基于核心素養(yǎng)的STEM主題課程建構(gòu)與實(shí)踐應(yīng)用

■山東省濱州實(shí)驗(yàn)學(xué)校 畢經(jīng)海

STEM 主題課程包含數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)以及科學(xué)四門課程。STEM教育作為一種全新的教學(xué)形式，可對(duì)四個(gè)學(xué)科進(jìn)行整合，因此在當(dāng)前時(shí)代背景下得到了社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注。對(duì)于STEM教育來說，起源于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于個(gè)人、地區(qū)以及國(guó)家來說十分重要，因此目前許多國(guó)家都開始積極應(yīng)用STEM教育模式到實(shí)際課堂教學(xué)過程中。現(xiàn)如今，我國(guó)對(duì)STEM 人才數(shù)量的需求較高，但我國(guó)的STEM 課程以及高質(zhì)量STEM教師十分缺乏，因此應(yīng)根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況開展合理有效的STEM主題課程，從而培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

一、基于工程設(shè)計(jì)的STEM主題課程構(gòu)建

近年來，隨著我國(guó)教育體制改革的不斷推進(jìn)，素質(zhì)教育開始受到社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注，教師與學(xué)生應(yīng)積極使用全新的教學(xué)方法以及學(xué)習(xí)方式，改變傳統(tǒng)的死記硬背模式，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，將教師作為教學(xué)活動(dòng)的推動(dòng)者來促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。對(duì)于小學(xué)不同課程的教學(xué)內(nèi)容來說，無法幫助學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問題，同時(shí)由于部分學(xué)生的思維靈活性較差，在對(duì)問題進(jìn)行解決的過程中只能使用較為簡(jiǎn)單的概念知識(shí)。因此為了對(duì)以上問題進(jìn)行解決，融合了數(shù)學(xué)教育、技術(shù)教育、科學(xué)教育以及工程教育的STEM 教育可對(duì)學(xué)生的解決問題能力進(jìn)行有效培養(yǎng)，而在實(shí)施STEM主題課程的過程中使用工程設(shè)計(jì)已成為主要方式，可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及學(xué)習(xí)質(zhì)量。

對(duì)于工程設(shè)計(jì)來說，主要應(yīng)用于工程領(lǐng)域中的問題解決工作，其設(shè)計(jì)過程包含市場(chǎng)運(yùn)作、市場(chǎng)分析、實(shí)驗(yàn)、確定需求、分析、設(shè)定目標(biāo)、設(shè)計(jì)規(guī)范、方案評(píng)估、設(shè)計(jì)約束、概念產(chǎn)生以及功能分析等內(nèi)容，基于工程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式可有效應(yīng)用至STEM 主題課程中。而工程設(shè)計(jì)包含系統(tǒng)思考、優(yōu)化、預(yù)測(cè)分析以及約束識(shí)別等核心要素，同時(shí)在教學(xué)過程中應(yīng)使用以下工程設(shè)計(jì)步驟：第一先對(duì)問題進(jìn)行明確，對(duì)問題進(jìn)行分析并確定解決問題的方式，對(duì)限制解決問題的要素例如安全性、材料可用性以及成本等進(jìn)行確定。第二為想法的產(chǎn)生，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作與討論，從而構(gòu)建出多樣化的解決方案，使用互聯(lián)網(wǎng)以及相關(guān)書籍等路徑對(duì)問題進(jìn)行研究。第三可對(duì)合適的解決方案進(jìn)行選擇，制作相應(yīng)的草圖，并標(biāo)注所需材料。第四便可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行制作，學(xué)生可針對(duì)所選擇的解決方案、材料以及草圖開展產(chǎn)品制作環(huán)節(jié)，在制作過程中不斷進(jìn)行完善與創(chuàng)新。第五為測(cè)試環(huán)節(jié)，學(xué)生可使用相關(guān)測(cè)試儀器對(duì)構(gòu)建好的模型進(jìn)行測(cè)試，對(duì)發(fā)現(xiàn)問題的地方進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與思考，并對(duì)整體工程進(jìn)行反思。第六教師可引導(dǎo)不同小組對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行展示，并進(jìn)行相互交流，從而提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

