基于核心素養的STEM主題課程建構與實踐應用

■山東省濱州實驗學校 畢經海

STEM 主題課程包含數學、工程、技術以及科學四門課程。STEM教育作為一種全新的教學形式，可對四個學科進行整合，因此在當前時代背景下得到了社會各界人士的廣泛關注。對于STEM教育來說，起源于西方發達國家，對于個人、地區以及國家來說十分重要，因此目前許多國家都開始積極應用STEM教育模式到實際課堂教學過程中。現如今，我國對STEM 人才數量的需求較高，但我國的STEM 課程以及高質量STEM教師十分缺乏，因此應根據我國的實際情況開展合理有效的STEM主題課程，從而培養高素質人才。

一、基于工程設計的STEM主題課程構建

近年來，隨著我國教育體制改革的不斷推進，素質教育開始受到社會各界人士的廣泛關注，教師與學生應積極使用全新的教學方法以及學習方式，改變傳統的死記硬背模式，提高學生在學習中的主體地位，將教師作為教學活動的推動者來促進學生的學習。對于小學不同課程的教學內容來說，無法幫助學生解決現實問題，同時由于部分學生的思維靈活性較差，在對問題進行解決的過程中只能使用較為簡單的概念知識。因此為了對以上問題進行解決，融合了數學教育、技術教育、科學教育以及工程教育的STEM 教育可對學生的解決問題能力進行有效培養，而在實施STEM主題課程的過程中使用工程設計已成為主要方式，可有效提高學生的學習效率以及學習質量。

對于工程設計來說，主要應用于工程領域中的問題解決工作，其設計過程包含市場運作、市場分析、實驗、確定需求、分析、設定目標、設計規范、方案評估、設計約束、概念產生以及功能分析等內容，基于工程設計的教學模式可有效應用至STEM 主題課程中。而工程設計包含系統思考、優化、預測分析以及約束識別等核心要素，同時在教學過程中應使用以下工程設計步驟：第一先對問題進行明確，對問題進行分析并確定解決問題的方式，對限制解決問題的要素例如安全性、材料可用性以及成本等進行確定。第二為想法的產生，教師應引導學生進行團隊合作與討論，從而構建出多樣化的解決方案，使用互聯網以及相關書籍等路徑對問題進行研究。第三可對合適的解決方案進行選擇，制作相應的草圖，并標注所需材料。第四便可以對產品進行制作，學生可針對所選擇的解決方案、材料以及草圖開展產品制作環節，在制作過程中不斷進行完善與創新。第五為測試環節，學生可使用相關測試儀器對構建好的模型進行測試，對發現問題的地方進行重新設計與思考，并對整體工程進行反思。第六教師可引導不同小組對產品進行展示，并進行相互交流，從而提高學習質量。

二、基于項目學習的STEM主題課程構建

基于項目學習的STEM 主題課程可為學生構建真實的教學情境，引導學生在真實的項目中工作與學習，對現實問題以及復雜問題進行解決，并通過對真實產品進行展示的方式表現其技能與知識，使學生在參與真實項目的過程中提高溝通技巧、創造力以及批判性思維。基于項目學習的STEM 主題課程的主要核心便是將學生作為教學中心，使學生在參與項目的過程中接受真實的挑戰。基于項目的主題課程周期具有多樣化的類型，從一節課的時間到數月時間不等，許多項目學習課程與當地問題以及需求具有密切聯系，經過數周的完成后可形成最終產品。基于項目學習的STEM 主題課程擁有考核與反饋、項目準備、分析討論、制訂計劃以及項目實施五個部分，在開展課程教學的過程中教師可使用多樣化的主題進行教學，如水與自然、探索太空軌道以及工程建筑結構等，可將工程、教學、技術以及科學等主題進行融合，從而提高教學效率以及教學質量。

三、基于科學探究的STEM主題課程構建

真實的情境教學可幫助學生將所學知識進行轉化并理解，因此教師在教學過程中應培養學生對科學知識的好奇心以及思維能力，使學生可以高效對問題進行思考與行動，并鍛煉其發現問題的能力。在進行STEM 教育的過程中大部分教師常常會出現教學效果不高的情況，這是由于許多教師沒有相應的科學研究經驗，因此導致其只具備相應的理論觀點，沒有實踐經驗。因此教師應與學生一同在科學探究的過程中發現問題，提出多種類型的猜想，引導學生對相關猜想進行驗證，從而幫助學生掌握相應的科學知識內容。

四、基于問題解決的STEM主題課程構建

構建基于問題解決的STEM 主題課程可有效對技術、工程以及綜合數據進行融合，從而培養學生的創造力、解決問題能力以及批判性思維，在對學習材料進行選擇的過程中，高質量的學習教材可吸引學生的學習注意力，還可提高學生的溝通能力以及協同能力。對于學生來說，基于問題進行學習十分重要，可使學生處于高效的學習環境中，對實際問題進行解決，并且還可通過相應的教學資源、教學指導制定相應的問題解決方案，從而幫助學生對不同知識內容進行整合。現如今基于問題解決的學習方式已廣泛應用于地理學、計算機科學、工程學以及醫學等領域中。

五、結語

近年來，隨著我國社會經濟的快速發展以及科學技術水平的不斷進步，市場對于高素質人才的要求越來越高。對于小學信息化教學來說，STEM主題課程的開展可有效培養學生的動手實踐能力、創新思維能力、發現問題以及解決問題的能力，從而引導其向復合型人才發展。因此教師應在日常課堂教學過程中積極構建多元化的STEM主題課程，幫助學生健康成長。