基于校本資源STEM教育的實(shí)踐與探究

張宏平 趙連儒

摘 要：STEM教育是全球熱門的教學(xué)改革方式之一。在我國(guó)STEM教育方興未艾，STEM課程特別是校本資源的STEM課程開(kāi)發(fā)相對(duì)不足，制約STEM教育的深入開(kāi)展。文章介紹立足校本資源，從人們的實(shí)際需要、生活現(xiàn)象和現(xiàn)有工具設(shè)備的缺陷、教材中的綜合實(shí)踐活動(dòng)、教材問(wèn)題的拓展延伸中挖掘出STEM教育素材，或從他人STEM教育成果中挖掘校本特色的STEM教育素材的策略。把人們還沒(méi)有解決的真實(shí)問(wèn)題作為研究素材，物化研究成果參加各類科技創(chuàng)新競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。按STEM要求甄別素材，課程的實(shí)施處理好分科與跨學(xué)科學(xué)習(xí)、STEM課程整體設(shè)計(jì)和分步實(shí)施、教師的限定和學(xué)生的自主探究的關(guān)系，以此開(kāi)發(fā)校本特色的STEM課程，高效地服務(wù)于教學(xué)。

關(guān)鍵詞：STEM教育；校本資源；STEM教育素材

中圖分類號(hào)：G632? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1673-8918（2023）16-0006-05

STEM教育強(qiáng)調(diào)基于真實(shí)情景，以解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，綜合應(yīng)用科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、和數(shù)學(xué)（M）領(lǐng)域知識(shí)，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中探索學(xué)習(xí)知識(shí)，提升素養(yǎng)，其跨學(xué)科教育的特性彌補(bǔ)了傳統(tǒng)分科教學(xué)的弊端，培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新型人才的時(shí)代要求吻合，是全球熱門的教學(xué)改革方式之一。但STEM教育在我國(guó)方興未艾，在理論層面探索多，實(shí)踐環(huán)節(jié)研究相對(duì)較少，STEM教育課程的自主開(kāi)發(fā)相對(duì)不足。雖有第三方機(jī)構(gòu)為學(xué)校提供可直接使用的STEM課程，但這些課程不能完全適應(yīng)每個(gè)學(xué)校的實(shí)際情況。本研究嘗試探索在借鑒吸收他人STEM課程資源基礎(chǔ)上，立足校本資源和實(shí)際教學(xué)需求，挖掘STEM教育素材，開(kāi)發(fā)校本特色的STEM課程，使STEM教學(xué)更加靈活、便捷、更具實(shí)效性。

一、 素材的來(lái)源

（一）基于生活經(jīng)驗(yàn)挖掘素材

“教育和心理學(xué)研究表明：當(dāng)學(xué)習(xí)的材料與學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系時(shí)，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)才會(huì)是有興趣的”。從學(xué)生熟悉的現(xiàn)實(shí)生活中挖掘出融合多學(xué)科知識(shí)才能解決的問(wèn)題，作為STEM教育素材，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

1. 從人們的需要中精選STEM教育素材

“STEM學(xué)習(xí)是探究性學(xué)習(xí)，探究必須從問(wèn)題開(kāi)始”。人們的需求是推動(dòng)社會(huì)技術(shù)進(jìn)步的直接動(dòng)力。認(rèn)真觀察日常生活中人們存在的問(wèn)題和需求，選取那些用學(xué)生所學(xué)的多學(xué)科知識(shí)，經(jīng)過(guò)努力才能解決的帶有挑戰(zhàn)性任務(wù)，作為STEM教育的素材，學(xué)生會(huì)有更大的學(xué)習(xí)興趣。例如，寒暑假來(lái)臨，學(xué)生在學(xué)校教室種養(yǎng)的盆花澆水就成了問(wèn)題，學(xué)生希望在家中就能完成學(xué)校盆花的澆水問(wèn)題。圍繞這一問(wèn)題的解決，可以整合的生物學(xué)知識(shí)：植物生長(zhǎng)需要的空氣、水分、適宜溫度等條件，植物根吸收水分，莖的疏導(dǎo)，葉光合作用和蒸騰作用，不同花卉葉片大小不同，根系發(fā)達(dá)程度不同，對(duì)溫度、澆水多少與頻率要求就不同，不同的生物需要不同的環(huán)境等。物理學(xué)科水的三種形態(tài)的變化，雨雪的形成等。如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)利用濕度傳感器遠(yuǎn)程測(cè)量土壤濕度，利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程掌握盆花土壤濕度問(wèn)題，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制澆水的時(shí)間、澆水?dāng)?shù)量，具體實(shí)施基于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制的滴灌控制系統(tǒng)的過(guò)程，涉及信息技術(shù)、工程，澆水的速度與時(shí)間的控制涉及數(shù)學(xué)計(jì)算問(wèn)題。在這一過(guò)程中，學(xué)生不僅解決了在家中通過(guò)手機(jī)或電腦，遠(yuǎn)程給學(xué)校教室中的盆花精準(zhǔn)澆水這一挑戰(zhàn)性問(wèn)題，而且學(xué)習(xí)了綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的方法，提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。這些問(wèn)題和相關(guān)知識(shí)整合起來(lái)就是STEM教育的素材。

