反思《廚房技術(shù)》STEM案例

張麗娜

順應(yīng)社會對復(fù)合型人才的迫切需要，STEM成為我國教育關(guān)注的焦點。本文以美國教材《科學(xué)融合》二年級第九單元的《廚房技術(shù)》為例，追尋 STEM課程案例的設(shè)計意圖和整體脈絡(luò)，為我國開展STEM課程提出“三個明確”的針對性建議：（1）明確STEM課程標準和評價指標;（2）明確STEM教育的目標及特征;（3）明確STEM教育的內(nèi)驅(qū)力。

從1986年的《尼爾報告》到1996年的《塑造未來》，歷經(jīng)了整整10年才正式提出STEM概念，由高等教育轉(zhuǎn)向K12教育階段，再到奧巴馬政府提出《聯(lián)邦STEM教育·五年戰(zhàn)略計劃》，都明確了STEM教育的重要性。STEM這種以意義建構(gòu)為取向、以生活經(jīng)驗為取向、以學(xué)習(xí)者為取向的多樣化教育課程體系，以多樣化的教學(xué)形式促進了學(xué)、做、研、悟、用一體的人才培養(yǎng)，超越了學(xué)科鴻溝，使得教育與實際生活緊密聯(lián)系。

隨著STEM這股熱潮的來襲，開展什么模式的STEM教育以及如何開展STEM課程更引起人們的關(guān)注。本文以二年級美國教材《科學(xué)融合》中第九單元的STEM課程《廚房技術(shù)》為例，對STEM案例進行分析，共同探討美國STEM案例背后的故事。

一、STEM案例教學(xué)設(shè)計

以美國小學(xué)二年級中第九單元“物質(zhì)變化”教材為例，本單元的《廚房技術(shù)》STEM案例的設(shè)計流程如下：

（一）烹飪工具

明確每種廚房用具是一項技術(shù)的基本概念，介紹“菜譜”需要的原料，以及加工過程中使用的廚具。

原料：兩杯面粉、一個雞蛋、一勺香草粉、一勺蘇打

工具：烤箱

（二）動手做做看

1.正在制作餅干的時候，你的烤箱時鐘壞了，你會用哪些方法來測量烤餅干需要的時間？

2.你的食譜中需要三杯面粉，可是你只有一個測量杯，你會怎樣使用它來進行測量？

（三）提升

寫下你最喜歡的三明治食譜，完成思考過程，在調(diào)查報告中進行記錄。

二、轉(zhuǎn)向STEM案例背后

《廚房技術(shù)》案例將STEM內(nèi)容雜糅，實現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)跨學(xué)科間的互補，通過課堂教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)代社會所需的科學(xué)素養(yǎng)，目標如下：

S（科學(xué)）：a.多種物質(zhì)（面粉、雞蛋、香草粉）可以組成一種物質(zhì)（餅干）;b.改變物體溫度，物質(zhì)形狀和形態(tài)發(fā)生了變化（液態(tài)的雞蛋—固態(tài)雞蛋，形狀不規(guī)則的面粉、香草粉、雞蛋—形狀固定規(guī)則的餅干）。

T（技術(shù)）：烤箱本身是一項技術(shù)產(chǎn)品，設(shè)計使用烤箱時鐘壞了的問題主要是讓學(xué)生體會技術(shù)為人們提供一種便捷的生活方式;其次是為了培養(yǎng)學(xué)生多角度去解決實際問題的能力。當烤箱時鐘壞了，可以考慮用其他方法取代烤箱時鐘的功能，使得學(xué)生的聚合思維和發(fā)散性思維得到發(fā)展與整合。

E（工程）：制作餅干的活動就是一個小工程，學(xué)生需要獨立完成材料的選購、配比、加工，以及時間預(yù)算、成本預(yù)算、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品評價和完善等環(huán)節(jié)。也可以說一項工程就是一個系統(tǒng)。

