例谈基于 6E 教学法的 STEM 课程设计

1、例谈基于 6E 教学法的 STEM 课程设计 摘要：STEM 教育不仅是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的首字母缩写，更是学科素养有效融合后组成的一个有机整体。6E 教学法是 STEM 的教学法之一， 根据真实的生活情境，基于问题、基于项目进行教学。通过自主建构知识，跨学科与工具使用，学生进行科学探究，整个活动环节实在做中学，小组合作完成，在实践中应用和获取知识，培养学生问题解决能力和创新思维的教育。那 6E 教学法如何在课程设计中有效运用呢？ 笔者以具体的实践课程案例进行浅析，充分体现出基于 6E 教学法的S

2、TEM 教育的理念和课程价值。 关键字：6E 教学法 ； STEM 教育 ； 做中学一、STEM 教育与 6E 教学法 （一）何为 STEM 教育？ STEM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）的首字母缩写。STEM 教育是学科素养有效融合后组成的一个有机整体，以真实问题解决为任务驱动，在实践中应用和获取知识，培养学生问题解决能力和创新思维的教育。 （二）STEM 教育之 6E 教学法1.6E 教学法的发展5E 教学环 20 世纪80 年代末，美国生物科学课程研究（The biology science Cur

3、riculum Study BSCS）开发了基于建构主义和概念转变教学的一种教学模式5E 教学法，即引入（engage）、探究（explore）、解释（explain）、精致（elaborate）和评估（evaluate），在国内外科学教育中影响比较广泛。 随着 5E 教学环在教学实践中的应用越来越多，已有不同学者对5E 教学环进行改进以适应教学效果，甚至对 5E、6E、7E 等有了全新的理解。6E 相对于 5E 有哪些不同和发展呢？引入（engage）、探究（explore）、解释（explain）、工程（engineer）、丰富（enrich）和评估（evaluate）。在 5E 教学环节

4、中探究式是中心环节，强调以科学实验为主，丰富知识。6E 教学环节中工程是中心环节，强调综合运用， 迭代设计，系统性思考和工程思维。 E 教学环为什么说它是 STEM 的教学法之一呢？ 6E 教学法与 STEM 教育教育特征有很大联系，都是根据真实的生活情境，基于问题、基于项目进行教学。通过自主建构知识，跨学科与工具使用，进行科学探究，整个活动环节实在做中学，小组合作完成。 二、基于 6E 教学法的STEM 课程设计 6E 教学法如何运用到 STEM 教学中呢？下面以实际课程案例自制保温杯进行浅析。活动过程和步骤如下： （一）活动准备阶段 引入问题，兴趣激发 （1）故事导入，激发兴趣 多媒体出示

5、生活情境，请学生认真观看，想一想：我们可以自己自制一个保温杯吗？ 引导学生交流自己搜集的关于保温杯的相关知识。 教师总结。这节课，同学们就和老师一起自制保温杯，比一比谁的想法最奇妙，比一比哪一个小组完成的又快又好。 看题质疑，引出探究 同学们要想自制保温杯，我们需要准备什么呢？ 学生交流。 教师归纳 总结 自制保温杯的材料？ 自制保温杯的步骤、方法？ C.设计保温杯的图、表？ D.如何综合使用生活中常见保温材料？ 总结问题，引发探究 这么多的问题，需要大家齐心协力地解决。这些问题的解决不能只靠在课堂，还需要大家在课后积极的参与积极的实践。单靠一个人的力量也不行，需要全班同学分组完成才行。（列出

6、小组名 单） 老师带来了一个小视频，我们先通过一个小视频来了解一下在生活中如何自制保温杯？ 请学生交流通过观看小视频知道了什么？ 教师总结：视频不仅告诉我们自制保温杯的方法、步骤，还向我们介绍了几种在生活中常见的保温材料。 你们想不想探究一下，初步设计出自制保温杯的方案？ 2.探究问题，教授方法 我们在自制保温杯之前，需要查找保温材料的相关资料，需要查找进行保温杯测试实验的方法，那我们查找资料可以通过什么 途径呢？ 学生交流 教师总结：我们可以利用课后的时间，在家用电脑网络查找， 可以利用手机网络，可以在学校通过学校的图书室查找书籍报刊， 也可以在相关的图书馆查找。 搜集的资料我们可以用小视频

7、的方式让大家学习，也可以是文字，图片，表格，思维导图等等方式，都是非常好的总结概括的好方法。 （二）活动实施阶段 交流材料，尝试测试 学生通过多种形式进行汇报自己的探究成果。 （个人汇报、小组汇报，图片展示，思维导图，视频介绍等） 教师进行总结和指导。 归纳总结出生活中常见的保温材料（棉花、布、玻璃棉、海绵、锡箔纸等） 进行一个“怎样让瓶子里的热水不容易变凉？”实验。 A.将 5 个塑料瓶分别装满 60左右的热水。 B.其中一个塑料瓶用玻璃棉紧紧包住，一个用布紧紧包住，一个用棉花紧紧包住，一个用锡箔纸紧紧包住，剩下一个不作处理， 你认为哪个塑料瓶最保温？ C.将 5 瓶水静置 10 分钟，用温