又如，為防止燒水做飯時(shí)水沸騰后沸水外溢，人們需要防止溢水鍋蓋；天然氣爐頭安裝火焰?zhèn)鞲衅?，?dāng)火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)不到天然氣爐頭的火焰時(shí)，天然氣閥門立即關(guān)閉并報(bào)警，提醒主人立即采取必要的措施；把控制的電器開(kāi)關(guān)改為通過(guò)控制光信號(hào)的通斷，進(jìn)而控制電路通斷的結(jié)構(gòu)，徹底防止人用潮濕的手觸碰電器開(kāi)關(guān)時(shí)發(fā)生觸電現(xiàn)象；人們?cè)卺t(yī)院輸液體時(shí)，用液位傳感器在液體臨近輸完時(shí)，給病人和醫(yī)務(wù)人員報(bào)警；學(xué)生看書(shū)寫字時(shí)，眼睛距離書(shū)本太近，可利用超聲波傳導(dǎo)信號(hào)警報(bào)，提醒主人調(diào)整坐姿等。先找人們存在的實(shí)際問(wèn)題，然后從中精選那些利用學(xué)生所學(xué)的多學(xué)科知識(shí)可以解決的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，尋求各學(xué)科之間的共同點(diǎn)和交叉點(diǎn)，分析學(xué)科知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，明確聯(lián)系各知識(shí)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，綜合運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識(shí)，研究和解決工程問(wèn)題。把這些問(wèn)題和相關(guān)知識(shí)整合起來(lái)作為STEM教育素材，既能解決人們生活中的實(shí)際需求，又可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，提升學(xué)生核心素養(yǎng)，學(xué)生能夠表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

2. 分析已有產(chǎn)品的缺陷，從中挖掘STEM教育素材

分析現(xiàn)有產(chǎn)品中存在的缺陷與問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題提出解決辦法，精選那些學(xué)生能用所學(xué)的跨學(xué)科知識(shí)解決產(chǎn)品缺陷，并制做出消除原有產(chǎn)品缺陷的全新產(chǎn)品項(xiàng)目，以解決產(chǎn)品缺陷作為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，整合解決問(wèn)題時(shí)所涉及的相關(guān)聯(lián)的多學(xué)科知識(shí)，即可作為一個(gè)新的STEM項(xiàng)目素材。不僅使學(xué)生更好地提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，又能催生出新的有實(shí)用價(jià)值的新產(chǎn)品，解決人們生活中的難題。

聲光控制開(kāi)關(guān)是學(xué)校等公共場(chǎng)所普遍使用的電器自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，夜晚有人經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)控制區(qū)域并發(fā)出聲響后，開(kāi)關(guān)控制的燈泡就會(huì)亮，但現(xiàn)有聲光控開(kāi)關(guān)當(dāng)夜晚有過(guò)往的車輛等設(shè)備發(fā)出響聲時(shí)，系統(tǒng)會(huì)誤判為有人經(jīng)過(guò)，燈泡會(huì)亮，浪費(fèi)電能資源。針對(duì)這一弊端，在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加接收人體紅外線的二極管及其相關(guān)電路，夜晚只有有人經(jīng)過(guò)時(shí)，開(kāi)關(guān)才閉合，燈泡才會(huì)亮。該問(wèn)題的解決既涉及多學(xué)科知識(shí)，又催生出新產(chǎn)品，是理想的STEM教育素材。

