【关键词】STEM教育;课堂教学;案例分析

【中图分类号】G633.98  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2020）03-0067-02

【作者简介】胡晓军，江苏省锡山高级中学（江苏无锡，214000）课程教学处副主任，高级教师，无锡市学科带头人，江苏省教研室高中综合实践中心组组长，江苏省“333高层次人才培养工程”中青年学术技术带头人。

为加快推进我国基础教育改革和发展进程，有效开展STEM教育的科学研究和实践探索，2019年4月，中国陶行知研究会在无锡举办了首届全国STEM教学展示暨研修活动。本次活动其中一个亮点是有18节STEM现场课的教学展示。参赛教师依据对STEM的理解，设计的课堂普遍指向了学生创新思维和创造能力的培养，从中可以看到一线教师的实践智慧，也体现了一线教师对STEM的理解。解析这些课例，能够帮助我们厘清概念，为STEM课程实施提供宝贵的经验，给我们以启示。

一、提出来自于真实世界的问题

STEM课程直面现实世界中复杂、真实的问题，涉及人类社会生活的诸多行业与工作领域，课程内容要引导学生观察生活，寻找具有挑战性的学习任务，学生学习的过程就是解决实际问题和完成实际项目的过程，问题或项目是驱动学习的“发动机”。它要能够激发学生的学习兴趣，调动学生的生活经验。STEM课程要注重将学科知识应用于真实世界的问题解决。

STEM课程的问题选择，应具有这样的几个要素：

一是真实。真实的问题更易引发真正的学习，能激发学生的兴趣。如果问题不真实，学生学习容易“出戏”，会产生“解决这个问题有意义吗”的念头，课堂的进程不够平顺。

二是贴近学生生活。好的问题来自学生的生活世界，人对自己身边事物的兴趣程度超过遥远地方的重大命题。STEM课的问题的产生可以是学生观察生活而来，如道路交通、校园环境、学习用品等，也可以是教师提供的一些经典问题供学生选择。

三是具有开放性。开放的问题，能够激发学生的创造力，解决问题的方法要多样，这样学生就有了探究的空间。比如针对路口交通混乱的问题，课题叫作“交通路口红绿灯设计”与叫作“交通路口有序通行的策略”相比，后者更加开放，学生可以选择天桥方案，也可以是地道方案，还可以是增设交通管理员来解决。

在这次活动中，来自成都的两位教师合作开设了面向初中生的“我是消防安全宣传员”一课。上课之前，教师带领学生进行消防安全的实地考察、问卷调查，获得了第一手的数据，针对消防安全意识薄弱的问题，提出了“制作消防逃生宣传的VR视频”的解决方案，学生需要用信息技术学科的知识设计VR视频，用化学学科的知识分析烟雾毒害，用物理学科知识分析救生方法，综合多学科知识，给出解决方案。该案例来自生活，学生有话可说，有事可做。

二、采用跨学科的问题解决方式

跨学科整合是STEM课程最重要的核心特征。STEM课程不再将重点落在某个特定学科上，而是将重心放在问题解决上，围绕问题解决，综合科学、技术、工程和数学等学科知识，发现、分析与解决问题，跨越学科界限，在多学科知识综合应用中提高学生解决实际问题的能力。

例如，一位来自无锡的教师开设的“建桥梁”一课就是一个典型的跨学科解决问题的案例。桥梁设计是STEM的经典案例，建设桥梁所选择的地点应该就在学生身边，有建桥梁来解决问题的现实需求。学生可运用如百度地图等工具测量建桥位置的跨径等数据，调查分析桥梁通行的对象，对车流量进行测算，还要分析水文条件，需要确定桥梁的选用材料、类型等等，还要绘制图纸，制作桥梁模型，进行承载测验。在这样的学习过程中，多种学科融合应用指向问题的解决。

跨学科的问题解决，语文学科也可以参与进来。一位教师在教学《使至塞上》时，师生一起手持地图，研究了诗中的“居延”“燕然”在今天地图上的位置，测量地图上两地之间的距离，再通过比例尺得出两地的现实距离，分析沿途的地理环境，感受诗人王维“慰问边关”的不易，依据古诗词创作一个王维慰问边关的剧本。这样的项目设计，内容包括了语文、地理、数学等学科知识，以完成一个剧本创作为任务。尽管作为一个STEM项目还有改进的空间，但是这样一种跨学科的问题解决还是能够给我们一定的启示。

三、具有科学规范的操作流程

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，第一个字母就是S，所以有STEM“姓科学”的说法。该课程首先要关注的就是科学，在课堂教学时要关注学生的科学素养的提升。

例如“飞向火星”这节课，教师设置的情景是制作一个用于火星着陆的飞行器的减速装置。教师准备了海绵、吸管、降落伞、气球、棉线等器材，为每个器材都标注了价格，引导学生控制成本，还制作了标杆尺，用于学生制作物品坠落的实验，这都是这节课的优点。学生在课堂上着陆方案多采用降落伞的方法，然而，火星大气的密度不到地球大气的百分之一，如此稀薄的空气仅靠降落伞是难以实现安全降落的，教师却一直没有提醒学生。还有学生利用气球的浮力为飞行器减速，但气球能够提供的浮力不足等技术问题，学生没有发现，教师也没有提醒。在“气球方案”小组答辩的时候，有同学提出，气球会撞在一起，该小组成员辩称“不会”，这个问题就过去了，其实教师完全可以从伯努利原理出發，作出科学性的指导。

所以，STEM课不能仅仅靠天马行空的想象，更要有科学的基础，要培养学生热爱科学、尊重科学的精神。

四、恪守严谨的技术规范

STEM课程在它的实施过程中要培养学生的工程素养和科学素养。

严谨的规范首先是科学规范。“我是消防安全宣传员”这节课，教师在上课之前对学生的消防知识做了问卷调查、数据整理，这就成为后期制作消防宣传视频的科学基础，是基于证据的表达。“小小建筑师”一课，教师依据建设规划地块的航拍图片，测量了地块的长宽，并依据这些数据制作了比例1∶100的图片，提供给每一个小组，学生在比例图上绘制建筑物，很严谨。

此外，严谨的技术规范更要包括安全规范。上STEM课，要绷紧安全这根弦。某些具有风险的项目在进行操作的时候，手套、护目镜、隔音耳罩，必须依据情景佩戴护具。在开展项目学习之前，教师还要说明安全事项。

总之，这18节鲜活的课例，带着一线教师的实践勇气、实践智慧、实践困惑，将STEM理论研究落地成为课堂实践本。通过观察这些课，我们可以看到STEM教育进入实践层面——需要有来自真实世界的真实问题;采用跨学科的问题解决方式;学习方式以实践、探究为主;学习过程遵循科学规范的技术流程;课堂的评价指向物化的学习成果;等等。