Stem課程運用

STEM 課程案例撰寫

“F1 in Schools”是全球參與國家最多且最著名的青少年綜合科技創(chuàng)新競賽項目，它借助F1賽車之世界頂尖的科技理念、充滿激情的運動精神和系統(tǒng)嚴謹?shù)墓こ虘B(tài)度，改變著青少年對STEM（Science科學、Technology技術、Engineering工程、Arts藝術、Mathematics數(shù)學）課程的認知和學習方法，并由此吸引著全球越來越多的學校和青少年參與此活動。學生們使用計算機輔助設計（CAD）及計算機輔助制造（CAM）軟件來進行團隊合作、設計、分析、制造、測試并最終進行賽車實地比賽。F1 in Schools在我國起步較晚，2014年才有第一所學校參加賽事，在全世界38支隊伍中排名第33名。

STEM 案例分析

“F1 in Schools”項目優(yōu)勢：“F1 in Schools”項目能鍛煉學生全方位的能力。

物理知識

在設計賽車的過程中，同學們主要運用到物理知識的重心、空氣阻力、流體力學、材料科學等。想要設計出足夠優(yōu)秀的賽車，必須牢固掌握這些知識。

溝通與團隊合作

作為一支車隊，每一位成員必須做好自己的本職工作。除此以外，有些任務還需要團隊的配合，溝通順暢、配合默契的車隊才會取勝。車隊經理還會受到領導能力、臨場應變能力和組織計劃能力等方面的考驗。

演講力

比賽不單單是比賽車的速度，而是考核學生的全方位能力，團隊演講和評委問答這兩個環(huán)節(jié)將展現(xiàn)學生的綜合實力。

解決實際問題的能力

在車隊準備與比賽的過程中，會面臨各種各樣的問題：經費、設計、制作等。就算做出一輛車，還會遇到賽車的成績并不理想的情況。如何很好地處理各種意外便是學生們最大的挑戰(zhàn)之一。

學會利用高科技工具的能力

在整個賽程中，制作賽車需要使用Inventor 3D制作軟件，模擬風洞測試需要Flow Design軟件，車身加工需要使用CNC數(shù)控機床，前翼及尾翼的制作需要使用3D打印機，賽車組裝完成后還要進行實際風洞測試，展臺布置的宣傳海報則需要使用Illustrator進行平面設計。一個流程下來，學生們對這些高科技工具的使用會非常熟練。目前學生們已經能熟練使用123D Design或者Autodesk Inventor進行賽車的設計，并用Flow Design對設計成型的賽車進行模擬風洞測試，然后根據(jù)測試結果進一步修改賽車設計。同時，學生們也學會了使用各種軟件制作宣傳海報，并設計出了他們車隊的隊徽和專用隊服。學生們借助“F1 in Schools”項目平臺，在實踐中學習頂尖的科技理念、運動精神和系統(tǒng)嚴謹?shù)墓こ虘B(tài)度，也希望越來越多的同學能參與到這個活動中來。

STEM課程案例論證

STEM課程的運用實施。平和第一階段探索STEM教育的跨學科學習融合，第二階段探索STEMx，并逐步拓展為STEM + CASH。STEM課程關鍵在于如何因地制宜、因校制宜地將師資、課程、空間、時間進行有機融合。通過探索，平和建立了STEM課程實施的“四合一”保障機制，即STEM師資、課程、學習空間、學習時間的融合，確保STEM課程有效實施。第一，STEM師資專業(yè)化。目前，平和有專任STEM教師4人。近年通過內培外引，已基本形成一支對內可以連接相關學科，對外可以連接高校、科研院所、企業(yè)的STEM教師隊伍；第二，STEM 課程。目前，平和借助于豐富的高校資源、科研院所及企業(yè)資源，探索建構“啟蒙——體驗——敘事與認知——生涯規(guī)劃”課程體系；第三，學習空間。包括教室、實驗室及電子科技大學眾創(chuàng)空間，以及科技館、博物館等非正式學習空間；第四，時間保障。平和利用每周三下午全校選課走班實施STEM課程，相關STEM社團利用線上平臺基于PBL項目式學習可以延展到其他時間學習。