3. 基于生活現(xiàn)象挖掘素材

像牛頓觀察思考蘋果落地發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律一樣，留意觀察并思考生活中的每一個(gè)司空見(jiàn)慣的現(xiàn)象背后隱藏的科學(xué)問(wèn)題，挖掘出現(xiàn)象背后包含的具有挑戰(zhàn)性、用多學(xué)科知識(shí)才能解決的問(wèn)題，作為STEM教育的素材。

從土地里新挖出的大蒜，如果把它植入土壤中或水培，大蒜并不發(fā)芽，深入探究這一問(wèn)題，原來(lái)是大蒜在休眠。把新挖出的大蒜放在冰箱里冷凍幾天，模擬冬季來(lái)臨的環(huán)境，大蒜就“以為冬天已經(jīng)過(guò)去”而結(jié)束休眠，然后再水培大蒜，大蒜就正常發(fā)芽。水培大蒜生長(zhǎng)一段時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)根部腐爛現(xiàn)象，圍繞水培大蒜爛根原因探究與防治，可以整合多學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)，植物生長(zhǎng)的條件，種子的休眠、冬眠，涉及生物學(xué)科，大蒜的生長(zhǎng)周期涉及數(shù)學(xué)知識(shí)。

諸如此類的生活現(xiàn)象很多，只要是用學(xué)生所學(xué)跨學(xué)科知識(shí)可以解決的問(wèn)題都可作為STEM教育的素材來(lái)源。

（二）基于教材挖掘STEM教育素材

1. 教材中的綜合實(shí)踐改進(jìn)后作為STEM素材

實(shí)施STEM的有效教學(xué)，“要發(fā)展學(xué)生的素養(yǎng)，教學(xué)最核心的是思維，STEM實(shí)際上最核心的還是‘做，不是按照程序做，而是讓學(xué)生去思考、去設(shè)計(jì)”?？茖W(xué)教材中有動(dòng)手操作的制作活動(dòng)，常融合多學(xué)科知識(shí)，把這些實(shí)踐操作加以改造就是很好的知識(shí)體驗(yàn)型的STEM教育的素材。

例如，“建高塔”是教科版小學(xué)《科學(xué)》教材中的制作活動(dòng)。讓學(xué)生動(dòng)手建造高塔，體驗(yàn)上輕下重，上小下大，中間鏤空的結(jié)構(gòu)的高塔穩(wěn)定性好、造價(jià)低且不易倒。什么樣的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)這些功能，該怎樣制作設(shè)計(jì)，所用材料的長(zhǎng)短規(guī)格的選用與計(jì)算等，綜合應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)方面的知識(shí)。教材中用塑料吸管材料做骨架，用塑料膠袋來(lái)固定塑料吸管的連接部位，但用塑料膠袋固定和連接塑料吸管，其堅(jiān)固性不理想，可讓學(xué)生頭腦風(fēng)暴改進(jìn)方案，如用芨芨草棍子代替塑料吸管，用建筑領(lǐng)域外墻保溫用的阻燃隔熱擠塑聚苯板或高密度泡沫塑料小方塊連接芨芨草棍子，有不錯(cuò)的效果。或用L型?？堊o(hù)邊做骨架，用螺絲連接?？堊o(hù)邊，可以做出一個(gè)高而堅(jiān)固的高塔，效果震撼。

教材中的類似的設(shè)計(jì)制作很多，如反沖力小車、做紙橋、做紙飛機(jī)、制作太陽(yáng)能熱水器、制作1分鐘計(jì)時(shí)器、水火箭、氣體火箭等，都可作為STEM教育的素材。

