STEM教学设计与实施 课件 2.2 STEM课程设计

第二章STEM教学设计第二节STEM课程设计STEM课程内容涉及领域广泛，大到航天科技、星际观测，小到微观粒子、高分子材料，涉及最新科技成果，关注社会民生、环境安全等方方面面，其目的是培养学生正确世界观、科学思维方式，提升解决实际问题的能力。STEM课程设计涵盖宏观、微观、要素、角色等方面内容。第二节STEM课程设计一、STEM课程分类STEM教育内涵的理解，学者们一直存在争议，主要存在两类不同的理解。一种认为STEM教育应作为一门课程，是通过整合不同学科、有目的地融合以解决真实世界中问题的课程。STEM课程作为一个集合课程，是21世纪替代传统核心课程的新的核心课程。另一种认为STEM教育是一种学习方式和教学策略，所有教师，特别是科学、技术、工程和数学教师以整合的方式教学和学习，学科的专业内容没有分割，同时被视为动态的和流动的学习。STEM教育通过使用基于设计、问题解决发现、探索性学习策略等教学手段将STEM学科融合为整体的方法。这两种观点的共同之处在于：融合，科学、技术、工程、数学及其他相关学科之间融合为整体。第二节STEM课程设计一、STEM课程分类基于以上理解，从学科间不同整合方式来看，将STEM课程分为两种类型。一是相关课程，各科目仍保留为独立学科，但各科目教学内容的安排注重彼此间的联系，融入STEM教育理念，以主科目的课程内容、知识为主开展融合式学习。这种模式与学校目前体制下的课程模式接近，需要不同学科之间的教师对课程安排进行详细、周密协调和计划。二是广域课程，取消学科间的界限，将科学、技术、工程和数学等内容整合起来，形成结构化的课程结构，一般通过项目或者活动形成连贯的、有组织的课程结构，如目前的中小学科学课程、创客课程。第二节STEM课程设计二、STEM课程设计（一）课程设计原则美国著名的课程理论家泰勒提出的课程编制四个基本问题，适用于STEM课程宏观设计：（1）课程目标：试图达到什么样的教学目标？（2）课程内容：提供什么样的教育内容最有可能达到这些目标？（3）课程实施：怎样有效组织这些教育内容？（4）课程评价：如何确定这些目标正在得以实现？第二节STEM课程设计二、STEM课程设计（二）课程宏观设计课程宏观设计是课程的总体规划，主要包括编选教材（含教学资源）、制定教学计划、制定教学大纲、制定教学成效考核办法等方面。1.选编教材。目前中小学STEM课程没有统一教材，建议任课教师根据教学目标编写校本化教材及配套教学资源，以适应不同校情、不同年级学生的教学需要。2.制定学习计划与教学大纲。教学计划中要合理安排学生有效学习的课程数量、学习活动、课时分配（包括课堂教学与实践），以保证教学的正常有效实施。教学大纲中要明确教学中所需要传递的知识、技能、策略要求。3.制定教学成效考核办法。了解教学目标大成度，有效调整改进今后的教学内容及计划安排。第二节STEM课程设计二、STEM课程设计（二）课程宏观设计广域STEM课程，在设计上要体现两点：一是必须设计“动手环节”，因为动嘴、动耳都不一定动脑，但动手一定动脑；二是必须设计有足够的，或想象、或挑战、或创新、或创造的课程环节，目的是让学生将所学快速转化，学以致用。相关STEM课程，在设计上要体现两点：一是工程设计循环，反复探讨如何解决问题，认证解决方案；二是科学实验流程，不断建立假设，认证假设，发现问题。第二节STEM课程设计二、STEM课程设计（三）STEM课程微观设计课程微观设计主要针对一个教学单元或一个具体教学项目（活动），包括6个步骤：（1）确定教学目标。教学目标是学生学习的预期结果，是一切教学活动的依据，也是教学结束时所要达到的状态。现代教学设计要求每次课教师现将教学目标告知学生，然后按目标要求安排不同的教学（2）学情分析。了解学生的年龄、认知特点，原有知识水平，按照学生不同状况和条件制定不同的目标、安排不同的活动。（3）确定教学程序计划。安排教学过程、内容，确定教学的组织形式，选择教学的方式、方法及传递经验的媒体。（4）设计教学活动。组织具体教学活动内容，实施步骤及注意点。（5）确定考核内容及方式。根据教学目标设计课程单元或教学活动的多主体、多样化评价方式，设计评价量表。（6）对教学成效进行预评价，对教学设计进行完善。对制定的教学设计方案的可行性进行预评价，以改进完善计划。为教学实施做准备。第二节STEM课程设计二、STEM课程设计（三）STEM课程微观设计STEM课程微观设计要考虑以下六个要点：（1）知识的传授不是最重要的，最重要的是所学知识如何应用于现实并解决实际问题；（2）工程主题和科学主题的STEM课程，其流程设计建议参照塞耶模型；（3）必须设计评价量规进行综合评价，而不是单纯以完成最终任务为唯一评价指标；（4）必须设计实质的总结反思环节，如有必要，课程要重复上；（5）要向学生提出一系列问题，其设计要参照布鲁姆教学目标分类法（从简单逐渐发展到复杂）；（6）体现学生核心素养的培养要求。