12个步骤教你开设一堂STEM课
也许美国阿拉巴马州莫比尔的一群8年级老师正在使用的STEM课程的设计方法可以帮助你。
设计好STEM课程建设的12个关键步骤
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围绕你要教的主题准备STEM课程。就像这些莫比尔的教师一样，我猜你也没有时间在课程进度指南上“偏离轨道”。在第二季度，莫比尔八年级的理科学生将学习物理和化学变化，比如化学反应的类型、酸和碱。学生的数学目标则包括计算流畅性和解线性方程。这使得老师可以融合一些数学和科学的内容来教学，这样孩子们就可以真正看到这两门学科是如何相互联系的。
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将主题与现实中的真实问题联系起来。说起来容易，做起来难。这些莫比尔老师想尽办法来找到真实问题。他们决定探讨安全气囊的问题。乙酸（醋）和碳酸氢钠（小苏打）之间发生简单且安全的化学反应，产生的气体（二氧化碳）可使安全气囊膨胀，这真是太棒了！
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明确定义学生要应对的STEM挑战。老师们就如何使用安全气囊的问题进行了讨论：如果在体育活动中发生碰撞，安全气囊可以用作肘部或膝盖的缓冲垫；或用作不可燃的汽车安全气囊。这是老师现在正在研究的一个挑战草案：用不可燃的化学物质设计最划算的气囊，该气囊可快速充气并防止受伤。
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决定什么是成功。项目还在进行中，莫比尔的老师们正在讨论小组如何在测试安全气囊有效性时避免受伤。用熟鸡蛋模拟乘客是一种流行的方法。他们究竟将如何进行这项调查，他们将采取哪些措施？这些是老师接下来要解决的问题。幸运的是，他们在艾丽西亚·莱恩（Alicia Lane）的“气囊化学”课程中拥有丰富的资源。
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使用工程设计过程进行规划。再过一周左右，老师们将聚在一起制定课程计划。由于他们将教给学生工程设计过程，因此他们在计划中也将遵循这种格式。无论您是独自工作还是与团队一起工作，工程设计过程都十分有用。（注意：每一堂课教学内容的顺序可能不同。完成一堂STEM课通常需要一天以上的时间。）
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帮助学生明确挑战。以一种引人入胜的方式做到这一点。建立一个能够吸引学生兴趣并提出问题的情境。网络视频可能会派上用场。使用小品或其他吸引人的东西，确保学生理解自己的任务和挑战是什么，并感到有挑战性。
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让学生（以小组为单位）研究挑战的内容。请注意，教师有机会教授诸如平衡化学方程式之类的内容，这是课程的一部分。请记住，这类学生研究可以是动手操作类的研究。学生可以通过使用他们将要用到的化学物质做实验来学习化学物质的酸碱反应。研究还可以包括通过阅读或视频学习安全气囊。这里说的研究并不仅仅是指到书中去找答案。
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鼓励小组用自己的想法去解决问题。在你让学生进行头脑风暴和解决方案之前，您你需要确定一些标准和约束条件。例如，其中一个标准可以是，他们的安全气囊应该具有性价比。他们使用的化学物质，每种到底需要多少量，才能产生足够的气体将安全气囊填充至最佳水平？一个限制条件可能是它们只能使用一定量的乙酸和碳酸氢钠。这真的很重要：让学生产生有多种想法去解决问题。他们需要认识到，一件事是有多种解决方案的，而不是“一个正确的答案”。这是将真正的STEM学习与小实验进行区分的因素。学生在获得一些想法后，可以选择其中一个想法。（在这种情况下，团队可能会摆弄化学物质，并找到自己的比例给安全气囊充气。如果学生在研究中使用鸡蛋模拟乘客，他们将需要进行另一轮头脑风暴，考虑如何将乘客固定在安全气囊上？当他们一起工作时，教师需要关注小组合作的进行情况。关注每个人是否都参与其中？是否分享？是否彼此尊重？）
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指导小组选择一种想法进行测试，然后创建其原型。在这种情况下，他们可能会选择性价比最高的化学物品比例以及运输模拟乘客蛋性能最好的安全气囊系统。让他们钻研建造一个安全气囊系统的原型。（同样地，关注他们是否进行小组合作。）
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促进原型测试和评估的过程。小组应测试其原型并收集原型工作状况的数据。这可能涉及一个或多个测试，具体取决于它们将收集哪种数据。然后，小组应该分析他们的数据，并确定原型是否满足一开始设定的标准。
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让小组交流他们的发现。小组展示他们的数据，然后全班讨论哪种安全气囊系统效果最佳以及为什么。
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如果有时间，请重新设计。一旦团队有时间互相学习，他们可以重新设计安全气囊系统并加以改进。关键要点
在回顾这些要点之后，再结束这篇文章：
▲提供很多引导，但不提供具体的操作指导。
▲犯错误和设计失败的产品是学习的好方法。▲STEM过程不是线性的——事件的顺序可能会改变。▲学生们以小组合作的方式解决STEM挑战。▲如果可能，与同事合作编写和实施STEM课程。如果不可能，那也开始做吧！
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《美国STEM课例设计》
（小学卷）
陈如平 李佩宁 主编
教育科学出版社2018年4月出版
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