2. 拓展延伸教材中的問(wèn)題作為STEM教育素材

教科版小學(xué)《科學(xué)》教材中有用1.5V干電池、導(dǎo)線、小燈泡組成的電路檢測(cè)材料是導(dǎo)體還是絕緣體的內(nèi)容，把被檢測(cè)材料串聯(lián)接入電路后，小燈泡亮，被檢測(cè)材料就是導(dǎo)體，小燈泡不亮，檢測(cè)材料就是絕緣體。把人體接入該檢測(cè)電路，小燈泡不亮，按照教材的判斷標(biāo)準(zhǔn)，人體是絕緣體，但日常生活中，有時(shí)會(huì)發(fā)生人體觸電的現(xiàn)象，顯然，人體應(yīng)當(dāng)是絕緣體?？梢园讶梭w是導(dǎo)體還是絕緣體作為驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，整合多學(xué)科知識(shí)來(lái)解決。引導(dǎo)學(xué)生討論，把人體接入電路后，小燈泡不亮，是只有一種可能性，人體與小燈泡沒(méi)有電流流過(guò)，還是人體與小燈泡沒(méi)有電流流過(guò)和流過(guò)人體與小燈泡的電流太小，達(dá)不到小燈泡發(fā)光的條件兩種可能性都有？在沒(méi)有更加靈敏的檢測(cè)儀器的情況下，拓展延伸給學(xué)生介紹三極管，三極管基極有微弱電流流過(guò)時(shí)，集電極、發(fā)射極之間就會(huì)有較大電流流過(guò)，相當(dāng)于是把微小電流放大，在它們中間接入發(fā)光二極管，二極管就會(huì)發(fā)光。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，自己動(dòng)手制作可檢測(cè)人體、花草樹(shù)木、潮濕抹布、泥土等是否導(dǎo)電的靈敏電流檢測(cè)儀，用物理、技術(shù)、工程等多學(xué)科知識(shí)給驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題給出了答案。

（三）有選擇地借鑒吸收他人的STEM研究成果

自主開(kāi)發(fā)課程并不排斥吸收他人優(yōu)秀研究成果。他人的STEM素材與實(shí)施方案，既不完全照抄照搬，也不一味地拒絕排斥，而是采取批判的、吸收的態(tài)度，去其糟粕，取其精華，為我所用。對(duì)符合學(xué)生實(shí)際的優(yōu)秀案例和素材，可以直接拿來(lái)為我所用，對(duì)其中有不妥之處，或有進(jìn)一步完善意向的項(xiàng)目，可根據(jù)自己的需求加以改進(jìn)。例如，有一STEM項(xiàng)目是讓學(xué)生制作正好裝一升牛奶的罐子，可改進(jìn)為幾個(gè)小組分別做不同形狀的能盛一升牛奶的不同形狀的容器，最后，教師在做好的容器中加入一升牛奶驗(yàn)證，看哪個(gè)小組做得最準(zhǔn)確。另外，還可繼續(xù)拓展，如果教師給你的是靈敏電子秤，只能稱出牛奶的重量，該怎么辦？由此引出重量與體積大小間的計(jì)算，將S、T、E、M有機(jī)整合在了一個(gè)項(xiàng)目中。

（四）兼顧研究解決真實(shí)問(wèn)題與參加科技類競(jìng)賽

在選擇STEM教育中的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題時(shí)，驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題可以是人們已經(jīng)解決的問(wèn)題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中、做的過(guò)程中驗(yàn)證、體驗(yàn)多學(xué)科知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，同時(shí)也可以是人們還沒(méi)有解決的實(shí)際問(wèn)題，需要教師引導(dǎo)學(xué)生用跨學(xué)科知識(shí)去解決。堅(jiān)持創(chuàng)新價(jià)值取向，同等條件下優(yōu)先選擇那些人們還沒(méi)有解決的真實(shí)問(wèn)題，鼓勵(lì)師生能由此設(shè)計(jì)或改進(jìn)開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，用多學(xué)科知識(shí)去解決人們還沒(méi)有解決的難題，不僅能提升學(xué)生用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品還能參加各類科技創(chuàng)新大賽，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的快樂(lè)，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師也能有更大的收益和成就感。

