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正文共：5526 字 23 图 预计阅读时间： 14 分钟 随着人类科学技术的不断进步，科学、技术、工程、数学几个领域的联系越来越紧密，解决任何一个领域的问题都有可能涉及其他几个领域，传统的单一方向培养的人才越来越不能满足人类未来社会发展的需求。我校从2014年起开始探索STEM教育，着力构建学校STEM创新课程体系。在我们看来，STEM教育是一种倾向于融合式学习的教育观，它意味着我们将不再重点关注某个特定的学科，而是强调在教育过程中引导学生运用科学、技术、工程、数学等相互关联的知识解决实际问题，从跨学科知识应用的角度提高学生解决实际问题的能力。 一、构建学校STEM创新课程体系 我们在构建学校STEM创新课程体系过程中确立了STEM课程的六大核心理念（见图一）。我们特别关注学生在真实情境中的学习，强调通过以工程设计过程为主导的学习项目，让儿童关注周围技术世界的发展，体验科学技术对个人生活、对自然世界、对社会发展的影响。在具体实施过程中，我们会重点关注学生的系统思维、合作、沟通交流、创造力激发、乐观主义和伦理等方面综合素养的培养。“系统思维”重点是让学生学会识别技术性世界基本的内在联系；工程是一项团队运动，因此“合作”会让团队内每一名成员的视角、知识和能力都得到有效的扩展；“沟通交流”，旨在让学生尝试理解特定人群的需求，解释和形成最终的设计方案；“创造力”内在于工程设计的过程当中；强调“乐观主义”，为的是让学生认识到，每一种技术都是“可能被改善”的；我们所倡导的“伦理”，是天人合一的伦理，旨在引导学生关注工程对人、自然和环境的影响。 图1 嘉兴市实验小学STEM课程核心理念 基于上述核心理念，我们从2014年起尝试构建学校STEM创新课程体系。在我们看来，STEM教育着力培养的是学生面向未来的科学和工程素养以及跨学科解决实际问题的能力，理应让每个年级所有学生都有机会接触、学习STEM课程，而不是培养少数几位科创明星学生。因此。我们所构建的STEM创新课程体系，既有STEM课程与国家基础学科的融合，也有在年级层面的走班选修拓展课程、校级社团拓展课程中融入STEM课程理念以及主题实践课程。主题实践课程“免考生去哪儿”其实是一种评价课程，我们也做成了“让孩子像工程师一样学习”的STEM课程项目（见图二），其具体操作如下：简述操作过程 图2 嘉兴市实验小学STEM创新课程体系 二、学校STEM课程实施具体路径 （一）与乐高教育深度合作，研发建立乐高STEM课程群 学校整个STEM课程体系中，乐高STEM课程占了较大比重，这主要源于乐高课程在实施STEM教育中的独特优势：乐高课程的核心理念是通过动手动脑解决现实问题，让学生在建构中学习和发展思维 ，这些理念与STEM教育所注重的跨学科学习、动手、小组协作等基本一致；乐高课程研发的依据，参考了多个国家也包括我们国家的中小学课程标准和教学内容，利于我们与国家基础教育学科课程作有效的整合、对接；乐高课程的研发团队保持着与世界知名大学如麻省理工、塔夫茨大学、剑桥大学等的长期合作，确保了课程的科学性、严谨性、前沿性；乐高课程围绕STEM教育核心理念，可以为学校提供包括硬件、软件、STEM课程、教学评估工具、教师培训课程等在内的一整套解决方案，可有效减轻教师实施STEM教育的课程压力。目前我校在与乐高教育的深度合作中，已经研发建立了多维度目标、多实施路径、多学教方式的乐高STEM课程群（见图三）。 1.与国家基础教育学科课程相整合的乐高STEM课程 （1）基于直观操作，乐高与数学学科融合，开发了低段趣味数学“More To Math”即“乐高一起搭”系列课程（见表1）。儿童时期的数学是学生对物体数量关系和空间形式的初步认识与感知，是有意义的探索而非枯燥的符号记忆和机械训练。设计低段数学“More To Math”课程，让学生在数学学习中拥有更多视觉和动态感受，在丰富有趣的搭建活动中掌握并运用数学，培养对数学的兴趣，了解数学与现实生活的联系，提升应用数学知识解决问题的能力。 （2）基于搭建与程序，将乐高与信息技术学科融合，开发中高段信息技术“EV3”课程。多数学生喜欢机器人，但对于机器人的结构及控制方法知之甚少，为此我们构建了乐高EV3结构化课程（结构图见图4）和乐高EV3课程体系（见表2）。