基于小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的STEM項(xiàng)目的課程開(kāi)發(fā)與研究

摘要：STEM教育理念的主要宗旨是為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探索，這樣才能讓學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)綜合提升。全球大部分國(guó)家的教育理念都是希望學(xué)生能夠具有創(chuàng)新能力和合作能力，因此教師可以基于小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行STEM項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和研究，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面提升。

引言：

STEM教育是具體的含義使S代表科學(xué)，M代表數(shù)學(xué)，T代表技術(shù)，E代表工程的簡(jiǎn)稱(chēng)，最早是在美國(guó)推出，并通過(guò)研究表明，STEM教育有助于教師培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究、創(chuàng)新、解決問(wèn)題和溝通的能力。現(xiàn)如今，隨著社會(huì)對(duì)科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)和工程人才的日益重視，我們國(guó)家也逐漸重視STEM教育理念，逐步開(kāi)發(fā)和研究基于小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的STEM項(xiàng)目，對(duì)于全面的人才的需求也越來(lái)越大。

一、小學(xué)科學(xué)課程中基于STEM教育存在的問(wèn)題

（一）教師對(duì)STEM教育不了解

STEM教育最初是美國(guó)提出的一種教育理念，之后變?yōu)榱丝萍冀逃钪匾膰?guó)際分支之一，以新興教育實(shí)踐和研究實(shí)驗(yàn)室為主要的教育環(huán)境，以科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)和工程為承載。然而，在中國(guó)，STEM教育仍然是一項(xiàng)工作，多數(shù)教師對(duì)其知其然而不知其所以然，教師也容易將其與學(xué)生手工制作等項(xiàng)目的產(chǎn)生混淆。然而，這些課程不包括科學(xué)設(shè)計(jì)的元素，這不是STEM教育的本質(zhì)，這還在中國(guó)式科學(xué)課程的范疇。

（二）基于STEM教育的小學(xué)科學(xué)課程的偏差

STEM教育是一種以問(wèn)題為導(dǎo)向的工程設(shè)計(jì)，有效結(jié)合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)要素，使學(xué)生能夠自主探索和解決問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新意識(shí)。然而，在實(shí)踐中，這種基于項(xiàng)目的調(diào)查總是從教師開(kāi)始，以相同的結(jié)論結(jié)束。這不符合STEM教育的目的，即讓學(xué)生自己進(jìn)行研究和解決問(wèn)題。

二、STEM項(xiàng)目課程開(kāi)發(fā)與研究形式

（一）STEM項(xiàng)目課程的驗(yàn)證型

教師可以基于科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出綜合和成熟的STEM項(xiàng)目課程。首先，他們將根據(jù)課程中規(guī)定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，確定課堂上要處理的主題。其次，教師要認(rèn)真準(zhǔn)備課堂評(píng)估和具體行動(dòng)計(jì)劃以及審查教學(xué)重點(diǎn)。例如，為STEM制定第二個(gè)牛頓定律驗(yàn)證方案包括以下步驟。首先，確定一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，教師向?qū)W生展示一個(gè)外力如何改變運(yùn)動(dòng)。第二，制定一個(gè)課程計(jì)劃，教師在小組中計(jì)劃內(nèi)容，并準(zhǔn)備好教具（如砝碼、旋轉(zhuǎn)物體、計(jì)時(shí)器等）。第三在課堂上與同學(xué)們進(jìn)行互動(dòng)，鼓勵(lì)他們積極參與學(xué)習(xí)過(guò)程。教師和學(xué)生討論并評(píng)估該計(jì)劃，以確保其準(zhǔn)確性和有效性。第四，對(duì)有計(jì)劃的實(shí)施和過(guò)程的有效性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第五，教師對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行長(zhǎng)期評(píng)估，共同反思，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解，修改和完善實(shí)驗(yàn)階段，并與學(xué)生討論和分析過(guò)程中的關(guān)鍵因素。