二、 素材的甄別

（一）STEM教育要有物化成果

STEM教育最出彩的地方就是技術(shù)和工程。STEM教育的學(xué)習(xí)是通過(guò)物化產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行的，STEM不能只有知識(shí)的學(xué)習(xí)，而沒(méi)有終極物化產(chǎn)品。所選的素材中一定要有讓學(xué)生動(dòng)手操作的內(nèi)容，要有設(shè)計(jì)和制作，也就是讓學(xué)生在“做中學(xué)”。STEM要有需要解決的問(wèn)題，不論你選擇的問(wèn)題是像文章中所述的建高塔、建紙橋、做紙飛機(jī)那樣，問(wèn)題的解決方案教材中已經(jīng)提供，側(cè)重于讓學(xué)生在建造、制作的過(guò)程中，驗(yàn)證、體驗(yàn)教材已經(jīng)學(xué)習(xí)的單元知識(shí)的具體應(yīng)用，還是像解決杏仁外殼破殼過(guò)程中降低噪聲問(wèn)題，問(wèn)題沒(méi)有解決方案，是針對(duì)未知問(wèn)題的探索，需要師生自己開(kāi)動(dòng)腦筋，綜合應(yīng)用所學(xué)的多學(xué)科知識(shí)，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)制作全新的低噪聲杏仁外殼破殼機(jī)，解決杏仁外殼的破殼難問(wèn)題，兩種情況問(wèn)題的解決都離不開(kāi)物化的成果，物化的產(chǎn)品。這個(gè)物是學(xué)生自己動(dòng)手做出來(lái)的，不同于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中教師提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的那個(gè)物。學(xué)生的動(dòng)手也不同于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的那個(gè)動(dòng)手。科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手是如何用物品，而STEM教育的動(dòng)手是用材料造新的物品。沒(méi)有學(xué)生為解決問(wèn)題而動(dòng)手制作的終極物化產(chǎn)品，用再多的物體，動(dòng)手做再多的實(shí)驗(yàn)操作，也不是STEM教育。作為項(xiàng)目最終產(chǎn)出的這個(gè)物化成果可以是多樣化的，可以是一篇論文、一條結(jié)論，如大蒜水培爛根的原因，或大蒜水培爛根現(xiàn)象的防治措施就是一條結(jié)論；也可以是一個(gè)新產(chǎn)品，如低噪聲杏仁外殼破碎機(jī)，是無(wú)中生有的新產(chǎn)品；還可以是原有產(chǎn)品的重大創(chuàng)新和改進(jìn)，如紅外線聲光控制電器開(kāi)關(guān)。

（二）STEM教育必須基于跨學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)

STEM強(qiáng)調(diào)有物化研究成果，但所選定素材“必須基于知識(shí)學(xué)習(xí)，而且是知識(shí)的綜合學(xué)習(xí)”。必須以跨學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，不能只強(qiáng)調(diào)物化產(chǎn)品和解決人們的難題而忽視跨學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)發(fā)明創(chuàng)造而忽視STEM是基于項(xiàng)目、問(wèn)題的探究，是為了提升學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力，為了在用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中更好地理解和應(yīng)用學(xué)科知識(shí)。STEM教育強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，但不能把STEM教育等同于創(chuàng)客教育。STEM教育強(qiáng)調(diào)要有為解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題而產(chǎn)生的物化成果，強(qiáng)調(diào)在制作物化產(chǎn)品過(guò)程中學(xué)習(xí)，而創(chuàng)客教育只強(qiáng)調(diào)發(fā)明出新的作品解決人們的難題，不關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程是否發(fā)生。如果只強(qiáng)調(diào)解決問(wèn)題和物化產(chǎn)品而忽視學(xué)習(xí)本身，所謂STEM教育就成了創(chuàng)客教育。

