基于STEM的课堂教学实例浅析

1、基于STEM的课堂教学实例浅析STEM是由科学、技术、工程和数学四门学科整合而成 的，它以设计和探索为目的， 并对技术问题进行科学的探索。 STEM课程的培养目标中包含了科学素养、技术素养、工程 素养、数学素养等方面，这和新课改倡导的核心素养不谋而 合。STEM是在建构主义理论基础上提由来的，它强调的是 跨学科的课程融合，追求的是知识建构的过程。它认为学习 是现实世界上万事万物在实践过程中与头脑中的知识体系 的关联，STEM摒弃知识灌输逐渐形成了新的教学方式：让 学生通过教师的导引，以项目学习为载体，与同伴分享自己 的想法；通过探究、合作等方式完成他们感兴趣的、源于生 活的项目，并从中构建各学

2、科和跨学科的知识。由此可见， STEM教学具有跨学科、趣味性、情境性、合作性等特征， 不仅能让学生将结构化的知识应用到非结构化的项目设计 中，完成知识的构建，还能激发学生的灵感，培养他们的创 客思维。作为一种综合的教学模式，STEM教学不仅要求教师具 备跨学科的知识融合能力，还要求学生具备跨学科合作学习 的能力，在合作中互动，在探究中学习，所以 STEM教学最能抹平知识理论与社会经验之间的鸿沟。在STEM教学中，教师以STEM的项目教学作为载体， 运用适当工具和配套资 源，促进学生跨学科的学习。学生通过作品的生成来展示自 己的学习成果，分享给教师、同伴。作为STEM教学的载体，项目的设计要符合

3、 STEM的教 学理念，具体来说，项目不仅要具有一定的情境性、趣味性，符合学生的生活体验，具有跨学科知识融合的特征，更要使 学生容易解构成 S.T.E.M各门学科的子项目，以达到引领其 开展意义学习的目的。在实际应用中，项目更类似于自然状 态下的实际应用，具有知识体系的劣构性，所以教师在选定 项目的同时，还要关注项目的可解构性，将劣构的知识体系 结构化，这样有助于减轻学生的知识负担，帮助学生良性地 建构知识。下面以 设计Arduino音乐播放器”为教学案例， 分别从教师和学生两个角度论述STEM模型下的课堂设计。教师的教学设计图1是笔者在使用STEM进行教学设计的流程图。 教师 在实施STEM

4、教学前，要做好学情分析、确定教学目标、编 写导学案、制作预设作品等环节。1 .学情分析在STEM教学中，学生是学习的主体，他们的学习状况 会随着时间、教师、环境的不同而呈现由差异，这就要求教 师在备课的时候必须了解学生的具体情况，分析他们在课上可能由现的状况，并找由相应对策，这是确定教学目标的重 要依据。笔者所教的是高一年级的学生，他们是时代的弄潮 儿，也是科技的发烧友，经常脑洞大开，呈现一些意想不到 的创意。他们认为学习必须是有意义”的，最好社会需要什么就学什么，甚至想，如果能通过众筹的方式集资开发一个 项目，解决一个社会问题，那该多么有趣啊。2 .确定教学目标与传统的知识体系教学不同，项目

5、教学中的项目是劣构 的，是源于现实世界的真实应用。项目中隐含的知识体系是 非结构化的，这需要教师根据学情分析和教学进度确定教学 目标，这个目标在教学过程中可能比较隐晦，但在教学设计 中必须明确。止匕外，教学目标还应是学生阶梯式向前跨一步 的目标，是能在课堂上通过自己的努力和同伴的帮助达成的 目标。考虑到STEM的教学模型，STEM的教学目标可以分 解为S.T.E,M四个子目标。在本案例中，笔者充分考虑学生特征，以 STEM为理论 依据，在不同学科设计了不同的S.T.E.M子目标，最后统一在设计一个Arduino音乐播放器，播放器能实现随机播放乐 曲、随时中断播放、随时启动播放的功能”这个项目目

6、标下。被分解的四个子目标具体为：理解单片机的音符是如何产 生的，会用频率表示不同的音符。理解中断技术的原理， 能在Arduino IDE中编写中断程序。能根据科学组的研究写生程序，控制 Arduino随时播放、停止音乐，还能随机播 放歌曲。将科学组、技术组、数学组的研究成果整合，协 调整个项目的完成。3 .编写导学案教师要以教学目标为线索，以分解由来的S.T.E.M子目标为引导，撰写由适合学生使用的导学案。导学案是实施 STEM教学策略的抓手，也是 STEM教学模式的落脚点，它 能将一个教学目标分解成四个子目标，又能将四个子项目合 成一个完整的项目。因此，STEM的导学案应根据实际需求分成四个

7、，即科学组导学案、技术组导学案、工程组导学案 和数学组导学案，分别对应S.T.E.M的导学案。每个导学案都由自主学习、合作交流、设计制作和展示反馈四个环节构 成，每个环节环环相扣，形成一个有机整体，最终为教学目 标服务。每个环节又由导和学两部分构成：导部分主要体现 了教师在该环节对学生的要求，或者说是该环节的小目标； 学部分是为了让学生更好地学习而由教师为学生设计的学 习支架，学生根据学习支架开展意义学习。如果说 S.T.E.M 四个导学案是在空间上对项目人员的安排，那么每个导学案 的四个环节就是在时间上对项目作业流水的安排，而导部分 和学部分则是对教师主导课堂、学生主体学习的安排。下页表是笔者设计的技术组导学案。该导学案包含了技 术组学生的学习目标、学习重点、学习难点及学习步骤，其中学习步骤包括自主学习、合作交流、设计制作、展示反馈 四个环节，每个环节通过 导”的要求告诉学生通过什么手段 能完成，通过 学”的要求告诉学生