由于公眾對工程的理解存在局限，大多數(shù)人都將工程理解為大型建筑設(shè)計，忽視了工程對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?。工程技術(shù)思維中正是“系統(tǒng)”這個核心觀念的存在才使得每個工程得以完整。

M（數(shù)學(xué)）：在用一個量杯稱量三杯面粉的設(shè)計活動中，涉及余量差的數(shù)學(xué)計算方法，為日后學(xué)習(xí)中遇到誤差和謬差的明確區(qū)分奠定了良好的基礎(chǔ)。如果學(xué)生用同一個杯子直接稱量三杯面粉，由于面粉掛壁會使實驗結(jié)果產(chǎn)生很大誤差。如果學(xué)生有很豐富的生活常識，便會在每次稱量前對杯子進行清潔，提升嚴謹?shù)目茖W(xué)思維。

此外，一勺蘇打、一勺香草粉等讓學(xué)生切身體會了某些數(shù)量單位的大概分量，將內(nèi)容數(shù)量化，促進知識向活動的正遷移。

總之，數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)方法貫穿整個活動，為活動的開展提供證據(jù);科學(xué)為活動開展中提供理論依據(jù)和研究方法，為活動的開展提供直觀載體;技術(shù)為整個活動的開展提供基本保障;工程思維引導(dǎo)學(xué)生從整體去解決實際問題、制定方案和策略。

三、STEM課程在該單元的地位及價值

研究美國教材目錄，我們不難發(fā)現(xiàn)，該教材中第九單元的第一節(jié)課主要介紹什么是物質(zhì)，第二節(jié)課講解怎樣比較體積，第三節(jié)課的標題是物質(zhì)怎樣改變，第四節(jié)課是怎樣改變水的形態(tài)，而《廚房技術(shù)》處于課程銜接處。我認為，該STEM案例在單元課程中主要起到一個承上啟下的作用。

在餅干制作過程中，溫習(xí)了第一節(jié)課中物質(zhì)的不同形態(tài)以及屬性的科學(xué)概念;用量杯稱量面粉的環(huán)節(jié)則對第二課體積測量的學(xué)習(xí)內(nèi)容進行了鞏固;運用烤箱加熱的環(huán)節(jié)為第三節(jié)課《溫度改變物質(zhì)性質(zhì)》做了鋪墊。所以STEM案例的插入使得課程結(jié)構(gòu)更加嚴謹，思路更加清晰。

在STEM活動中，問題作為核心，而解決問題的過程往往需要運用更多領(lǐng)域的概念，還要運用多種解決的技術(shù)能力。

所以在STEM課程開展過程中培養(yǎng)了學(xué)生的數(shù)學(xué)思維、邏輯思維、獨特的設(shè)計思維、思辨思維等等，在整個實踐中提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程技術(shù)素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)、物化能力、圖樣表達、創(chuàng)新設(shè)計等核心素養(yǎng)，還激發(fā)了他們的創(chuàng)意，培養(yǎng)了解決問題的能力，引起他們對STEM的興趣，有助于學(xué)生將從事制造業(yè)作為未來的職業(yè)規(guī)劃。

此外，在美國新一代課程標準中，我們看到小學(xué)階段將生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、工程與技術(shù)四個大概念貫穿整個課標的始終，二年級對工程與技術(shù)概念沒有給予明確的認知標準，而是貫穿在生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)和物質(zhì)科學(xué)中。

所以在美國科學(xué)教材中，STEM案例的插入既豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，使得課內(nèi)學(xué)習(xí)遷移到課外，又填補了課程標準的空缺?？梢哉f，教材與課標緊密結(jié)合使得科學(xué)教育的發(fā)展如火如荼。

四、我國在科學(xué)教學(xué)中開展STEM教育的實施建議

隨著STEM素養(yǎng)在社會競爭中扮演越來越重要的角色，如何開展STEM教育便成為人們關(guān)注的焦點。在這里，我結(jié)合美國教材中STEM教學(xué)案例，提出以下幾點實施建議。