（三）STEM教育整合的知識(shí)必須有內(nèi)在聯(lián)系

STEM所選各學(xué)科知識(shí)之間在解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題方面要有內(nèi)在的聯(lián)系，是基于解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的知識(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神和創(chuàng)新能力相關(guān)聯(lián)的知識(shí)。不能為了跨學(xué)科而跨學(xué)科，是為了解決問(wèn)題而跨學(xué)科。整合的跨學(xué)科知識(shí)間不能是沒(méi)有關(guān)聯(lián)的一盤散沙，所整合的各學(xué)科知識(shí)點(diǎn)之間要有交叉點(diǎn)，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間是一種融合關(guān)系，各知識(shí)點(diǎn)是服務(wù)于驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題解決的。判斷融合的標(biāo)準(zhǔn)是看這些知識(shí)是否存在關(guān)聯(lián)，是否有利于驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的解決。跨學(xué)科整合是相互聯(lián)系的知識(shí)的融合，而不是相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)的機(jī)械組合和簡(jiǎn)單羅列，是一種有目的的融合，而不是隨意的組合。例如，探究花卉遠(yuǎn)程澆水系統(tǒng)，與水有關(guān)的知識(shí)很多，不能把與水有關(guān)的知識(shí)來(lái)個(gè)大羅列，只選與解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題有關(guān)的水知識(shí)。植物生長(zhǎng)的條件、花卉葉片的大小、葉片蒸騰作用、水的三種形態(tài)的循環(huán)，這些知識(shí)都與植物生長(zhǎng)和遠(yuǎn)程澆灌有關(guān)，可以整合，但語(yǔ)文教材寫水分的詩(shī)句，地理學(xué)科中我國(guó)水資源分布，化學(xué)學(xué)科中水的化學(xué)結(jié)構(gòu)，數(shù)學(xué)上鹽水濃度配比計(jì)算，水的體積重量計(jì)算，與主題無(wú)關(guān)，或相去太遠(yuǎn)，就不必整合了?？茖W(xué)課程的綜合性、實(shí)踐性特征，決定了適合跨學(xué)科整合的知識(shí)是科學(xué)知識(shí)，而不是文史類知識(shí)。不提倡教師絞盡腦汁去研究文科知識(shí)的跨學(xué)科教學(xué)，是否需要文科知識(shí)跨學(xué)科教學(xué)，看文科知識(shí)對(duì)解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題有無(wú)關(guān)聯(lián)。

三、 課程的實(shí)施

（一）處理好傳統(tǒng)分科課程和跨學(xué)科綜合課程之間的關(guān)系

傳統(tǒng)的分科教學(xué)學(xué)生能系統(tǒng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，知識(shí)系統(tǒng)連貫，扎實(shí)，但只有分科知識(shí)的學(xué)習(xí)，沒(méi)有跨學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，弱化學(xué)生用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。用跨學(xué)科的綜合性學(xué)習(xí)代替分科學(xué)習(xí)，會(huì)使相互聯(lián)系的知識(shí)相互割裂，知識(shí)的學(xué)習(xí)不系統(tǒng)。分科知識(shí)的學(xué)習(xí)不扎實(shí)，綜合性學(xué)習(xí)失去了基礎(chǔ)，不能用STEM分科學(xué)習(xí)取代綜合的跨學(xué)科課程的學(xué)習(xí)。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間系統(tǒng)的分科知識(shí)學(xué)習(xí)后，還需要以解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題為載體，融合所學(xué)多學(xué)科知識(shí)解決驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決實(shí)際問(wèn)題的能力，檢驗(yàn)體會(huì)知識(shí)在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用時(shí)在選擇跨學(xué)科的STEM教育。必須以分科教學(xué)為主，綜合的跨學(xué)科學(xué)習(xí)為輔。

（二）處理好STEM課程整體設(shè)計(jì)和分級(jí)實(shí)施的關(guān)系

STEM教育的內(nèi)容整體要與學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、認(rèn)知能力匹配，可以在學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上適度拓展，完成一些帶有挑戰(zhàn)性任務(wù)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。另外，還可以利用科學(xué)社團(tuán)對(duì)學(xué)生進(jìn)行某個(gè)領(lǐng)域、某個(gè)模塊知識(shí)的學(xué)習(xí)，但學(xué)習(xí)的知識(shí)要有系統(tǒng)性、連貫性，基于學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，對(duì)照學(xué)生學(xué)科知識(shí)分解到不同年級(jí)，讓學(xué)生通過(guò)進(jìn)階，完成系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。不能跨學(xué)段、跨年級(jí)進(jìn)行學(xué)生根本沒(méi)有學(xué)過(guò)的內(nèi)容，讓學(xué)生死記硬背。

