小學STEM課程的設計與案例開發研究

胡爽

摘 要：本文闡述了小學STEM課程的設計與案例開發研究，重點論述了小學STEM課程的開發與建設的原則、課程目標的確立、課程內容的選擇。通過基于工程設計開發STEM課程，以《變色陀螺》為例闡述案例的開發流程，并注重教學評價。

關鍵詞：STEM課程 ;課程設計;案例開發

課程是落實教育政策，實現教育目標的關鍵。STEM 課程強調對科學、技術、工程和數學四門學科進行跨學科的整合，應根據四門學科領域之間的聯系，有目的、有方法的進行學科的融合，而不是簡單的將四門學科集合在一起。小學 STEM課程的設計是落實小學 STEM 教育的關鍵一步。

一、STEM 課程設計理念和原則

（一） 設計理念

1.跨學科融合的設計理念。在設計STEM 課程時應秉持跨學科融合課程的設計理念，將各學科知識整合，將學習內容與實際生活融合。

2.學生合作為主，老師指導為輔的設計理念。STEM 課程強調學生參與，通過參與課程中真實問題的結果過程，學習知識、提高技能，真正幫助學生理解并學會運用知識解決實際問題。因此課程設計應以學生參與為主，教師只是參與協助學生學習。

（二）設計原則

1.課程設計的活動應面向全體學生。小學 STEM 課程強調學生參與，因此設計的活動也應面向全體學生，讓學生一起合作學習。

2.課程設計應符合學生的認知發展特點，對于小學不同年級的學生設計的課程，課程的難易度應不同。

3.課程的設置應符合跨學科的綜合特點。STEM 課程是一門綜合性的課程，因此課程的設計應具備綜合性，以一個綜合性的主題為中心設計各個學科的內容，這樣才有利于學生對于跨學科概念的理解和構建。

二、確立STEM課程的目標

我國目前沒有明確給出STEM課程的目標，甚至國外也還沒有設立明確的目標，但是我國小學科學課程標準明確的給出了科學課程的課程目標。課程標準中涉及到了科學、技術目標，對于數學和工程目標需要根據課程去整合。制定符合我國小學的STEM課程的三維課程目標。主要在以下幾個方面：（1）意識到科學、技術、工程和數學在現代社會的重要作用;（2）熟悉這些領域的基本概念;（3）能夠基本運用，例如能夠批判性評論新聞報告中的科學和工程內容，能進行基本故障排除，具備與生活相關的數學操作技能等。

三、選擇課程內容

1.基于真實情景的課程內容

與傳統科學課程內容不同，STEM課程強調為學生提供學習的情境，因此在課程內容中，如何創造吸引學生的學習情境成為STEM課程內容的重要部分。而且應基于小學生的認知水平，主題可能不需要涉及到高層次的思維，但是也需要對于學生的思維發展有一定的幫助。

2.具有綜合性、社會性和非結構性特征的課程內容

綜合性體現在課程內容并不局限在一門學科內容，而是以一個綜合的主題為中心，包含科學、數學、技術和工程等內容。課程內容的社會性體現在STEM項目課程內容反映人們現實生活中遇到的問題或挑戰，以社會問題為中心，科學、技術、工程和數學圍繞解決社會問題而展開。STEM課程非結構性的特征指的是：構成STEM課程的單元之間并不存在因果聯系或者一定的邏輯關系，因此，這些主題或問題單元在教學時空上并不具有承接關系。

四、基于工程設計的STEM課程設計與案例開發

STEM教育實踐項目中所用的教學手段多為：基于工程設計過程、基于問題解決，基于項目解決或基于探究的學習手段。其中基于工程設計過程的方式的設計課程最普遍。

本文通過基于工程設計開發STEM課程，目的在于讓學生體會到作為工程師是如何進行工程設計的，面對工程方面的難題，工程師是如何去一步步解決的。

（一）基于工程設計的 STEM 課程的步驟

1.創設情境，提出問題：創設真實的生活情境，聚焦科學問題或工程問題，確定用戶的實際需求，從而提出項目主題，明確研究任務。

2.實踐探究：通過科學探究與科學實踐，理解相關概念，為解決問題做相應的準備。

3.產品設計：探討問題解決過程中的多方面因素，形成產品設計圖。

4.產品制作：根據設計圖，選擇材料進行產品制作。

5. 產品測試，收集信息，分析性能，優化改進。

6.樂于分享，敢于交了沒，善于評價，勤于反思。

（二）小學 STEM 課程開發案例

筆者根據課程設計的步驟，開發了小學 STEM 課程案例——《變色陀螺》。

創設情境，聚焦問題

教師出示各種各樣的陀螺（圖片），引發學生的注意力。為什么陀螺會變色？讓我們一探究竟，并且嘗試著自己做一個神奇的變色陀螺吧！

探究實踐

1.光的色散現象

（1）我們在生活中常常會見到神奇的光現象，比如彩虹的形成？活動一：用手電筒照在三棱鏡上，慢慢轉動三棱鏡，觀察白紙上的現象。

（2）得出結論：通過實驗，我們發現白光可以分解為七種顏色。

2.光的合成現象

（1）單色光混合到一起會變成白光么？活動：用不同顏色的光相互疊加。

（2）得出結論：紅、綠、藍三種顏色疊加，就會合成白色。

3.視覺暫留

（1）活動：盯著圖片30秒，盡量不要眨眼睛，然后閉上眼睛仰頭朝上，然后睜開眼睛看向天花板，你能看到什么？

（2）資料鏈接：“視覺暫留”。

4.陀螺變色的原理揭秘

光的疊加和視覺暫留導致七色盤看起來是灰色或白色。

產品的設計與制作

1.制作要求

（1）做一個會變色的陀螺（彩色變白色）? （2）要轉得穩? （3）時間持久

怎樣搭配色彩才能出現變成白色的效果？用到的材料有哪些？怎樣才能轉得又穩又久？制作過程中哪些參數是需要注意的？

2.設計好方案，畫出設計圖

3.進行制作

（1）分發各組所選材料

（2）提醒安全事項：在制作過程中，要用到剪刀，小心使用，以免戳傷。

（3）學生進行制作，教師課堂巡視。

（四）測試優化

試一試效果，改一改。

（五）交流評價

1.各組介紹產品設計和制作方案，展示成果。

2.比一比，哪一組的陀螺轉得最穩、持續最久、色彩最有特色。

五、STEM教學的評價

評價的目的在于了解學生在學習過程中的表現，鑒定學生學習的質量水平。同時發現的問題可以幫助課程實施者進一步去完善課程，進而保證課程實施的質量，促進學生的科學素養的發展。

評價的原則要依據課程標準，做到主題多元和方式多樣。應包含教師測評和學生的自我測評、相互測評，以及家長或課程專家對學生的測評等。測評也應包括過程性測評和終結性測評。不僅要有紙筆形式的測評，還要以活動、實驗、項目報告等多種形式進行的測評。各種形式的測評相互補充，才能更全面的評估學生的學習質量。

參考文獻

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