（一）明確STEM課程標準和評價指標

美國新一代科學(xué)課程標準基于STEM思想，明確提出三個主要概念：

科學(xué)和工程實踐;跨學(xué)科概念;核心概念。

小學(xué)二年級階段明確規(guī)定：

“模式的橫切概念; 因果;能量和物質(zhì); 結(jié)構(gòu)和功能; 穩(wěn)定性和變化; 工程、技術(shù)、科學(xué)對社會和自然界的影響和影響被稱為這些學(xué)科核心思想的組織概念?！?/p>

正因為小學(xué)科學(xué)課程標準為教材和教學(xué)提供了方向指引，才使得美國STEM課程與科學(xué)教育形成了良好的互動關(guān)系。我國在最新版的科學(xué)課程標準中結(jié)合了核心概念、工程與技術(shù)領(lǐng)域的大概念，但并沒有將科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)很好地融合，物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與空間科學(xué)、工程與技術(shù)科學(xué)四大方向仍是割裂開的。

此外，在STEM活動的開展過程以及反饋上，我國缺乏評價維度，評價方式、反饋機制也都很模糊，導(dǎo)致教師以及教育工作者在開展STEM課程時缺乏明確的方向，對如何實施，以及整個課程評價環(huán)節(jié)不知所措。所以小學(xué)科學(xué)課程標準中STEM內(nèi)容標準和統(tǒng)一的評價指標是開展STEM教育的核心指南。

（二）明確STEM教育的目標及特征

STEM教育目標是培養(yǎng)個體在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域以及相關(guān)交叉領(lǐng)域中，運用個人關(guān)于現(xiàn)實世界運行方式的知識和能力的STEM素養(yǎng)。它是把學(xué)習(xí)到的零碎知識與機械過程轉(zhuǎn)變成探究真實世界相互聯(lián)系的綜合能力。STEM教育具有跨學(xué)科性、趣味性、體驗性、情境性、設(shè)計性以及藝術(shù)性等特性，理解它的概念以及目標、特征，對開展STEM課程是很有必要的。

在本節(jié)《廚房技術(shù)》案例中，STEM課程設(shè)計始終圍繞NGSS中提出的“物質(zhì)具有不同的性質(zhì)，分為固體、液體、氣體三種形態(tài)，物質(zhì)的屬性可以被改變”這個大概念開展，活動整體性非常強。

所以我國教學(xué)應(yīng)緊密結(jié)合新版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》中的18個大概念，將STEM課程滲透在整節(jié)課程中，轉(zhuǎn)變教育理念，充分發(fā)揮STEM的綜合性。

（三）明確STEM教育的內(nèi)驅(qū)力

學(xué)生是教學(xué)的主體，學(xué)生自發(fā)參與到STEM課堂中去，學(xué)有所得才是教育的真諦。興趣會使學(xué)生產(chǎn)生強大的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，愿意投入更多的時間，自發(fā)加入其中。所以關(guān)注STEM課程的趣味性是教學(xué)的關(guān)鍵。正如懷特所述，他們具備“能力動機”，盡管外部的獎賞和懲罰也對行為產(chǎn)生明顯的影響，人們還是比較關(guān)注內(nèi)在緣由。

如本節(jié)STEM案例設(shè)計，可能你不想去思考用一個測量杯去測量三杯面粉的過程，但是你會渴望吃到美味的餅干，它會激勵你不斷解決制作餅干過程中遇到的實際問題。同時在能力限度內(nèi)，每完成一項任務(wù)都會增強你再進一步完成活動的動力。

五、結(jié)語

所以要抓住學(xué)生的動機心理，結(jié)合科學(xué)課程標準和學(xué)生特定年齡段的興趣，開展情境化的親身體驗，迎合學(xué)生的童心，考慮游戲化的STEM課程設(shè)計，讓學(xué)生在玩中學(xué)，在做中學(xué)。