该课程面向四至六年级学生，旨在引导学生通过课程的系统学习，更加深入地了解机器人的结构，更加自如自主地控制机器人的各种动作，真正感受到其中创造创新的乐趣。 （3）基于现实问题解决，将乐高与科学学科融合，在中高段科学课实施乐高“WeDo2.0”和“乐高M&M机械套装”课程。乐高“WEDO2.0”科学课程涉及物理、生命科学、地球与空间科学、工程技术与科学应用四个领域，设计8个引导性实验和8个开放性实验，配有智能集线器、中型电机、运动传感器和倾斜传感器和搭建零件以及相关软件，学生们可通过搭建、编程和修改项目，完成探索、创造并分享他们的科学发现。乐高M&M简单机械课程可以让学生像科学家、设计师和工程师一样，去研究和理解日常生活中各种简单或复杂机械的工作原理。我们将以上课程与三至六年级的科学课程相融合，构建了乐高“WeDo2.0”和“乐高M&M机械套装”课程（见表3）。
如结合六上《形状与结构》单元，学生需要思考如何设计出一个既坚固又安全的建筑。他们先用乐高积木搭建了一个地震模拟器，使其可以震动建筑，并给地震模拟器编写程序，使其可以模拟不同等级的地震。然后利用地震模拟器对不同建筑的抗震能力进行测试比较，在此基础上分析抗震能力强的建筑在结构上所具有的优势，最后各组再搭建展示最有效的抗震建筑设计。
较之传统的科学课学习，这样的开放式、应用性工程任务给学生带来了身临其境的体验：学生在限定条件下从初始尝试，到通过探究建立科学理解，再优化设计，进一步检验，这个过程渗透了工程设计的“迭代”理念，充分体现了科学与工程的相互促进。而建立计算机模拟环境，让学生通过完成模拟工程设计任务探究科学原理，在引发兴趣、锻炼工程设计思维的同时，还可利用模拟技术展现难以感知的现象或微观世界，降低科学学习的难度，使得科学学习变得更加生动真实。 2.与拓展课程相整合的乐高STEM创新课程 （1）年级走班选修乐高STEM课程。我们充分挖掘和利用校内教师资源优势，鼓励教师在同年级走班选修课程中设计实施乐高STEM课程内容，让更多的学生参与到乐高学习活动中来，进而形成乐高WEDO、玩转乐高、乐高机械等多项项目课程学习内容。 （2）校级社团拓展乐高STEM课程。我们利用校外教师资源，为一、二年级学生设计了以“小小建筑工程师”为主题的乐高STEM课程，让学生在搭建各式建筑的过程中，通过自由想象和搭建活动两个重要活动环节，培养审美意识，发展想象能力和动手能力；为三、四年级设计的是以“小小机械工程师”为主题的乐高课程，旨在让学生通过搭建与认知机械元件，了解简单机械原理，发展动手操作和解决实际问题的能力；为五、六年级学生设计的是以“FLL竞赛”为主题的乐高STEM课程，要求学生以团队协作的方式围绕研究主题开展机器人设计、搭建、编程等学习活动，学会提出创新性解决方案。
3.基于主题综合性学习活动的乐高STEM课程 基于主题综合性学习活动的乐高STEM课程，让学生围绕一个或多个经过结构化的主题，利用乐高的各种套装展开学习，学生通过学习主题与活动任务的设计，动手动脑、合作分享，充分经历知识探索、能力培养的全过程。比如针对免考生开设的主题综合性学习活动“免考生去哪儿”乐高课程，便是一个融合了科技、工程、技术及创意设计、语言表达、团队合作等多方面内容的STEM活动，让“学霸”们在玩乐中接受挑战、激发创造潜能。在课程学习过程中，“学霸”们围绕“寻找水源，拯救小镇”这一主题，通过科学构思，采用海报绘制、积木搭建、语言表达的方式描述寻找清水的过程以及旅途中的发现，收获颇丰。 （二）在学校社团课程中引入“未来工程师——世界机关王”STEM课程 “未来工程师——世界机关王”课程以STEM人才培育理念为基础，设计了一套完整的创造性思维与科技实践相结合的课程及活动（见图5），旨在引导学生通过“身边的科学现象”“经典的科学原理”“前沿的科学话题”“有趣的科学实验”4个模块15个科学专题的学习，在学好身边的科学原理后，再团队组合，围绕主题情境进行基础积木零件和创意工程器材的无限创意组合，打造创意连环机关，活用经典科学原理，并进行作品的现场展示与阐述。
