特级教师陈月新：如何实现课程教学的STEM化

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目前，STEM 教育受到极大关注，一些学校和地区也在积极开展 STEM 教育的实践推广工作。今天特级教师陈月新为我们分享“做好跨学科教学的一些要诀”。

科学实践是跨学科学习的有效武器

——课程教学的STEM化

文  |  陈月新  

陈月新

江苏省初中信息技术特级教师，江苏省苏州市姑苏教育紧缺人才，江、浙、沪基础教育初中信息技术学科专家，南京师范大学苏州实验学校教师发展中心副主任。追求真“学”实“做”，学要学好、做要做实，立足不同课堂结合实际“学”，结合实际“做”。做到善学善思善为、真学真懂真信、见言见行见事，做知行合一的真教育。

STEM受到教师的追捧绝非偶然，它的真谛在于融合和创新，而根基在实践，它还是革新教学的一剂良方。如何推进跨学科学习？国家在倡导，学校在鼓励，教师在行动。2016年，教育部将跨学科学习（STEM教育）写入《教育信息化“十三五”规划》，指出“在有条件的地区要积极探索信息技术在跨学科学习（STEM 教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力。”

目前，STEM教育开始在一些中小学校推行，一些地区正在积极开展STEM教育的实践推广工作。STEM教育在实践中存在两种不同的做法：一些教师将STEM项目课程化，就是将STEM作为一门独立的课程开设于中小学课程体系中，有些学校还建立专用STEM教室；另一些教师是将课程教学STEM化，就是在各学科教学中渗透STEM理念。目前，大多数中小学实施课程教学的STEM化，在操作层面上来看似乎更容易些。

课程STEM化一般情况下有三种取向：学科知识整合取向，生活经验整合取向，学习者中心整合取向。三种整合取向的共性是强调将知识蕴含于情境化的真实问题中，强调调动学生主动积极地利用各学科的相关知识设计解决方案，打破学科界限提高学生解决实际问题的能力。例如，生活中的装修，劳动技术、信息技术、美术等学科课堂教学中均可以尝试用STEM理念设计教学。在我看来，做好跨学科教学还是有一些要诀的。

一、解决问题是STEM理念的精髓

STEM教育理念的精髓是解决实际问题，是围绕实际问题展开教学，通过问题引导学生探究新知，提高解决实际问题的能力，学会用整合的眼光去研究身边有价值的生活问题。

在日常生活中有许多事情和STEM教育是相通的。比如装修，现在的家装多是装修公司一手包办。但是我先生喜欢自己动手，除了瓦工、油漆工的活给人干之外，其他的活都是他做。他说：“自己的房子想怎么装就怎么装，干完一项很有成就感！”陪着他干活的过程中，忽然联想到我们的STEM课堂。

STEM的教育核心是“问题”：发现问题→设计解决方法→利用科学、技术、工程和数学等知识解决问题→运用理性方法验证解决效果。铺地板也是这样。第一步，发现问题：如何科学地将一个房间的地板铺设完好？第二步，设计解决方法：根据房间大小计算需要的地板数量，地板是用大板还是小板，所需数目不一样，由于房间比较小，用小板相对要美观些。地板的厚度和外面客厅的高度差4.5 cm，而地板厚度是1.5 cm，相差3 cm，需要购买3 cm泡沫垫。第三步，利用科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）和数学（mathmatics）等知识解决问题：开始铺设时考虑从门边铺还是靠墙铺，东西向还是南北向，这些问题是铺设前要考虑的。我们用地板实地预测发现，从南北铺设省材料，三块地板长度正好。第四步，运用理性方法验证解决效果：铺了一个区域，走人试试，看地板之间的接缝，缝大的用锤子在板头轻轻敲几下，让缝隙小一些，因为地板会热胀冷缩，因此缝也不能太小，靠墙周边留点空隙；整个房间铺完后找专业人员评估，看整个房间地板的平整度和美观性。

生活中的铺地板尚且有STEM核心理念体现，STEM课程也应源于生活，力图解决真实的生活中的问题。生活中的问题要用STEM理念解决，STEM课程也要以解决问题为主线。