（三）處理好STEM中教師指導(dǎo)和學(xué)生的自主探究的關(guān)系

STEM教育強(qiáng)調(diào)基于生活中的實(shí)際問(wèn)題的探究性學(xué)習(xí)，探究必須從問(wèn)題開(kāi)始。這個(gè)需要解決的基于生活實(shí)際的真實(shí)問(wèn)題，可以由教師給定，也可以由學(xué)生自己收集。教師給定的問(wèn)題，有的屬于已有知識(shí)的驗(yàn)證，如建高塔，讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐驗(yàn)證上小下大，上輕下重、中間鏤空、有三角形結(jié)構(gòu)加固的框架結(jié)構(gòu)的高塔穩(wěn)定性最好，不是讓學(xué)生固定的按照程序做，而是讓學(xué)生去思考、去設(shè)計(jì)；有的屬于對(duì)未知的問(wèn)題的探索，比如，低噪聲杏仁外殼破碎機(jī)，教師要加以啟發(fā)引導(dǎo)，讓學(xué)生自己去設(shè)計(jì)，去制作。如果是學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要加以一定的條件限制，“如果沒(méi)有一定的限定條件，與科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問(wèn)題完全一樣，本身不是學(xué)生的學(xué)習(xí)。因此，STEM的問(wèn)題既需要開(kāi)放和創(chuàng)造，也需要一定的限定”。否則，學(xué)生的研究會(huì)漫無(wú)邊際，費(fèi)時(shí)費(fèi)力達(dá)不到預(yù)期效果。STEM教育不是學(xué)生按照教師公布方案按程序機(jī)械制作，也不是學(xué)生沒(méi)有限定地完全像科學(xué)家那樣的研究，而是在教師引導(dǎo)下有目的地自主探究。

四、 活動(dòng)評(píng)價(jià)

（一）活動(dòng)的評(píng)價(jià)

制訂STEM評(píng)價(jià)方案與評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，實(shí)施STEM教育的評(píng)價(jià)，是不斷優(yōu)化STEM教育方案，提高STEM教育成效，推進(jìn)STEM教育深入開(kāi)展的重要環(huán)節(jié)。STEM教育評(píng)價(jià)，可以由設(shè)計(jì)實(shí)施STEM教育的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)對(duì)課程的方案設(shè)計(jì)、實(shí)施過(guò)程、實(shí)施效果等進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以由學(xué)生評(píng)價(jià)，也可以委托STEM教學(xué)團(tuán)隊(duì)和學(xué)生以外的第三方專業(yè)評(píng)估機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)。

（二）課程設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)

主要看STEM四個(gè)模塊是否都具備，是否設(shè)計(jì)有驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，是否重視學(xué)生的動(dòng)手操作，是否有物化研究成果，跨學(xué)科的學(xué)習(xí)是否真正發(fā)生，是否整合了多學(xué)科知識(shí)，各跨學(xué)科的知識(shí)是否與解決問(wèn)題相關(guān)聯(lián)。

（三）課程實(shí)施過(guò)程評(píng)價(jià)

看是否體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，學(xué)生的思維是否活躍，學(xué)習(xí)是否真正發(fā)生，學(xué)生是否真正動(dòng)手參與活動(dòng)設(shè)計(jì)與制作，學(xué)生學(xué)習(xí)是否有積極性，教師主導(dǎo)是否恰當(dāng)，是否有教師越位現(xiàn)象。

（四）課程實(shí)施結(jié)果評(píng)價(jià)

堅(jiān)持定量分析與定性分析相結(jié)合的辦法，對(duì)課程實(shí)施效果整體評(píng)價(jià)?？凑n程設(shè)計(jì)的目標(biāo)是否達(dá)到，是否有助于學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力等核心素養(yǎng)的提升以及物化成果的等級(jí)評(píng)價(jià)、學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況的評(píng)價(jià)等。

總之，選擇適合用跨學(xué)科知識(shí)解決的那些生活問(wèn)題作為STEM教育素材來(lái)源，按知識(shí)是否有機(jī)聯(lián)系，跨學(xué)科學(xué)習(xí)是否真正發(fā)生進(jìn)一步去甄別素材，處理好課程實(shí)施過(guò)程中分科與跨學(xué)科等關(guān)系，STEM教育才能更加靈活、高效。

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