把握內涵，讓STEM教育落地

【關鍵詞】STEM教育;課堂教學;案例分析

【中圖分類號】G633.98? 【文獻標志碼】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（江蘇無錫，214000）課程教學處副主任，高級教師，無錫市學科帶頭人，江蘇省教研室高中綜合實踐中心組組長，江蘇省“333高層次人才培養工程”中青年學術技術帶頭人。

為加快推進我國基礎教育改革和發展進程，有效開展STEM教育的科學研究和實踐探索，2019年4月，中國陶行知研究會在無錫舉辦了首屆全國STEM教學展示暨研修活動。本次活動其中一個亮點是有18節STEM現場課的教學展示。參賽教師依據對STEM的理解，設計的課堂普遍指向了學生創新思維和創造能力的培養，從中可以看到一線教師的實踐智慧，也體現了一線教師對STEM的理解。解析這些課例，能夠幫助我們厘清概念，為STEM課程實施提供寶貴的經驗，給我們以啟示。

一、提出來自于真實世界的問題

STEM課程直面現實世界中復雜、真實的問題，涉及人類社會生活的諸多行業與工作領域，課程內容要引導學生觀察生活，尋找具有挑戰性的學習任務，學生學習的過程就是解決實際問題和完成實際項目的過程，問題或項目是驅動學習的“發動機”。它要能夠激發學生的學習興趣，調動學生的生活經驗。STEM課程要注重將學科知識應用于真實世界的問題解決。

STEM課程的問題選擇，應具有這樣的幾個要素：

一是真實。真實的問題更易引發真正的學習，能激發學生的興趣。如果問題不真實，學生學習容易“出戲”，會產生“解決這個問題有意義嗎”的念頭，課堂的進程不夠平順。

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

三是具有開放性。開放的問題，能夠激發學生的創造力，解決問題的方法要多樣，這樣學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“交通路口紅綠燈設計”與叫作“交通路口有序通行的策略”相比，后者更加開放，學生可以選擇天橋方案，也可以是地道方案，還可以是增設交通管理員來解決。

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，教師帶領學生進行消防安全的實地考察、問卷調查，獲得了第一手的數據，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，學生需要用信息技術學科的知識設計VR視頻，用化學學科的知識分析煙霧毒害，用物理學科知識分析救生方法，綜合多學科知識，給出解決方案。該案例來自生活，學生有話可說，有事可做。

二、采用跨學科的問題解決方式

跨學科整合是STEM課程最重要的核心特征。STEM課程不再將重點落在某個特定學科上，而是將重心放在問題解決上，圍繞問題解決，綜合科學、技術、工程和數學等學科知識，發現、分析與解決問題，跨越學科界限，在多學科知識綜合應用中提高學生解決實際問題的能力。

例如，一位來自無錫的教師開設的“建橋梁”一課就是一個典型的跨學科解決問題的案例。橋梁設計是STEM的經典案例，建設橋梁所選擇的地點應該就在學生身邊，有建橋梁來解決問題的現實需求。學生可運用如百度地圖等工具測量建橋位置的跨徑等數據，調查分析橋梁通行的對象，對車流量進行測算，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，進行承載測驗。在這樣的學習過程中，多種學科融合應用指向問題的解決。

跨學科的問題解決，語文學科也可以參與進來。一位教師在教學《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實距離，分析沿途的地理環境，感受詩人王維“慰問邊關”的不易，依據古詩詞創作一個王維慰問邊關的劇本。這樣的項目設計，內容包括了語文、地理、數學等學科知識，以完成一個劇本創作為任務。盡管作為一個STEM項目還有改進的空間，但是這樣一種跨學科的問題解決還是能夠給我們一定的啟示。

三、具有科學規范的操作流程

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

例如“飛向火星”這節課，教師設置的情景是制作一個用于火星著陸的飛行器的減速裝置。教師準備了海綿、吸管、降落傘、氣球、棉線等器材，為每個器材都標注了價格，引導學生控制成本，還制作了標桿尺，用于學生制作物品墜落的實驗，這都是這節課的優點。學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現安全降落的，教師卻一直沒有提醒學生。還有學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問題，學生沒有發現，教師也沒有提醒。在“氣球方案”小組答辯的時候，有同學提出，氣球會撞在一起，該小組成員辯稱“不會”，這個問題就過去了，其實教師完全可以從伯努利原理出發，作出科學性的指導。

所以，STEM課不能僅僅靠天馬行空的想象，更要有科學的基礎，要培養學生熱愛科學、尊重科學的精神。

四、恪守嚴謹的技術規范

STEM課程在它的實施過程中要培養學生的工程素養和科學素養。

嚴謹的規范首先是科學規范。“我是消防安全宣傳員”這節課，教師在上課之前對學生的消防知識做了問卷調查、數據整理，這就成為后期制作消防宣傳視頻的科學基礎，是基于證據的表達。“小小建筑師”一課，教師依據建設規劃地塊的航拍圖片，測量了地塊的長寬，并依據這些數據制作了比例1∶100的圖片，提供給每一個小組，學生在比例圖上繪制建筑物，很嚴謹。

此外，嚴謹的技術規范更要包括安全規范。上STEM課，要繃緊安全這根弦。某些具有風險的項目在進行操作的時候，手套、護目鏡、隔音耳罩，必須依據情景佩戴護具。在開展項目學習之前，教師還要說明安全事項。

總之，這18節鮮活的課例，帶著一線教師的實踐勇氣、實踐智慧、實踐困惑，將STEM理論研究落地成為課堂實踐本。通過觀察這些課，我們可以看到STEM教育進入實踐層面——需要有來自真實世界的真實問題;采用跨學科的問題解決方式;學習方式以實踐、探究為主;學習過程遵循科學規范的技術流程;課堂的評價指向物化的學習成果;等等。