STEM課程探究
——以自制保溫杯的探究為例

文/廣州市增城區(qū)仙村鎮(zhèn)教學(xué)指導(dǎo)中心

王卓婭

2017年6月，中國教育科學(xué)研究院印發(fā)的《中國STEM教育白皮書》中“中國STEM教育2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”指出：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，創(chuàng)造性解決問題的能力是STEM教育的主要目標(biāo)。在此文件的指導(dǎo)下，熱愛科學(xué)、提高科學(xué)素養(yǎng)和理解科學(xué)的能力成為中小學(xué)STEM教育開發(fā)的共識。

一、課程內(nèi)容

“自制保溫杯”是小學(xué)五年級《熱》這一單元綜合實(shí)踐活動(dòng)主題課。本項(xiàng)目基于STEM教育理念開展教學(xué)：根據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，本專題選取學(xué)生熟悉的保溫杯為研究對象 ，讓學(xué)生整合自己科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)及工程四個(gè)方面的知識。

科學(xué)：1.了解熱的不良導(dǎo)體，可以減慢物體熱量的散失；2.了解空氣是一種熱的不良導(dǎo)體。對應(yīng)項(xiàng)目知識點(diǎn)：1.了解保溫杯的基本結(jié)構(gòu)組成；2.了解不同的保溫結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及保溫方式；3.通過保溫材料實(shí)驗(yàn)知道保溫原理。

數(shù)學(xué)：通過實(shí)物和具體模型了解橫截面的概念。對應(yīng)項(xiàng)目知識點(diǎn)：1.了解橫截面的知識，學(xué)會(huì)畫保溫杯的橫截面結(jié)構(gòu)；2.學(xué)會(huì)保溫杯的制作成本計(jì)算。

技術(shù)：1.了解工程師的設(shè)計(jì)和發(fā)明過程；2.了解科學(xué)技術(shù)對人類生活的影響。對應(yīng)項(xiàng)目知識點(diǎn)：1.學(xué)會(huì)認(rèn)識、區(qū)分不同保溫的材料；2.了解保溫杯對日常生活的影響。

工程：1.利用繪圖將創(chuàng)意與構(gòu)想轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铮?.簡單評估完成一個(gè)產(chǎn)品或系統(tǒng)的可行性；3.多方面評價(jià)工程設(shè)計(jì)。對應(yīng)項(xiàng)目知識點(diǎn)：1.能夠利用橫截面，繪制保溫杯設(shè)計(jì)圖；2.能夠根據(jù)保溫圖設(shè)計(jì)圖制作保溫杯模型；3.學(xué)會(huì)關(guān)注模型制作過程中產(chǎn)生的各項(xiàng)成本。

二、評價(jià)方式

自制保溫杯的探究項(xiàng)目預(yù)制了評價(jià)量規(guī)，這種預(yù)制的形成性的評價(jià)方式不僅有利于教師明確自己的目標(biāo)，使教師知道“我應(yīng)當(dāng)怎樣”，其中的三個(gè)評價(jià)等級，還有利于過程性評價(jià)的實(shí)施，從而確保了實(shí)施的質(zhì)量。使用分級認(rèn)知目標(biāo)，制定評價(jià)量規(guī)，其中價(jià)值體認(rèn)和責(zé)任擔(dān)當(dāng)為學(xué)生自評，習(xí)慣與策略為小組同伴互評，創(chuàng)意物化和問題解決為眾評。

三、實(shí)施過程

“自制保溫杯的探究”項(xiàng)目的教學(xué)共有五個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)：提出問題、準(zhǔn)備階段、闡述制作、展示評價(jià)和拓展提升，共用32課時(shí)?；顒?dòng)過程中4人一組，以小組合作的形式，探究完成任務(wù)。

四、實(shí)施成果

(一)基于小學(xué)五年級綜合實(shí)踐活動(dòng)開發(fā)STEM課程對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的影響分析

為了檢驗(yàn)基于小學(xué)五年級綜合實(shí)踐活動(dòng)開發(fā)STEM課程對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的影響，在教學(xué)開展前后利用問卷星分別對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，從結(jié)果可見本項(xiàng)目達(dá)到課程目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的興趣。

(二)基于STEM理念對學(xué)生能力的效果分析

研究從定量、定性兩個(gè)方面分析基于STEM理念對學(xué)生能力提升的效果，并依據(jù)本課程的目標(biāo)培養(yǎng)能力重點(diǎn)從兩個(gè)方面進(jìn)行來分析：一是學(xué)生的研究記錄單，二是問卷數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)可見學(xué)生三方面的能力都有小幅提高。如果把能力分為模仿、應(yīng)用、創(chuàng)造三個(gè)等級，從學(xué)生在記錄單上單薄的只字片語，便可知道學(xué)生的能力還在初步模仿階段。

五、反思

(一)在學(xué)生身邊的問題是否就是真實(shí)情景下的問題

在創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景時(shí)，我只是引導(dǎo)學(xué)生提出解決無論溫度高低不需更換保溫杯的問題，明確了評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但沒有引導(dǎo)學(xué)生分析真實(shí)生活中的限制條件，還不符合提出問題的要求：創(chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)情景，定義一個(gè)工程問題，明確要求和限制條件，明確評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

(二)怎樣遵循工程設(shè)計(jì)循環(huán)嘗試產(chǎn)出解決方案

在闡述制作環(huán)節(jié)，力求改變不是小制作、小實(shí)驗(yàn)，要體現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的循環(huán)，學(xué)生的改進(jìn)多體現(xiàn)在外觀。我想是引導(dǎo)學(xué)生通過測試、改進(jìn)反復(fù)迭代達(dá)成最終方案這個(gè)環(huán)節(jié)做得不夠。

(三)用什么方式或工具來展示或解釋他們的成果

在展示評價(jià)環(huán)節(jié)，可以引導(dǎo)學(xué)生可以利用圖表、報(bào)告、設(shè)計(jì)圖、模型等多種形式展示、分享在其過程中遇到的問題及解決方法，但是學(xué)生多數(shù)是通過模型和小組在制作過程中取得的成就來表達(dá)，內(nèi)容較空洞。為此，我們很有必要在每次小任務(wù)小活動(dòng)完成后及時(shí)進(jìn)行反思和積累?！颈疚南祻V州市教育研究院2017年度立項(xiàng)課題“基于小學(xué)五年級綜合實(shí)踐活動(dòng)開發(fā)STEM課程的研究(GZJY2017-122)”的研究成果】