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1、STEM 课程体系构建方案及实施过程以长春吉大附中力旺 实验中学为例摘要：在新时代的教育改革要求下，我校于 2015 年开展了旨在培养学生的科学、 技术、工程、人文和数学素养的STEM系列课程。我校STEM课程体系的建设主 要经历了三个版本的进阶：课程全复制T课程模仿再构建T全新课程体系构建。 本文是对三个阶段中的课程实施、课程效果、回顾反思、完善措施、教学评价等 方面的阐述。希望我校的 STEM 课程体系建构方案能够抛砖引玉，谨供各位同仁 参考，从而碰撞出更璀璨的教育火花。关键词： STEM 实施问题 解决 评价在当代的教育改革下，教育者们都在思考，到底该如何培养学生的科学思维？ 如何让学生
2、将学到的科学知识应用于实际的问题解决中？如何突出自然学科中学 生的创新和实践能力？为了促进学生发展，为了培养工程家思维，我校于2015 年开设 STEM 课程，着手构建跨学科学习生态系统。在近4 年的摸索与实践中， 走过一些弯路、犯过一些错误，但让人欣慰的是得到了一些成绩、也总结了一些 经验。以下是我校 STEM 课程建构的心路历程。第一阶段：课程全复制在 STEM 课程探索初期，教师们一头雾水，大家不知道什么是 STEM 课、 STEM 课如何开展、授课内容是什么、 STEM 课与传统讲授式教学有何区别？于是 教师们带着疑问来到了上海黄浦区的中小学进行学习。回到学校后，将所听课程 进行完全复
3、制课展示，包括课堂设置的环节、教师提出的问题、学生学习的内容 等均一成不变，并采用灵活机动的课程安排，外出学习的教师自选主题，利用自 己的任课班级与课时完成复制课展示。每节复制课结束后教师都要进行研讨，每 名教师都要说出对本节课的理解，都要思考课堂中每一个问题的意义所在，再不 断推敲，不断改进。经历这一阶段多次复制课展示，得到初步收效： 1教师都能保质保量地将听课的内容进行讲解，能够将所学应用于实践。 3教师学会了利用达特茅斯/赛耶的课程框架循环指导学生解决问题。循环 流程如下：3参与课程的学生利用项目合作式学习模式，采取小组合作探究，完成初期 作品的雏形制作。尽管获得了一些成效，但是也发现了
4、存在的问题： 1这种复制课的授课对象只是培训过的教师所教班级的学生，并不是全体学 生，因学生存在差异，因此数据缺乏完整性，不具有代表性。2采用完全“照搬照抄式”的 STEM 复制课，教师缺少独立思考，对课程理解 不够透彻。3.学生不能条理清晰、思维缜密地阐述问题，不能清晰明了地认识到STEM 课的核心，其认知还停留在小学阶段的劳动课，最后作品的呈现也不具有美观性、 可塑性、可视性等。基于以上问题，我校进行下一阶段的改进与尝试。第二阶段：课程模仿再构建STEM 教学需要在真实的情境下进行项目式学习，为解决一个真实存在的实际 问题而设计教学。信息时代的世界灵活多变，“死教书”“死读书”必然被淘汰，
5、新 时代的教育需要培养学生像科学家一样的思考、像工程师一样的思维，因此本阶 段我们力求解决课程内容不贴切学生实际的问题，开发具有当地特色的STEM校 本课程。在这样的形势下，学校采取的做法是：1我校 STEM 中心每周二举办研讨沙龙，彼此之间进行说课和评课练习，不 断进行自我提升。2.实行多学科集体备课制度，各科教师集思广益，学习国内外优秀的STEM 教学案例。3初步尝试多学科教师同上一节课的教学模式。 如耳和听觉由物理和生物教师共同开发和上课，当涉及到物理中有关声 音的产生与传播、噪声的定义与等级、噪声的防治等内容时，由物理老师进行讲 解；涉及生物中耳朵的结构及功能时则由生物老师负责；学生的
