反思《厨房技术》STEM案例

2022-03-04张丽娜江苏昆山市培本实验小学

小学科学 2022年2期

◇张丽娜（江苏：昆山市培本实验小学）

顺应社会对复合型人才的迫切需要，STEM 成为我国教育关注的焦点。本文以美国教材《科学融合》二年级第九单元的《厨房技术》为例，追寻STEM 课程案例的设计意图和整体脉络，为我国开展STEM 课程提出“三个明确”的针对性建议：（1）明确STEM 课程标准和评价指标；（2）明确STEM 教育的目标及特征；（3）明确STEM 教育的内驱力。

从1986年的《尼尔报告》到1996年的《塑造未来》，历经了整整10年才正式提出STEM概念，由高等教育转向K12 教育阶段，再到奥巴马政府提出《联邦STEM 教育·五年战略计划》，都明确了STEM 教育的重要性。STEM 这种以意义建构为取向、以生活经验为取向、以学习者为取向的多样化教育课程体系，以多样化的教学形式促进了学、做、研、悟、用一体的人才培养，超越了学科鸿沟，使得教育与实际生活紧密联系。

随着STEM 这股热潮的来袭，开展什么模式的STEM 教育以及如何开展STEM 课程更引起人们的关注。本文以二年级美国教材《科学融合》中第九单元的STEM 课程《厨房技术》为例，对STEM 案例进行分析，共同探讨美国STEM 案例背后的故事。

一、STEM案例教学设计

以美国小学二年级中第九单元“物质变化”教材为例，本单元的《厨房技术》STEM 案例的设计流程如下：

（一）烹饪工具

明确每种厨房用具是一项技术的基本概念，介绍“菜谱”需要的原料，以及加工过程中使用的厨具。

原料：两杯面粉、一个鸡蛋、一勺香草粉、一勺苏打

工具：烤箱

（二）动手做做看

1.正在制作饼干的时候，你的烤箱时钟坏了，你会用哪些方法来测量烤饼干需要的时间？

2.你的食谱中需要三杯面粉，可是你只有一个测量杯，你会怎样使用它来进行测量？

（三）提升

写下你最喜欢的三明治食谱，完成思考过程，在调查报告中进行记录。

二、转向STEM案例背后

《厨房技术》案例将STEM 内容杂糅，实现了科学、技术、工程和数学跨学科间的互补，通过课堂教学来培养学生在现代社会所需的科学素养，目标如下：

S（科学）：a.多种物质（面粉、鸡蛋、香草粉）可以组成一种物质（饼干）；b.改变物体温度，物质形状和形态发生了变化（液态的鸡蛋—固态鸡蛋，形状不规则的面粉、香草粉、鸡蛋—形状固定规则的饼干）。

T（技术）：烤箱本身是一项技术产品，设计使用烤箱时钟坏了的问题主要是让学生体会技术为人们提供一种便捷的生活方式；其次是为了培养学生多角度去解决实际问题的能力。当烤箱时钟坏了，可以考虑用其他方法取代烤箱时钟的功能，使得学生的聚合思维和发散性思维得到发展与整合。

E（工程）：制作饼干的活动就是一个小工程，学生需要独立完成材料的选购、配比、加工，以及时间预算、成本预算、产品设计、产品评价和完善等环节。也可以说一项工程就是一个系统。

由于公众对工程的理解存在局限，大多数人都将工程理解为大型建筑设计，忽视了工程对人们日常生活的影响。工程技术思维中正是“系统”这个核心观念的存在才使得每个工程得以完整。

M（数学）：在用一个量杯称量三杯面粉的设计活动中，涉及余量差的数学计算方法，为日后学习中遇到误差和谬差的明确区分奠定了良好的基础。如果学生用同一个杯子直接称量三杯面粉，由于面粉挂壁会使实验结果产生很大误差。如果学生有很丰富的生活常识，便会在每次称量前对杯子进行清洁，提升严谨的科学思维。

此外，一勺苏打、一勺香草粉等让学生切身体会了某些数量单位的大概分量，将内容数量化，促进知识向活动的正迁移。

总之，数学思维和数学方法贯穿整个活动，为活动的开展提供证据；科学为活动开展中提供理论依据和研究方法，为活动的开展提供直观载体；技术为整个活动的开展提供基本保障；工程思维引导学生从整体去解决实际问题、制定方案和策略。

