《美国STEM课例设计》丨想做个STEM教育大牛，其实很简单
第 17 本
伴随我国近年来的教育改革中跨学科整合课程的巨大需求，美国的STEM教育理念迅速进入公众视野，并引起了国内教育界的巨大关注。当前，STEM教育的研究者众多，但谈理论的人多，做实践的人少；理念宣传很多，拿得出手的案例课程却很少；高价教具挂帅的机构多，体现系统科学教育的少。那么到底如何实践真正的STEM教育？在最新出版的《美国STEM课例设计》中，我们有了全新的发现。
本期荐书师 李佩宁 《美国STEM课例设计》(小学卷) 主编
一
你一直了解的或许是假的 STEM 教育
我国《基础教育课程改革纲要（试行）》明确指出，“改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状”，“设置综合课程，以适应不同地区和学生发展的需求，体现课程结构的均衡性、综合性和选择性”，“加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验”。
伴随跨学科整合课程的巨大需求，美国的 STEM 教育理念进入公众视野，但是，广泛关注的背后也存在一些问题，例如：
1. 很多学校知道 STEM 教育理念，也知道 S、T、E、M 的含义和学科特点，但是整合课程无处获取；
2. 很多教师只是根据自己对 STEM 的片面理解来改造现有的科学课、劳技课，结果成了“四不像”；
3. 很多学校认为 STEM 课程必须要有物态的学生成果产出，并且将结果作为唯一的评价标准；
4. 一些学校从社会机构购买了 STEM 课程，但是实施后发现课程及教学质量水平无法保障，并且本校教师的理念和教学水平均没有改观；
5. 不少人片面地以为机器人、编程、机械加工就是 STEM 课程的全部，很多做这方面课程的培训机构摇身一变，用 STEM 教育为自己打广告。
显然，目前国内的 STEM 教育没有形成合力，没有适合本国的标准，没有成体系的STEM 课程。
2015 年，美国教育联合会（American Education Federation） 常务副主席麦克·乔治先生访问中国教育科学研究院，双方共同探讨了 STEM 教育的未来和目前的这些乱象。最后大家共同决定将美国的 STEM 课程与教学实例编撰成这本《美国STEM课例设计》，帮助教育工作者深入理解 STEM 教育，并为愿意尝试 STEM 教育的教师提供用于教学的课程。而本书中所列的课程主题均来源于美国中小学，书中所呈现的教学流程或是作者在美国跟班听课后对课堂的再现，或是对美国教师的教学计划的翻译，或是与美国教师共同备课后的成果产出。
《美国STEM课例设计》(小学卷)
二
深入认识STEM的5块“敲门砖”
许多了解 STEM 的教育工作者都能说出 STEM 的基本含义，即 STEM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的英文首字母缩写。它是一个偏重于理工科的领域，强调多学科的交叉融合。但是人们对四门学科以哪个为主以及整合的方式方法等问题很少能说清楚。为了便于读者对 STEM 有更深入的认识，书中首先探讨了以下五个方面的问题：
1. 四门学科以哪个为主？
美国 2013 年颁布的《下一代科学课程标准》从三个维度对各年级的科学教育进行了界定，即学科核心概念、科学与工程实践和跨学科思维。其中，学科核心概念相当于我们教材中的各个知识点；科学与工程实践是关于如何将所学的知识应用于现实生活、研究现象或解决问题；跨学科思维则是让学生体会学科之上的思维方式，如因果思维、结构性思考、系统化思维、模式化解决、规模比例与数量思维等。
显然，《下一代科学课程标准》期望教师将学科核心理念与科学研究的内容或工程相结合，进而转化为学生的能力与素养。综上所述，问题的答案呼之欲出，四门学科要以科学或工程作为整合的核心。
2. 科学如何整合其他学科？
这个问题的答案我们可以从科学家的故事中寻找。每一个人也许不止一次观察到高处坠物这一现象，却只有牛顿这位伟大的科学家深入研究了这一现象，并发现了万有引力。高处的物体坠落是一种自然现象，因此，科学家就是以研究现象为主要工作的人。他们研究现象，提出问题和假设，寻找变量，控制变量，进行实验，得出规律并验证，这就是科学家的工作思路。科学就是靠这样的研究流程来整合其他学科内容的。
3. 工程如何整合其他学科？
同样，这个问题我们可以从工程师的工作中找到答案。工程师是一个很广泛的职业类型，有 IT（互联网技术）工程师、石油工程师、航天工程师等。到底是什么要素使得这些来自不同行业的人都被称为工程师呢？答案显而易见，这些人都是解决问题的人，他们解决问题的思路是基本相同的，即提出问题、界定问题、制定解决方案、落实方案、落实过程中发现的新问题、再次界定问题、制定新的解决方案……直到问题彻底解决。这是一个多次循环的过程，叫作工程设计循环。工程就是靠工程设计循环来整合其他学科内容的。
4. 技术是什么？
技术在当今社会中广泛存在，我们并不陌生。在课堂上，我们可以将技术狭义地理解为通用技术和信息技术，广义地理解为帮助教师和学生达成 STEM 课程学习任务所使用的各种实体或非实体工具，它是教师提升学生信息素养的重要实现方式。
5. 美国教师是如何理解 STEM 的？