第二节STEM课程设计三、STEM课程设计流程课程教学单元的整体设计包含以下六个部分：一是明确任务或问题，确定引入情境。问题或任务是否来自现实世界；采用怎样的方式引入问题或任务；要研究的问题或完成的任务是什么；有哪些具体要求。二是分析对象和目标。课程在哪个年级实施；这个年级的学生对所涉及的概念有哪些认识；哪些是错误的认识，在技能方面有哪些缺失；根据这些基础，确定课程的教学目标有哪些。第二节STEM课程设计三、STEM课程设计流程课程教学单元的整体设计包含以下六个部分：三是分析学习内容与要求。学生研究该问题或完成该任务的过程是怎样的；涉及哪些学科探究的内容；活动可以有哪些顺序；这些顺序可以如何分配。四是列出工具与资源。学生需要用哪些工具；工具的使用方法和注意事项有哪些；哪些可能给学生造成危险或伤害；如何提示和防范；学生需要哪些学习资源做补充，从哪里能找到这些资源，以哪种方式呈现资源。第二节STEM课程设计三、STEM课程设计流程课程教学单元的整体设计包含以下六个部分：五是设计学习活动过程和教学支持。研究问题的探究过程是怎样的；如何引导学生思考问题；如何帮助学生解决问题。六是设计评价方案。学生的学习成果有哪些；如何进行定性或定量评价；哪些评价需要与学生共同讨论并制定；如何从评价中获得信息以判断学生的理解和发展状况；如何给予适当的指导和帮助。第二节STEM课程设计四、STEM课程角色设计1.学生从幼儿园到大学各年级的学生都可以有效地参与到STEM项目式学习中。每个年级的学生都在学习如何收集和应用知识，使自己成为终身学习者。在发展和执行项目式学习中，学生有关键的任务。建议让学生参与项目的整个过程，也就是从项目的开发到最后的评估。大多数学生是在传统讲座式教学的环境中接受教育，他们习惯了教师作为知识传播者的角色。让他们在学习过程中承担更多自主学习的角色，可能会让他们觉得有压力。牢记一点很重要，那就是项目式学习不一定要完全取代传统教学方法，有些时候可能需要讲座式教学，尤其是在教师和学生对项目教学法都感觉陌生的时候。第二节STEM课程设计四、STEM课程角色设计2.教师从幼儿园到大学的每个年级的各科教师(如：科学、数学、科学)都可以在他们的课堂上开展项目式学习。项目式学习可能对很多教师来说是崭新的教学方法。刚入门的新教师和有经验的教师都可以在一定程度上在自己的课堂上实施项目式学习，或者应用其基础性概念和观点。在STEM项目式学习中，教师更多的是协助者、导师或教练，而非只是知识的传播者。他们通过有效的提问来指引学生的学习过程，支持学生反思这些问题，而不是给学生提供直接的信息和答案。教师应该问学生一些耐人寻味的问题，来推动学生的想象力并增强他们的学习动力。教师应该给学生提供探究的空间，并且让学生提出具有驱动力的问题。教师应该通过监控学生的作用和参与并让学生参与个性化的合作性学习，来促进学习，鼓励学生对概念形成更深刻、更有意义的理解。教师也应该为学生的项目提供向公众进行展示的机会，因为对学生来说，对公众所做的展示要比仅仅对同班同学和教师所做的展示更有意义。第二节STEM课程设计四、STEM课程角色设计3.学习伙伴学生间合作是STEM课程的重要组成部分，通过小组合作共同完成任务来实现。在合作学习的过程中，引导学生积极交流、相互支持、尊重每一个成员在集体中的贡献。学习能力处于不同水平的学生相互合作对每个人都有帮助，因为他们倾注多种观点和经验来实现一个共同的小组目标。在分组时，需要考虑到为每个组员分配角色，这能够使任务简化，并能有效促进任务完成的效率和质量。小组的基本角色框架如下：组长：领导和指引组员各司其职。指导员：严格把握任务完成的步骤、进度，并适当给予鼓励。材料员：收集、组织、指导资料的正确使用。报告员：记录团队的想法并向全班展示最终成果。第二节STEM课程设计四、STEM课程角色设计4.师生共同体STEM项目式学习要求教师和学生共同控制学习环境。这种角色的变化对习惯传统教学方法的教师来说可能有点困难。教师不知道如何设计和使用项目教学法实施跨学科内容教学。教育管理人员在采纳项目式学习的过程中占有很重要的地位，他们要给教师提供专业发展的机会，帮助教师为开展自己的教学项目做好准备，在自己的课堂上实施项目式学习，营造自学的环境，并通过多项评估模式来评估项目式学习的不同结果。除了专业发展，教师还可以利用那些能够帮助他们发展并实施项目式学习的网络资源。这些网络资源包括已经发展完善且在课堂上付诸实施的项目。在开展项目式学习时，教师们也可以通过不同的网站来分享自己的经验，并从其他教师的知识和洞察力获益。第二节STEM课程设计四、STEM课程角色设计4.师生共同体所有学科领域的教师都可以在自