三、STEM课程在该单元的地位及价值

研究美国教材目录，我们不难发现，该教材中第九单元的第一节课主要介绍什么是物质，第二节课讲解怎样比较体积，第三节课的标题是物质怎样改变，第四节课是怎样改变水的形态，而《厨房技术》处于课程衔接处。我认为，该STEM 案例在单元课程中主要起到一个承上启下的作用。

在饼干制作过程中，温习了第一节课中物质的不同形态以及属性的科学概念；用量杯称量面粉的环节则对第二课体积测量的学习内容进行了巩固；运用烤箱加热的环节为第三节课《温度改变物质性质》做了铺垫。所以STEM 案例的插入使得课程结构更加严谨，思路更加清晰。

在STEM 活动中，问题作为核心，而解决问题的过程往往需要运用更多领域的概念，还要运用多种解决的技术能力。

所以在STEM 课程开展过程中培养了学生的数学思维、逻辑思维、独特的设计思维、思辨思维等等，在整个实践中提升了学生的科学素养、工程技术素养、数学素养、物化能力、图样表达、创新设计等核心素养，还激发了他们的创意，培养了解决问题的能力，引起他们对STEM的兴趣，有助于学生将从事制造业作为未来的职业规划。

此外，在美国新一代课程标准中，我们看到小学阶段将生命科学、地球与空间科学、物质科学、工程与技术四个大概念贯穿整个课标的始终，二年级对工程与技术概念没有给予明确的认知标准，而是贯穿在生命科学、地球与空间科学和物质科学中。

所以在美国科学教材中，STEM 案例的插入既丰富了学生的学习方式，使得课内学习迁移到课外，又填补了课程标准的空缺。可以说，教材与课标紧密结合使得科学教育的发展如火如荼。

四、我国在科学教学中开展STEM 教育的实施建议

随着STEM 素养在社会竞争中扮演越来越重要的角色，如何开展STEM 教育便成为人们关注的焦点。在这里，我结合美国教材中STEM 教学案例，提出以下几点实施建议。

（一）明确STEM 课程标准和评价指标

美国新一代科学课程标准基于STEM 思想，明确提出三个主要概念：

科学和工程实践；跨学科概念；核心概念。

小学二年级阶段明确规定：

“模式的横切概念；因果；能量和物质；结构和功能；稳定性和变化；工程、技术、科学对社会和自然界的影响和影响被称为这些学科核心思想的组织概念。”

正因为小学科学课程标准为教材和教学提供了方向指引，才使得美国STEM 课程与科学教育形成了良好的互动关系。我国在最新版的科学课程标准中结合了核心概念、工程与技术领域的大概念，但并没有将科学、技术、工程与数学很好地融合，物质科学、生命科学、地球与空间科学、工程与技术科学四大方向仍是割裂开的。

此外，在STEM 活动的开展过程以及反馈上，我国缺乏评价维度，评价方式、反馈机制也都很模糊，导致教师以及教育工作者在开展STEM 课程时缺乏明确的方向，对如何实施，以及整个课程评价环节不知所措。所以小学科学课程标准中STEM 内容标准和统一的评价指标是开展STEM 教育的核心指南。

（二）明确STEM 教育的目标及特征

STEM 教育目标是培养个体在科学、技术、工程、数学领域以及相关交叉领域中，运用个人关于现实世界运行方式的知识和能力的STEM素养。它是把学习到的零碎知识与机械过程转变成探究真实世界相互联系的综合能力。STEM 教育具有跨学科性、趣味性、体验性、情境性、设计性以及艺术性等特性，理解它的概念以及目标、特征，对开展STEM 课程是很有必要的。

在本节《厨房技术》案例中，STEM 课程设计始终围绕NGSS 中提出的“物质具有不同的性质，分为固体、液体、气体三种形态，物质的属性可以被改变”这个大概念开展，活动整体性非常强。

所以我国教学应紧密结合新版《义务教育小学科学课程标准》中的18 个大概念，将STEM 课程渗透在整节课程中，转变教育理念，充分发挥STEM 的综合性。