劳动技术等课堂教学中也有类似STEM的教育核心体现，如七年级劳动与技术教学“项目三：绳结工艺”。我对课堂教学做了这样的设计，第一步，发现问题：过年必有的中国结不是起源于中国的，它来自哪个国家呢？如何将手中的绳子编织成一个美丽的中国结？第二步，设计解决方法：出示散文《中国结》，让学生体会其中饱含的中国情、中国心。中国结，这个萦绕在全球华人心头、流动在全球华人血液之中的情结，是高山大海无法隔绝、任何力量也不能分割的一种剪不断、撕不开、推不走、拂不去的情愫，它将与华人的生命同在，与世界同在。如何把实物说明与象征意义结合起来，让学生品读课文中含义深刻的句子和精美的词语，从而与作者的情感达到共鸣，我通过表达中华儿女“同根生”与“心连心”凝聚的浓情让学生懂得中国结的寓意。为了培养学生搜集信息和甄别信息的习惯，我让学生探究“结”的前世今生：从绳子的发明→汉代服饰→明清的轿子、彩灯、窗帘、笛子、折扇等→晚清到民国时期的中国结→余光中的《中国结》→印度的“盘长”。第三步，应用科学、技术、工程和数学等知识解决问题：各小组根据教师发的材料用压、挑、绕、缠、抽等方法编织（同心结、吉祥结、万字结、酢浆草结、平结、纽扣结等可任选），通过绾、结、穿、缠等工艺技巧，按照一定的章法编制造型优美的中国结。第四步，运用理性方法验证解决效果，小组汇报展示优秀作品，其他组通过抽、拉、拽等验证中国结的效果。

二、创意设计是抓手

从广义上讲，STEM化就是在相关学科中设计动手环节（动嘴、动耳不一定动脑，但动手一定动脑），以及足够的或想象、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。

如七年级信息技术课“图片的抠取与合成”教学中，教师将课堂教学设计与日常生活相结合：父母是学生成长过程中最亲近的人，教师让学生用图片方式表达对父母的感恩。STEM教学是基于现实情境的，注重实践、注重动手、注重过程，注重创造力的提升，需要学习者置身于真实、非良构的问题情境，动手动脑探究并解决问题。

坚持问题导向，以培养创新能力为目标，结合动手实践和探索才能真正唤醒学生与生俱来的潜能。基于此，我对这个实践活动做了大胆的尝试。设计过程：各小组讨论、设计自己组的主题，有的小组是贺卡，有的小组是下午茶，有的小组是健身房，有的小组是爱之家，有的小组是点心，有的小组是晚餐。

制作过程：各组根据自己的主题寻找相关素材（要和主题匹配且便于抠取与合成）。各组确定制作者、寻找素材者、发言者后分工协作。学生在图片合成过程中用“自由变换”工具和“选择”工具调整位置和大小及图层位置。

评价过程：分组汇报选定的主题、选用的素材、用到的Photoshop中的工具、抠取与合成过程中遇到的问题、解决的办法以及达到的效果；其他组学生和教师提出改进意见，如艺术性、技术性等。

改进过程：学生根据其他组学生和教师提出的意见改进图片，达到小组各人满意的效果，将图片发送给父母。有的父母收到子女的图片很开心，说：“我的儿子长大了，想到给父母一个健身房，有这样的儿子很欣慰！”有的父母说：“这是我收到的最好的礼物！”有的父母还将图片发到微信朋友圈展示。

三、以学生为中心

我在课程教学中总是潜移默化地将STEM融合到日常生活的情境中，以学生为中心进行跨学科整合。课程教学STEM化的效果取决于 STEM教师的知识储备和跨学科整合、设计能力。此外，不断启发学生，使之具备开放的思路、沟通合作能力也很重要。

高一年级的美术课“色彩与情感”教学就是一个典型的例子。这堂课的教学目标：一是提高学生自主学习能力；二是将美术学科和具体的、真实的生活环境结合在一起；三是提高学生的合作沟通能力，特别是小组学习；四是训练学生的研究能力。

教学分三个环节。一是游戏导入新课，用什么颜色来描述对小伙伴的印象，并说出理由。有的学生说小伙伴是热情、开朗的，用红色表示；有时又是安静的，用蓝色表示；偶尔有点郁闷，用一小块黑色表示，学生各发奇想。也有学生是用黄色表示自己的伙伴，认为是乐观的、充满希望的、积极的。

二是分析影响色彩变化的因素（光源色、环境色和固有色），展示莫奈《睡莲》组图，分组讨论并阐述为什么同一物体在不同的时段所呈现的色彩是不一样的。

三是认识色彩的三要素：色相、明度和纯度。教师展示凡高的作品，对比分析不同明度、不同纯度的颜色是否产生不一样的情绪，让学生去分析并寻求答案。请学生赏析我国当代油画家忻东旺、艾轩、方力钧的油画作品，分析作品中色彩的色调、明度、纯度等带来的主观感受，以及主题之间的契合点。