课程的主题并不是判断的标准，教师对 STEM 课程的理解也有狭义与广义之分。对 STEM 课程的狭义理解就是指那些体现科学研究流程或工程设计循环的整合课程，还包括由科学现象和工程问题衍生出的培养学生想象力和创造力的课程。对 STEM 课程的广义理解就是那些在 STEM 相关学科中设计了动手环节（动嘴、动耳都不一定动脑，但动手一定动脑），并设计了足够的或想象，或挑战，或创新，或创造的学习环节的课程（目的是让学生将所学快速转化，学以致用）都可以视为STEM 课程。
STEM 教育的目的是让更多学生对科学和工程产生浓厚兴趣，以便将来攻读 STEM 相关专业，毕业后成为相关行业的从业者。因此，从动机角度出发，让学生有充分的兴趣是在设计 STEM 课程时必须要考虑的。
《美国STEM课例设计》(小学卷)
三
在STEM教学中，教师怎么教？
STEM 课程的效果取决于 STEM 教师的知识储备和跨学科整合、设计能力，同时还需要不断启发学生，使之具备开放的思路、沟通合作能力以及较强的动手能力。STEM 教育知易行难，需要我们在实践中解决问题。
在本书中，每个 STEM 主题都以教案的形式呈现，STEM 新手教师可以直接参考教学过程完成备课和讲授。在这个过程中，教师要关注以下问题：
1. STEM 课程主题跨越多个学科，一名教师不可能做到样样精通，因此优秀的 STEM 教师首先是一个学习者，能够快速学习，熟悉该主题领域尽可能多的知识，同时借助互联网的资源进行资料整理和备课。所以，快速地检索、收集、整理、学习未知领域的信息，是一名优秀 STEM 教师的必备素养。
2. 每个主题的导入是学生构建知识的基础，教师需要重视。导入内容越宽广，学生的知识构建就越有效，而这些都能够很好地反映在学生的最后产出。
3. 每份教案中教师的提问都是经过深思熟虑的，教师要结合认知的深度等级工具来看待每一个问题，深入体会问题属于哪一个等级，然后逐步学习自己设计高阶问题，促进学生思维发展。
4. 每个主题至少有一个任务。对于这些任务，有的教师凭想象认为难度很大，学生不容易完成，因此在教学实践中降低难度。我们通过实际的课程实施发现，难度下降与否与学生的产出并无太大关联，因此不应随意降低任务难度。
5. 每一个任务都会有一句简洁的语言来描述任务内容，教师要带领学生逐字逐句地审读。这和平时学科教学中的审题不同，不但要思考任务条件的限定要素，还要得出任务条件的不限定要素，如此才能更好地完成任务。
6. 学生对实验材料的好奇心往往是巨大的，在传统实验课上，教师不发话，学生不能动实验器材。我们认为，堵不如疏，STEM 教师不但要尊重学生这种好奇心，而且要利用学生的好奇心带领学生仔细分析每一个任务所提供的材料的可能用途与用法。
7. 为便于 STEM 教师对课程进行评价，本书每个主题都预制了评价量规。这种形成性的评价方式能够帮助教师对 STEM 课程实施效果进行评价，教师不能忽略评价量规。在熟悉评价量规的内容后，教师可以对其进行适当的调整，甚至可以和学生一起制定评价细节和要求。
8. 在 STEM 课程中，反思的环节至关重要。反思时不能泛泛地谈情感上的体会，而要具体地说成功的原因与需要改进之处。允许失败、允许犯错是 STEM 课程的特色，学生需要从失败中总结经验来获得未来的成功。
9. 许多主题可以重复讲授，学生再次挑战会有更多的收获。
10. 基于东西方文化的差异与本土化的考量，一些主题内容在编辑的时候做了少许本土化的改良，教师在实际授课时可以做更多的思考与调整。
11. 为了面向更广泛的学校群体，《美国STEM课例设计》(小学卷) 这本书在课程选择上有所取舍，课程所使用的材料都是身边容易获得且较为廉价的，甚至是校园中、生活中的回收品，这也符合环保的理念。
12. 本书中给出的建议年级是参考年级，学校可以根据本校教师水平、学生情况酌情调整。
《美国STEM课例设计》(小学卷) 这本书中列举了一至六年级的 50 个课例，平均每个年级有8个或10个课例。每个课例都从课程背景与目标、课程领域、建议年级、建议时间、课程任务、教学过程等维度进行介绍。教学过程充分体现设计思维和科学研究过程，鼓励学生通过小组合作完成任务。此外，本书每个课例都配备了评价量规，用于指导教师和学生明确高质量学习要求。同时，教师和学生也可以结合自身实际，一起讨论制定评价量规。
尽管本书案例颇丰，但作者仍然强调：各位教师对书中 STEM 课例的学习和课堂的复现并不是最终目的，我们希望这些课例能够让教师对 STEM 教育有更深刻的理解，转变教育教学方式，促进学生的创造性学习和自身的专业发展。
《美国STEM课例设计》(小学卷)
STEM 教育是一个内涵快速发展的概念，为了更全面地反映 STEM 教育的全貌和各种新进展，蒲公英书房还为大家精选了5本STEM 教育相关书籍。
《小学STEM教育实践路径与方法》
《在课堂中整合工程与科学》
《设计·制作·游戏 培养下一代STEM创新者》
《基于项目的STEM学习》
《基于实践的STEM教学模式》
《美国STEM课例设计》(小学卷)
作者：陈如平 李佩宁
出版社：教育科学出版社
出版日期：2018年5月
“新校长传媒”投稿邮箱：2594889720@qq.com
期待您的精彩分享
往期回顾
作者 | 蒲公英书房（ID:pgyshufang）
责编丨张磊
▼ 点击「阅读原文」，一键订购