6、作品是一个听诊 器模型。这样的课看似华丽，精彩，形式新颖，但这种整合课并不是真正意义上的 STEM 课程，它仅仅是将授课内容按学科分区分段呈现在一节课之中，是形式上 的跨学科，而非内容上的学科融合。教师依然站在自己本学科角度进行知识传授 依然脱离不了讲授式。4鉴于前面工作的不足， STEM 中心立即调整战略，每五名不同学科的教师 组成一组，在多次学习、研讨、交流后，最终每组确定了由一名主讲教师上课， 多学科教师集体备课的教学模式。在一系列的准备工作后，我校决定针对七、八年级学生统一开设STEM基础类课 程。STEM基础类课程在内容上共为三大类别：工程篇、科学篇和方法篇。STEM 课程周课时：七
7、年级10课时，八年级8课时。每课题共用3周课时，第一课时 对课题进行知识讲解、确定要解决的问题、设计模型方案、准备所需材料，第二 三课时进行模型制作、调试等。当 3 周课时结束后，讲课老师自行顺延到下个班 级进行相同课程的讲授。这样讲课教师每学期只负责一个STEM课题。这种课程 安排既保证了课题的效果与质量，又让学生尽可能多的体验到不同类型的 STEM 课程。下表为我校 2017 年上学期八年级 STEM 课时安排表：通过这一阶段的实践，得到以下成果： 1教师能够对自己研发的课题有着更深入的理解，对上课模式已初步掌握。 2学生在整个模型制作中，已经初步了解了合作学习的模式，对自己未知领 域充满
8、好奇，遇到实际问题会运用逻辑思维想出解决办法。3重点考察学生合作能力。在课程对应的评价体系内，几乎都能看见小组合 作的身影，关于分工是否合理？组员是否参与制作？是否参与借鉴他组经验？4集本校所有 STEM 教师智慧，完成第一本校本课程，收录所有的 STEM 课 例。第二阶段的不足、待改之处： 1课时可能过短，学生在两课时的时间里，产品制作部分能够完成，但是没 有对产品调试及改进、产品说明及反思形成论文时间。2课时单一固定在周一的第九节课，学生状态不够稳定，有时疲惫，有时活 跃。3班级教室空间有限且单人单桌，不方便合作、讨论与制作。4合作学习的目的是提高个人的学习效率、彼此激励学习、唤醒每个小组
9、成 员的探究意识。但目前学生的合作还停留在形式，没有达到深度合作、协同学习 的效果，同时对于合作任务模糊，讨论起来天马行空，实际制作困难重重。5 学生评价体系还不够完善，仅是在课堂上讲评和对作品评价，还需继续完 善评价体系。但是再大的困难，教师们都要克服，有不足之处，就要继续改进，于是，教 师们一起踏上了第三阶段的探索与实践。第三阶段：全新课程体系构建第三阶段的课程体系更加完善。在课程设置上，我们不仅延续了第二过程的STEM基础类课程，还增设了 STEM拓展类课程和STEM发展类课程，同时完善了评价方式，注重资源整合。现有的课程体系变化如下图所示。具体如下：一、课程设置包含三类课程，分别是基础
10、类、拓展类、发展类。1STEM 基础类课程：（1）课程安排：由原先的每课题3 周课时增加至5 周课时。每班每周一节固 定课时+2节活动课时，由3名专职STEM教师完成授课任务。学生全部在STEM 教室上课，每学期三名 STEM 教师都要开发新课例，力求项目贴近学生生活，符 合工程学思维培养目标。我校在七年级开展如下图六个课题：STEM 基础类课程下的六个项目课（2）课程模式。经过一年多的摸索，在延长课时的前提下，我们逐步固定了 课程模式，以期形成系统完整的教学设计，即确立课堂目标，确定课堂环节，明 确人员分工，制定评价标准。2 STEM 拓展类课程如果说 STEM 基础类课程是在为学生科学研究
11、思维的养成奠定基础，那么七、 八年级增设的STEM拓展类课程则是有针对性地为对科研有兴趣的同学提供更多 选择，以兴趣为导向，进一步激发学生的创新、创造的潜能。 STEM 拓展类课程 有：机器人、无人机、人工智能、智慧城市、创意电子、3D创意设计、手工黏土。3STEM 发展类课程（1）“科学家进校园”系列活动在 STEM 发展类课程方面，学校为丰富学生学习活动，营造科学氛围，贴近 科研生活，每学期将不定期举办“科学家进校园”系列活动讲座，下表是我校 2018 年科学家进校园系列课程汇总。2018 年科学家进校园系列课程（2）我校于2018 年上学期在七年级开设了一个特别的 STEM 实验班科 创