四是让学生对比“春风得意马蹄疾，一日看尽长安花”“浊酒一杯家万里，燕然未勒归无计”这两句诗所传递的信息，体会情感，并用色彩构成的方式表达自身体悟的情感。教师在整堂课中都是用探究式教学法教学，层层推进，不断循环，由浅入深地让学生体会不同的色彩不同的情感体验，让学生在获取知识的过程中提升能力。

四、尝试挫折和失败

《STEM 2026：STEM教育创新愿景》报告着重强调，STEM 课程设计主要体现在要开展“做中学”，结合现实中的问题，开展一些可能会“失败”的学习活动，增强学习过程的趣味性和风险（不确定性），以此培养学生的好奇心、探究能力、责任意识和进取心。“失败”通常在我们的教育系统中具有巨大的负面影响力，在加强 STEM 学习和发展 STEM 知识、技能方面，“这种固有的‘不能容忍失败’的现象会阻碍创新潜力的实现”。

事实上，尝试挫折和失败是强化学习的良机，教师设计能够提高趣味性和风险性的课堂活动，可以让学生在尝试解决复杂问题的新方法时愿意承担风险。失败后提出新问题，才能开始新的改进方法，才能强化学习。现在的学生大多在家是宠儿，在爷爷、奶奶、姥姥、姥爷、爸爸、妈妈的娇惯中长大，习惯了听好话，习惯了受表扬，偶尔遇到失败就不知所措。

举例来说，小学一年级美术课“多彩的拉花”，传统模式下教师是这样上课的：教师先演示拉花的效果，然后教学生折、剪和拉······这堂课用STEM的理念则是这样教学的：教师先让学生欣赏各种场合使用的漂亮拉花，并在学生桌子上放一些剪好的拉花，让学生拉一拉，然后让学生尝试剪。教师发现有的学生剪断了，拉不起来了，有的剪得位置间隔过大，很不美观······各种问题都出来了，有一半学生剪失败了，有的学生垂头丧气，有的被他人嘲笑，脸涨得通红，有的学生眼泪在眼框里打转······这个环节是教师有意设置的，就是为了让学生体验失败和受挫的感觉。

教师可适时加以引导：“没剪好的别灰心，等会还有机会，先把问题找出来，想想为什么剪失败了呢。”学生七嘴八舌议论开了，少部分剪成功的帮着失败的一起讨论为什么没剪成功——有的是因为没折直接剪，有的是拉的时候没铺平拉断了，有的是剪的时候剪刀用力太猛剪断了······没剪成功的说出了失败的原因。

最后，师生一起总结剪拉花的步骤：首先是折，可对边折和对角折，也可以折一折、折二折、折三折等；接着是剪，可以剪直线、剪弧线、剪浪线等；最后是拉，将剪好的纸平放在桌子上，再将它细心展开恢复成原来的形状，用双手在两端轻轻拉开，这样，美妙的拉花即可展现。

接下来让学生尝试剪各种各样的拉花：将学生分成四人一组，让各组连接拉花并选择一人将美丽的拉花套在头上变成一顶漂亮的帽子，或罩在脸上变成一块美丽的面纱，或挂在脖子上变成一条别致的围巾，或围在腰间变成一条时髦的腰带······用拉花美化的小朋友们走上T台，像小模特一样，尽情展示着他们的风采。学生的创意五花八门，各具特色。

课程STEM化的核心是：教师引导学生自主思考和探索并与同伴交换意见，在遇到问题时发挥集体智慧，在实践的过程中解决问题，让学生尝试在协作中体验创造的乐趣，以利于学生把这股创造力持续下去。

对于课程教育“STEM化”的探索，还刚刚起步。教育需要理性的思考与踏实的实践。什么是好的STEM课堂？如何设计STEM课堂才能激发学生的好奇心，提高探究能力，增强责任意识和进取精神？对此没有唯一答案也没有标准答案。做好跨学科的开放性的课堂设计，需要教师思考并实践知识探究的过程，这也是STEM教学的要求。相信在同仁的不懈努力下，未来的STEM课堂教学探索之路会越走越好。

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文章来源：《中小学数字化教学》2019年第3期

责任编辑：祝元志

微信编辑：李中华

监      制：朱哲

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