8、度计测量一下它们的温度并记录下来，共测量并记录三次。 记录单： 外包材料 初始温度 10 分钟后 20 分钟后 30 分钟后 无 60 棉花 60 布 60 泡沫棉 60 锡箔纸 60 明确步骤，设计方案 介绍方法，设计图稿 根据上面环节的学习与实验，介绍自己自制保温杯的设 想，说清楚操作方法，再说一说选择这样制作的原因。 小组合作，先确定选择什么材料制作保温杯？再思考是选择一种还是多种材料？请将保温杯的设计图画下来，并注明所用的材料。 明确要求，选择用品 明确任务要求： 利用现有的材料设计和制作一个保温杯。 制作的保温杯能使热水保温，降温过程变慢。 材料有限，需要控制成本，成本越低越好。 自

9、制的保温杯应方便携带、外形美观。 介绍材料包： 材料成本表（假定） 材料名称 单价 购买数量 棉花 6 元 泡沫棉 4 元 锡箔纸 2 元 布 4 元 胶带 5 元 材料购买总金额（即成本）为元。3建造模型，科学探究 小组合作，自制保温杯例举制作方法： A.在塑料瓶的外面过上厚厚的一层棉花， B.在棉花外面裹上一层锡箔纸。 C.在锡箔纸外面再裹上一块布或者套一个布套，然后扎紧固定好。 D.为了携带方便，可以在两侧加根绳子。 测试效果，丰富改进 测试效果：在自制好的保温被中倒入 60 度左右的热水。每隔十分钟，测试它的保温效果。 记录单： 时间 水温 初始 60 10 分钟后 温度下降到（ ）

10、20 分钟后 温度下降到（ ） 30 分钟后 温度下降到（ ） 40 分钟后 温度下降到（ ） 丰富改进：比一比，看谁制作的保温杯更保温。相互交流一下， 如何让保温杯更加保温。 全班交流，精致改进自己的方案。 （三）总结交流阶段 自我评价，生生评价 评审项目 评价标准 满分 得分 设计图 绘制清晰、明确 制作与设计图相符 20 分 保温效果 1.30 分钟后，温度下降 3以内，得 50 分 2.30 分钟后，温度下降 4至 8，得40 分 50 分 （1）自我评价我的评价表： 3. 30 分钟后，温度下降 9至 12， 得 30 分 4. 30 分钟后，温度下降 13以上，得20 分 包装成本

11、 所用的费用最少，效果很好的。得 20 分。 在 20 分的基础上每增加 1 元成本扣除 1 分。 20 分 外形 外形美观、大方 包装牢固、携带方便 10 分 （2）生生评价，在交流中互相学习，共同进步 2.总结提升 教师归纳总结：同学们通过聪明智慧，同心协力制作了保温杯，解决了小朋友的问题，很棒。其实保温材料在生活中也是有广范应用的，我们要善于利用身边看似很小的事物，也许会为我们的生活带来意想不到的作用和便捷。 6E 教学环在 STEM 教育中的应用的过程充分体现了 STEM 的教学理念。一是引用环节，用有意义的主题吸引学生，以问题学习为特征让学生参与其中，引起学生的学习动机。二是探究环节

12、，探究是 6E 教学法中的重要环节。学生围绕着问题，凭借自己的知识经验，搜集相关的资源，对要解决的问题做一个界定，明确问题，分析需求，思考解决方案，经过资料分析确定最佳方案。三是解释环节，学生要整理梳理选择的最佳方案，将其说给大家听，说明为什么这样选择，以及预测怎样去实施，会有怎样的效果，老师引导学生要解释探索的结果， 并加以传播，老师可以请学生多种方式进行表达和抽象化自己的观点。 四是工程环节，学生要利用材料和工具，将方案原型做出来，并加以改良，在这个过程中，学生所学的知识可以为他们提供工程建造的基础，反过来，学生在实际设计建造过程中，又会发现自己需要什么知识和技能，在做中学，在动手中思考。

13、五是丰富环节，设计完成并不意味着结束，建造过程中发现自己所学知识和技能存在不足，就会回到知识，扩展概念，学会建构新知识的应用体系，学会迁移，这便是精致阶段。教师则要指导学生将所学经验做更深的探究思考和更广的应用表现，精致阶段往往也是被视为丰富阶段，就是教师指导学生把所学到的知识和技能转移到新的学习情境和领域中去，是一种学习的深化和迁移。六是评价环节，学习本身也是要在实践中不断修订，螺旋前进的，评价帮助师生共同反思，进步，促进学生回忆自己所学知识和综合表现，促进老师分析本单元的学习成果，确认下一步学习目标。让学生体验全新的学习过程，同时实现学生学习动力的多重启发： 目标激励，教师鼓励，同伴挑战，知识魅力，真正体现出一个开放的课堂教学，把主动权交给学生，把学习交给孩子，教师是引导者，组织者，也是协同学习者，让学业和生活结合起来，和学生一起，带着问题，带着思考，认真做有价值的课程教育。 三、总结 通过课程实践和学习经验，让我深刻地体会到：STEM 教育就是要让学