杨元魁 叶兆宁

STEM教育将科学、技术、工程和数学等内容整合起来，形成结构化、连贯而有组织，同时又不乏开放性和创造性的课程体系。一个好的STEM活动，不仅需要富有吸引力的内容，还要体现以学生为中心的教育理念，更应着重培养学生综合解决问题的能力和创新能力。在STEM跨学科课程或主题活动的教学设计中，难点在于如何选择活动、如何将所有活动有机整合在一起。本文从科学探究与工程设计的联系与区别人手，着重分析以工程问题解决为主线的STEM教学模式，并提出链接科学与工程的相关策略。

科学探究与工程设计的联系与区别

科学在于认识世界，解释自然界的客观规律，而工程和技术则是在尊重自然规律的基础上改造世界，实现对自然界的控制和利用，解决社会发展过程中遇到的难题[1]。科学与工程都尝试使用最适合的方法和工具来完成任务，是创造性的过程，具有重复性和系统性。根据对美国《k-12年级科学教育框架》《新一代科学教育标准》和我国《小学科学课程标准》的分析，得出科学探究与工程设计在目的和任务、研究方式、成果形式、评价标准等方面的联系与区别（见表1）。

以工程问题解決为主线的STEM教学模式

项目学习（Project-Based Learning，简称PBL）是实现STEM教育跨学科特征的教学方法。良好设计的PBL本身就是跨学科的，而且其本质是合作性的[2]。STEM跨学科整合最核心、最重要的工作是项目或问题的选择和设计，如果没有良好的结构化项目设计，会导致学习困难、效率不高、挫折感强、学习收获不大等系列问题[3]。……