STEM 課程自我評價

把握由來——激發(fā)創(chuàng)新自信及創(chuàng)新教育自信

中華民族從來不缺乏創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，但近年來國人好像越來越缺乏創(chuàng)新自信，社會各界也缺乏對創(chuàng)新教育的等待和包容?；厮輾v史，《詩經》的“如切如磋、如琢如磨”、墨家的工匠精神、中國古代四大發(fā)明等，無一不是長期基于實踐探索的創(chuàng)新成就。改革開放以來，國家在各方面培養(yǎng)了很多卓越的創(chuàng)新創(chuàng)造人才。在高中新課程改革中，STEM課程不僅是基于傳統(tǒng)課程體系的重要補充和拓展，更是培養(yǎng)“高精尖缺”未來戰(zhàn)略人才的重要載體?；诖?，我們充分利用資源，激發(fā)團隊自信，相信我們可以在基于STEM課程的創(chuàng)新教育方面有所作為。

堅守本來——意義與價值

堅守STEM課程的跨學科、體驗性、情境性、協(xié)作性、設計性等核心特征，堅守STEM課程基于學科間整合的意義與價值，側重培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)，注重以下七方面：第一，學生積極主動參與；第二，基于項目的學習；第三，運用科學探究過程和工程設計過程；第四，合作與團隊工作；第五，創(chuàng)造、設計、建構、發(fā)現(xiàn)、合作并解決實際問題；第六，連接抽象知識與現(xiàn)實生活；第七，靈活遷移、應用知識解決真實世界的問題。

吸收外來——學習與借鑒

平和從2014年5月開始與美國教育聯(lián)合會合作，學習、借鑒美國STEM課程體系，通過每月一次與來自美國不同學區(qū)的STEM課程專家進行 PBL項目式學習，與專家進行交流互動，系統(tǒng)了解、學習STEM課程的架構、體系建設、評價等，為后續(xù)工作打下了堅實的基礎，逐步搭建平和STEM課程隊伍、課程體系及評價體系。

開創(chuàng)未來——內化與實踐

STEM 課程目標

助力培養(yǎng)學生適應未來所必需的核心素養(yǎng)，及勝任未來復雜環(huán)境的基礎能力。

STEM 課程內容框架

STEM 課程內容框架，構建“啟蒙、體驗、認知、生涯規(guī)劃”系列化的STEM 課程框架，并構建校本課程、級本課程、班本課程、生本課程體系，形成學生STEM 學習課程群。

STEM 課程開發(fā)與實施原則

平和 STEM 課程開發(fā)與實施的四個適切性：第一，適切于學生未來發(fā)展的需要；第二，適切于課程資源及保障支持體系；第三，適切于高中新課程改革和新高考改革；第四，適切于教、學、育。

STEM 課程實施保障機制

STEM 教育產生背景的復雜性致使其在目標、領域、實踐及評價方面的含義非常廣泛。

STEM 課程評價

對學生而言，按照“情感、態(tài)度、團隊、溝通、批判性思維、創(chuàng)意創(chuàng)新”六個基本維度進行評價，不止重視結果，更重視過程。對教學團隊而言，重在評價如何成為學生學習的設計師和學生學習方式變革的規(guī)劃師。

結語

平和在探索 STEM 課程的過程中尚有許多困惑：第一，國家層面缺少頂層設計及標準；第二，教師缺少STEM課程實施理念、方法與工具及主動適應的意識；第三，學校缺少能完成STEM教學的教師，也缺少培訓STEM教師的課程；第四，缺少適合學生的普及型STEM課程，也缺少評價標準，進而缺少出口；第五，社會缺乏對STEM課程體系完備的支持體系；第六，教育行政部門尚需進一步解放思想并加大投入力度，比如資金、人力。平和的STEM實踐仍然處于起步階段。下一步既要把握住STEM教育看得見、摸得著的部分，更要探索STEM教育看不見、摸不著的規(guī)律、方法及路徑。