图5 嘉兴市实验小学“未来工程师——世界机关王”课程 （三）在科学课中自主开发校本STEM课程学习项目 将工程思想和实践引入科学课程，结合科学教材开发STEM课程学习项目，有“自制弹力球”“自制乐器”“制作纸火箭”“设计3D眼镜”“超级肥皂泡”“设计制作一座桥”“做一个热水器”等，让学生在科学课上经历科学探究活动，同时有机会拓展以下STEM课程实践活动：提出科学问题，界定技术难题；发展和使用模型；计划和实施研究；分析和阐释数据，发展数学、信息、计算机技术和计算思维；形成解释（针对科学），设计解决方案(针对工程)；获取、评估和交流。 与常态科学课围绕某一个科学概念的学习制作完成一个单项科学小制作不同的是，我校自主开发的STEM学习项目设计需要包含科学、技术、工程和数学四个方面的要素，强调学生在设计任务情境中运用已学知识，通过开发解决方案、检验设计合理性、权衡方案、讨论修正等过程发展工程设计能力。 三、学校STEM课程实施策略 （一）遵循4C学习模式 在STEM课程实施过程中，无论是与国家基础学科课程的整合，还是拓展课程、主题综合性活动课程的实施，我们都努力遵循4C学习模式（见图6），以建构主义理论为基础，为学生创造适合的学习情境，便于学生主动建构知识，培养能力。
图6 STEM课程之4C学习模式 （二）倡导设计发现型学习 在STEM课程教学过程中，我们强调，不仅要重视学生的探究式学习，更要重视引导学生实践设计与发现型学习，其基本流程如图7。
图7 设计与发现型学习模式 以六年级的《自制乐器》STEM学习项目为例，各探究小组在确定设计需求后，他们需要研究各种乐器的发声原理，然后通过讨论，确定解决方案，在此基础上进行乐器图纸设计，再反复寻找各种可做乐器的材料，初步制作出乐器模型后，还需反复调试、不断改进，然后合作进行展示和交流。
这样的设计与发现型实践活动，重在引领学生进入传统科学教育较少涉足的“设计世界”，通过引导学生在多元化多学科的学习情境中进行“设计”中“学”，从而综合提升学生的工程设计能力、批评性思维和问题解决能力，并体验科学技术对个人生活、对社会发展的影响。 四、STEM课程实施教师团队建设策略 （一）成立STEM课程项目组，以“工作坊”形式，组织分阶段参与式、体验式培训 我们成立了乐高STEM课程群项目组、“世界机关王”项目组、“创客课程研发项目组”、“免考生去哪儿”乐考课程项目组等STEM课程项目组，邀请校内外专家，以“工作坊”的形式，组织开展各个STEM项目参与式、体验式的培训。一个STEM项目我们一般用十次培训完成，这十次培训又划分为“一、二、三、四”四个阶段，“一”为组织一个关于此STEM项目的咖啡论坛；“二”为二次关于此STEM项目的知识铺垫、理念培训；“三”为三次实践工程思维培训，教师需要围绕一个个实际的STEM项目亲自体验、动手实践，以培养自身工程实践的思维和跨学科解决问题的能力。“四”为四次后续延伸拓展培训。既前六次培训后，教师还需要进行分享、展示、评估、拓展四次培训。 （二）组织全体教师进行STEM项目实战模拟类拓展培训 由于我校的STEM课程涉及与国家基础学科课程的整合，同时在各年级的走班选修课程中也设置了为数不少的STEM课程，也意味着学校里绝大部分教师现在及将来都会涉及STEM教育。因此，我们组织了全体老师赴上海田子坊、杭州吴山广场，以小组团队合作的方式，申领STEM课程项目研发任务，实地进行 STEM项目实战模拟类拓展培训。 五、下一阶段STEM课程实施规划 （一）全面、系统规划、建设STEM课程实施环境 东、西校区、科技城校区都将全面系统规划、建设STEM课程实施环境。特别是科技城校区，目前正在规划建设1600平方的乐高创新中心和STEM+科创中心。其中乐高创新中心重点规划乐高拼砌中心、机械创作中心、数字乐高中心三个活动区域，供低、中、高三个年龄段的孩子进行乐高STEM课程的体验学习。STEM+科创中心将融合STEM教育、创客教育理念，引导学生通过团队跨学科的项目式学习，运用科学的探究过程和工程设计过程，探索和解决真实问题，提升实践应用能力和创新能力。本中心设置一个公共展示空间及科学魔法实验室、模拟飞行室、创客教室、木工坊、未来城市实验室、机器人研究中心等六个功能工作室。 （二）引入比较成熟的STEM教育及教学整体解决方案，打造学校STEM课程的3.0版本 以加入中国STEM教育协作联盟实验学校为契机，引入比较成熟的STEM教育及教学整体解决方案,包括STEM实验室环境创设方案、装备配置、课程体系、教材、师资培训与教学支持系统、资源库建设方案、课程教学设计、评估体系设计、教学云平台、比赛与成果展示，并与目前学校的STEM创新课程相整合，打造学校STEM课程的3.0版本。 （本文发表于《广西教育》2018年第6期）
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