二、基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的STEM主題課程構(gòu)建

基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的STEM 主題課程可為學(xué)生構(gòu)建真實(shí)的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的項(xiàng)目中工作與學(xué)習(xí)，對(duì)現(xiàn)實(shí)問題以及復(fù)雜問題進(jìn)行解決，并通過對(duì)真實(shí)產(chǎn)品進(jìn)行展示的方式表現(xiàn)其技能與知識(shí)，使學(xué)生在參與真實(shí)項(xiàng)目的過程中提高溝通技巧、創(chuàng)造力以及批判性思維。基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的STEM 主題課程的主要核心便是將學(xué)生作為教學(xué)中心，使學(xué)生在參與項(xiàng)目的過程中接受真實(shí)的挑戰(zhàn)?；陧?xiàng)目的主題課程周期具有多樣化的類型，從一節(jié)課的時(shí)間到數(shù)月時(shí)間不等，許多項(xiàng)目學(xué)習(xí)課程與當(dāng)?shù)貑栴}以及需求具有密切聯(lián)系，經(jīng)過數(shù)周的完成后可形成最終產(chǎn)品?；陧?xiàng)目學(xué)習(xí)的STEM 主題課程擁有考核與反饋、項(xiàng)目準(zhǔn)備、分析討論、制訂計(jì)劃以及項(xiàng)目實(shí)施五個(gè)部分，在開展課程教學(xué)的過程中教師可使用多樣化的主題進(jìn)行教學(xué)，如水與自然、探索太空軌道以及工程建筑結(jié)構(gòu)等，可將工程、教學(xué)、技術(shù)以及科學(xué)等主題進(jìn)行融合，從而提高教學(xué)效率以及教學(xué)質(zhì)量。

三、基于科學(xué)探究的STEM主題課程構(gòu)建

真實(shí)的情境教學(xué)可幫助學(xué)生將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化并理解，因此教師在教學(xué)過程中應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的好奇心以及思維能力，使學(xué)生可以高效對(duì)問題進(jìn)行思考與行動(dòng)，并鍛煉其發(fā)現(xiàn)問題的能力。在進(jìn)行STEM 教育的過程中大部分教師常常會(huì)出現(xiàn)教學(xué)效果不高的情況，這是由于許多教師沒有相應(yīng)的科學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，因此導(dǎo)致其只具備相應(yīng)的理論觀點(diǎn)，沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此教師應(yīng)與學(xué)生一同在科學(xué)探究的過程中發(fā)現(xiàn)問題，提出多種類型的猜想，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)猜想進(jìn)行驗(yàn)證，從而幫助學(xué)生掌握相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)內(nèi)容。

四、基于問題解決的STEM主題課程構(gòu)建

構(gòu)建基于問題解決的STEM 主題課程可有效對(duì)技術(shù)、工程以及綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、解決問題能力以及批判性思維，在對(duì)學(xué)習(xí)材料進(jìn)行選擇的過程中，高質(zhì)量的學(xué)習(xí)教材可吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，還可提高學(xué)生的溝通能力以及協(xié)同能力。對(duì)于學(xué)生來說，基于問題進(jìn)行學(xué)習(xí)十分重要，可使學(xué)生處于高效的學(xué)習(xí)環(huán)境中，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行解決，并且還可通過相應(yīng)的教學(xué)資源、教學(xué)指導(dǎo)制定相應(yīng)的問題解決方案，從而幫助學(xué)生對(duì)不同知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行整合。現(xiàn)如今基于問題解決的學(xué)習(xí)方式已廣泛應(yīng)用于地理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中。

五、結(jié)語

近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)于高素質(zhì)人才的要求越來越高。對(duì)于小學(xué)信息化教學(xué)來說，STEM主題課程的開展可有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維能力、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力，從而引導(dǎo)其向復(fù)合型人才發(fā)展。因此教師應(yīng)在日常課堂教學(xué)過程中積極構(gòu)建多元化的STEM主題課程，幫助學(xué)生健康成長(zhǎng)。