12、班。科创班不仅需要完成 STEM 基础类课程、拓展类课程的学习，还增加了个性 化定制课程。在课时安排上，科创班也与其他实验班级有所不同。STEM基础类 课程由普通班级每周的1课时增加至每周2课时。每周五晚上额外设置2课时的 创意编程课。与此同时科创班的部分学生还会在周四晚上和周六上午进行 4 课时的电子电路课程。（3）STEM 科学培训课 力旺实验中学还发扬吉大附中奉献和服务社会的优良传统，每周六上午义务 为长春市 4-6 年级小学生开设 STEM 科学培训的公益课程。让全市的小学生提前 接触 STEM 课程。三年的坚持，我们共培训校外小学生三万余人次。在我们的努 力下，孩子们从小便养成了用工
13、程学思维、批判性思维看待问题的习惯。下表为 STEM 科学培训课程表：STEM 科学培训课程二、评价方式STEM 课程重过程，更重评价。科学合理的评价体系能够更好的评估学生的学 习效果。初步设置了如下 STEM 基础类课程过程性评价标准：以此评价标准概况为依托，每名教师针对不同的课例细化评价内容准则。此 外，在学期末，我们大胆革新了传统的考试形式。七、八年级全体学生采用非笔 试形式对学生 STEM 学科进行结果性评价。以 2018 学年期末七年级 STEM 学科科创班发展类课程结果性评价为例： 小车超声波避障和红外循迹：测试共计 4 题，每题分为基础与提高两部分， 选做其中一个。完成基础内容得
14、 5 分，继续完成提高内容得 10 分。共计 40 分， 计入学生期末总成绩。(具体考试内容如下)三、资源整合STEM 课程的设置将不受空间限制，不再局限于校内。我们充分整合了校内、 外资源，与吉林大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中科院东北 地理所等单位建立战略合作关系。至此，我校已重新构建了目前正在实施的 STEM 课程体系。花样繁多的 STEM 课程满足了不同学龄段、不同兴趣孩子们的需求。在力旺中学 STEM 中心的不断 努力下，STEM课程开发更加科学，课程设置逐步优化，评价体系日渐完善。已达成下列目标：以上就是我校目前为止建立的较为完善的 STEM 课程体系，但是还存在很
15、多 不足需待完善，第一，学校层面缺少顶层设计及标准；第二，由于 STEM 课程体 系建设是一个浩大的工程，方方面面都有待于完善，我校花了很长时间去建立这 个体系，但在推进过程中发现我们面临的最大问题是缺少宏观指导意义下的课程 评价体系：首先是课程的评价，包括课程内容和课程实施的评价。实施 STEM 教 育年以来，我校教师积极开发了 STEM 校本课程，这些课程是否全部诠释出了 STEM 理念的真谛难以评判；其次是学生的评价。 STEM 针对的学生体系比较复杂 有课堂内和课堂外的评价，还包括参加各类的比赛成果评价。如何建立系统、全 面、科学的学生评价体系也是亟待解决的问题；最后是教师的评价。我们
16、如何来 认证老师们能够实施这个课程。这是有一套标准的范式，这个范式怎么样评价的 我们还不清楚。在今后的发展中，我校教师将会继续为发展 STEM 创新教育、争创国际一流 学校而努力。也希望本文能够引起广大同仁的共鸣，或是给大家一些参考或灵感， 未来的 STEM 教育之路还很长，需要你我共勉。参考文献1 王磊, 黄鸣春, 刘恩山. 对美国新一代科学教育标准的前瞻性分析基于 2011年美国科学教育的框架和1996年国家科学教育标准的对比J.全球 教育展望, 2012(6):83-87.2 李志华，李静.STEM教育在小学虚拟实验项目中的应用J.创新时代，2017(10):76-77.黄瑄，周丐晓，杨铭，刘恩山.基于STEM跨学科视域的科学教材