（二）STEM項(xiàng)目課程的探究型

在小學(xué)使用調(diào)查法時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別和解釋課程中的未知現(xiàn)象，并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析，以便學(xué)生能夠解釋結(jié)果。教師或組織應(yīng)評(píng)估學(xué)生探究過(guò)程的所有階段，包括選題、想法的產(chǎn)生、提問(wèn)、數(shù)據(jù)收集、問(wèn)題分析、策略制定、合作整合、創(chuàng)造過(guò)程、反思和綜合、展示、分享和交流。例如，關(guān)于空氣污染的STEM課程可以基于以下學(xué)習(xí)階段來(lái)開(kāi)發(fā)。首先，為了幫助學(xué)生理解和概念化空氣質(zhì)量指標(biāo)，教師將創(chuàng)建圖形圖表，幫助學(xué)生了解空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和使用，并最終鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)不斷研究和了解空氣污染的來(lái)源。其次，學(xué)生們了解了溫室效應(yīng)，動(dòng)手創(chuàng)建了一個(gè)模型來(lái)解釋它。第三，通過(guò)與教師和學(xué)生的討論和互動(dòng)，探討全球臭氧層消耗的原因和后果，并討論解決這一問(wèn)題的有效措施。第四，將調(diào)查室內(nèi)空氣污染的來(lái)源，以確定和探索有效的預(yù)防措施。第五，教師可以利用空氣模型來(lái)加深學(xué)生對(duì)空氣污染控制裝置的理解，幫助他們了解和欣賞這些裝置，更好地理解問(wèn)題。

（三）STEM項(xiàng)目課程的創(chuàng)造型

STEM技能以科學(xué)課程為基礎(chǔ)，采用創(chuàng)新的教學(xué)模式。教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)和創(chuàng)造物體，同時(shí)引導(dǎo)他們?cè)O(shè)計(jì)、創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)物體，以更好地理解知識(shí)概念。例如，在教授與警報(bào)器設(shè)計(jì)有關(guān)的內(nèi)容時(shí)，培訓(xùn)步驟的結(jié)構(gòu)如下。首先，老師給學(xué)生講一個(gè)關(guān)于報(bào)警場(chǎng)景的故事。其次，教師向?qū)W生傳授電路設(shè)計(jì)的基本原理，并指導(dǎo)他們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)功能電路圖。第三，合作設(shè)計(jì)，教師通過(guò)互動(dòng)導(dǎo)航引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)警電路，并讓他們有機(jī)會(huì)匯報(bào)設(shè)計(jì)原理。第四，在生產(chǎn)審查中，指導(dǎo)學(xué)生在生產(chǎn)完成后測(cè)試報(bào)警電路系統(tǒng)的有效性。第五，通過(guò)學(xué)生們之間的討論學(xué)習(xí)，探討報(bào)警電路的改進(jìn)和擴(kuò)展的可能性，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的發(fā)展;第六，共同反思，學(xué)習(xí)者通過(guò)相互交流，展示創(chuàng)新和改進(jìn)的作品，反思優(yōu)化過(guò)程中的不足之處，從而提高學(xué)習(xí)者的整體認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的積極性和有效性。

（四）STEM項(xiàng)目課程的框架型

STEM課程的主要結(jié)構(gòu)是將工程當(dāng)做主要線(xiàn)路，然后在解決問(wèn)題的過(guò)程中結(jié)合科技知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)以及科學(xué)課程的知識(shí)構(gòu)建知識(shí)體系，從而提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。實(shí)際上學(xué)生在解決工程問(wèn)題的過(guò)程中就是實(shí)現(xiàn)STEM教育的過(guò)程。雖然STEM教育中包含的工程是最重要的組成部分，但是教師也可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際能力引導(dǎo)學(xué)生重新對(duì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。因此，學(xué)生在解決工程問(wèn)題是經(jīng)常會(huì)在各個(gè)操作步驟中轉(zhuǎn)換，最后在按照原定的實(shí)際線(xiàn)路繼續(xù)解決。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，STEM教育理念在運(yùn)用的過(guò)程中，教師首先要充分掌握STEM教育的真正含義，同時(shí)學(xué)校要與時(shí)俱進(jìn)的開(kāi)展學(xué)校STEM教育在小學(xué)科學(xué)中的課程，強(qiáng)化教師的專(zhuān)業(yè)能力，確保教師的綜合素養(yǎng)得到提升。另外，學(xué)校還要為STEM課程的開(kāi)展假設(shè)專(zhuān)業(yè)的設(shè)備，為STEM教育奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，充分融合小學(xué)科學(xué)課程的標(biāo)準(zhǔn)。

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作者簡(jiǎn)介：高先峰，（1976.12-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，漢族，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：科學(xué)教育。