。總之，STEM團隊合作的最終目標是讓所有的成員在團隊合作中都能主動參與，一起學習。

五、STEM課程內容必須具備開放性

STEM課程內容應具有一定的開放性。STEM課程更著重培養學生的創新能力，這就決定了STEM課程內容的開放性。在設計環節，設計圖具有開放性，不要求學生的設計思路相同，只要達到設計圖的規范，設計圖的目標只指向項目任務。STEM教育的問題是開放的，答案不是唯一的。開放式的問題不是傳統的教師提出明確的問題由學生解答，而是教師給出未明確定義的開放式問題，由學生自己來研究要解決的問題到底是什么。

例如，學生執行任務過程中，教師可以提出：“你們小組是如何分工合作的？這個任務中，各種變量是怎么樣控制的？設計思維是否會受到某個因素的禁錮？有沒有考慮用最簡單、最直接的方式完成任務？”等問題。在《美國STEM課例設計》中《紙牌屋》一課要求學生用紙牌搭建一個房屋，第一次實驗時，教師沒有過多要求，只說達到30厘米即可，學生在實際操作和競賽時就會暴露出來以下問題：紙牌能不能折疊、打孔、撕開，能不能用膠水、膠帶。在這些問題的引導下，學生會對“限制條件”有更加深刻的認識，也將學會在限制條件下進行合理的設計和制作。當然，問題可以是開放的，但教師的引導也至關重要。

信息技術的迅猛發展，創造了一個全新的世界，也為科學教育變革創造了新的可能。教師該給學生怎樣的教育？這也引發了筆者的深入思考：STEM教育現在有STEAM、STREAM、STEM+等多個版本，不管是什么方式，都需要教師站在學生的立場上，對教學內容進行優化和重構，設計出符合教師、學生、學校的STEM課程，以此推進學校的創新，促進教師、學生的協同成長。

（作者單位：江蘇省如皋市北外附屬龍游湖外國語學校）

（責任編輯 岳 舒）