STEM視角下的初中科學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐研究

夏小樂

摘 要：文章在探討STEM整合教育的可借鑒性基礎(chǔ)上，探究在現(xiàn)有條件下開展STEM優(yōu)化科學(xué)探究教學(xué)的有效模式，以重慶一中初中科技課作為實(shí)踐平臺(tái)，對(duì)“偽全息3D投影制作”個(gè)案進(jìn)行分析。為有效融合STEM課程理念，該案例嘗試以5-E教學(xué)模式，即參與、探究、解釋、詳細(xì)說明、評(píng)價(jià)5個(gè)階段開展教學(xué)，希望能獲得更多同行的建議指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：STEM;5-E教學(xué)模式;科學(xué)課程教學(xué)

一、STEM與科技課程的結(jié)合

之所以選擇科技課率先作為STEM理念的實(shí)踐平臺(tái)原因有三：首先，科技教育在重慶一中開始于20世紀(jì)50年代，是具有悠久歷史的傳統(tǒng)教育活動(dòng)，也是重慶市第一所開展科技教學(xué)的中學(xué)。課程內(nèi)容包括三模一電、科技四小活動(dòng)、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等活動(dòng)，其中科技四小活動(dòng)作為聯(lián)合國教科文組織研究項(xiàng)目“創(chuàng)新學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐”的一級(jí)子課題，在科技教育方面積累了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)探究氛圍濃厚，學(xué)生基礎(chǔ)較好，便于開展實(shí)踐研究。

其次，STEM課程強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境、親自動(dòng)手、做中學(xué)、合作分享等理念，這與重慶一中科技教育的培養(yǎng)模式類似。在長期的教學(xué)實(shí)踐中，為最大程度地挖掘?qū)W生的創(chuàng)作潛能，激發(fā)對(duì)科技活動(dòng)的興趣，重慶一中技術(shù)教研組的教師們在《課外科技活動(dòng)策略》一書中提出了三段式教學(xué)策略：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)求知欲是培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的前提;創(chuàng)造寬松的思考空間，讓學(xué)生在“做中學(xué)”是引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要環(huán)節(jié);科學(xué)評(píng)價(jià)，增加激勵(lì)措施，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的催化劑。

最后，STEM教育形成發(fā)展于科學(xué)教育，STEM教育是科學(xué)教育改革的新思路。STEM名稱縮寫也是以科學(xué)開頭，這一縮寫暗示了STEM教育中科學(xué)教育是最為重要和核心的部分。回看STEM教育的發(fā)展歷程，有關(guān)STEM教育的研究項(xiàng)目和報(bào)告大多由科學(xué)機(jī)構(gòu)贊助，如NASA（美國國家航天宇航局）、NSF（美國國家科學(xué)基金）、NSB（美國國家科學(xué)委員會(huì)）等。STEM教育的發(fā)展立足于科技教育，同時(shí)又在探索科技教學(xué)的改革路徑，借助哲學(xué)上系統(tǒng)、聯(lián)系的思維解析理工科，甚至文藝課教育之間的普遍聯(lián)系。

在國外，STEM教育已經(jīng)過了原始積累階段，正逐步從本科教育向中小學(xué)教育推進(jìn)，而在我國卻是從中小學(xué)開始，最有代表性的就是現(xiàn)在很多中小學(xué)如雨后春筍般創(chuàng)客空間的建立。初中作為K-12階段中承上啟下的關(guān)鍵，結(jié)合我?？萍颊n的濃厚氛圍，本研究將以初中科技課作為實(shí)踐STEM教育理念的主要場地。三、STEM教育視野下科學(xué)課程的設(shè)計(jì)

（一）明確初中科技培養(yǎng)目標(biāo)

在STEM教育實(shí)踐中常見的教學(xué)手段有基于工程設(shè)計(jì)、基于問題解決、基于項(xiàng)目探究等，在我們的科技課上，經(jīng)常選用的是基于工程設(shè)計(jì)的方式。在我校初中的信息技術(shù)、科技，高中的信息技術(shù)、通用技術(shù)統(tǒng)稱技術(shù)課程，考慮到技術(shù)課程設(shè)置的連貫性與流暢性等問題，我們將初高中的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了區(qū)分。

（二）操作方式

初中科技課以模仿實(shí)例作品、驗(yàn)證科學(xué)原理為主，而基于工程設(shè)計(jì)正是一條有效的途徑。具體如何操作呢？我們參考了貝比（Bybee，R）的5-E教學(xué)模式。5-E教學(xué)模式將學(xué)習(xí)分為5個(gè)階段：參與（engagement）、探究（exploration）、解釋（explanation）、詳細(xì)說明（elaboration）、評(píng)價(jià)（evaluation），強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，通過實(shí)驗(yàn)的方式解決問題，以小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)的建構(gòu)。

（三）5-E教學(xué)模式

參與（ENGAGEMENT）階段：該階段的活動(dòng)目的在于吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)思考的火花，使他們能夠親身參與到課堂中，幫助學(xué)生獲取記憶中的已有知識(shí)，將現(xiàn)有知識(shí)和已有知識(shí)發(fā)生聯(lián)系。常見方式有教師提問、學(xué)生頭腦風(fēng)暴等。

探究（EXPLORATION）階段：該階段給學(xué)生留有足夠的思考、設(shè)計(jì)、調(diào)查的時(shí)間，教師提供材料并進(jìn)行引導(dǎo)。學(xué)生可團(tuán)隊(duì)協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過探索建立起科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)及其他學(xué)科之間的聯(lián)系，即STEM所提倡的做中學(xué)的過程。

解釋（EXPLANATION）階段：該階段學(xué)生將對(duì)他們的探索和探究進(jìn)行分析和解釋，溝通理解，分析可能性方案。他們澄清自己的理解發(fā)現(xiàn)，以多種方式進(jìn)行交流。

詳細(xì)說明（ELABORATION）階段：該階段學(xué)生將鞏固并擴(kuò)展剛剛獲取的科學(xué)概念，通過修改方案或?qū)嶒?yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

評(píng)價(jià)（EVALUATION）階段：評(píng)價(jià)是學(xué)習(xí)環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，但不是一個(gè)特定的階段，它貫穿整個(gè)教學(xué)過程。在“5-E”模式中，評(píng)價(jià)是由教師、學(xué)生共同完成。它不但要求對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且要求對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在這五個(gè)階段中，學(xué)生和教師都有明確的分工，教師作為引導(dǎo)者，指引學(xué)生針對(duì)具體內(nèi)容提出有待探索的問題，進(jìn)而開展研究，學(xué)生通過研究經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)對(duì)問題做出拓展性的理解。由于篇幅所限，這里不再做一一列舉，將下面結(jié)合具體課例進(jìn)行說明。

總結(jié)

我國基礎(chǔ)教育正經(jīng)歷著從分科到綜合的改革階段，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物的整體認(rèn)知能力越來越受到社會(huì)的關(guān)注，而改革最重要的莫過于如何進(jìn)行課程的有效整合。STEM教育是一種新興的跨學(xué)科整合教育，通過整合各學(xué)科內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和能力。本文基于對(duì)STEM教育基本問題的研究，展開了STEM教育視野下科學(xué)課程的建構(gòu)構(gòu)想。在平時(shí)的教學(xué)過程中，其實(shí)很多老師已經(jīng)開始嘗試將STEM教育理念滲透在自己的教育教學(xué)過程中，本文以重慶一中教學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，向大家展示了我們在科技教育方面的探索，希望以此為契機(jī)，與更多同行進(jìn)行更為有效的溝通交流。

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