小学STEM教育课程内容的思考探析
刘小龙
伴随着学科整合课程的巨大需求，美国的STEM教育进入了大众的视野，并得到了中国教育界的关注，但是背后也存在了一些问题。有的学校知道STEM 教育理念，也知道S、T、E、M 的含义，但是课程无处可取；有的学校片面地认为科技活动课、机器人课是STEM课程的全部；有的学校花大价钱建造了STEM场所，购买了社会机构的课程，实施后发现课程及教学质量水平无法保障，且师资不够。本文以笔者设计的STEM 课例——《建砖房》和《美国STEM课例设计》中的案例为例，谈谈对小学STEM教育的一些思考。
一、STEM课程内容应基于解决问题
在谈到STEM课程时，教师都会抱怨没有课程，课程从哪儿来呢？笔者觉得应从生活中去发现，教师可留心生活中有哪些不便，为了解决这些“不便”，设计制作一项产品来解决这个问题。这些问题可以是以往人们遇到的问题，让小学生进行模拟再解决，虽然是已经解决的问题，但小学生有他们自己解决问题的方式，同样提高了他们解决问题的意识。STEM课程，必须基于实际问题的解决，如果选择的内容空泛，不仅无法实施，而且也会让学生失去学习兴趣。只有基于实际问题的解决，学生才能情绪高涨、持之以恒地完成STEM课程的全部过程。
十九大报告提出，“实施健康中国战略，为人民群众提供全方位全周期健康服务”，按照健康中国建设的要求，从体制机制上解决医疗费用不合理增长的源头问题，建立控制医疗费用不合理增长的长效机制，在未来的医药费用控制中，充分应用互联网、大数据等现代技术手段，建立健全科学的医疗费用监测体系，实时研判不合理医疗费用增长发展变化情况，通过过程指标实现“精准控费”，切实降低医院医疗成本，着力提升医院现代化管理水平，增强市场竞争能力。
例如，在《建砖房》一课中，笔者设计了这样的情境引入课程内容：“你们知道早期的人类住在哪里吗？后来呢……最终是什么解决了风吹日晒的问题呢？对了，是房子！今天我们也来建造一所能为自己遮风挡雨的砖房。”虽然房子在生活中司空见惯，可是学生想到为自己建造房子，就会情绪高涨，充满期待。
二、STEM课程内容中必须要包含设计
在实施某项工程时，必须要有图纸，比如建桥需要图纸，建房子需要图纸等。那么，在实施STEM课程中，教师要引导学生设计图纸，设计图纸的过程可以让学生先在头脑中对问题进行综合性思考，对于能预见的问题先进行解决。同时，设计图纸，还能让学生了解图纸的重要性，了解图纸有一定的规范，不仅要让自己看懂，还要让其他人看懂。图纸不仅仅有图，还应有文字介绍和数据说明等。对于复杂的工程，不仅仅是一张图，还可以有细节展示，对某部分进行分解。
动机，就一般意义而言，即能够激励、引发个体朝着一个既定目标前进的过程，也是促进个体为了某个目标向前的动力。就本次调查而言，问卷针对受访者学习普通话的动机提供了五个备选，人们学习普通话的动机大部分对由于工作或者交流需要，因此在进行普通话培训时，应注重对普通话的实用性，而不应当仅仅追求应试教育。该调查结果对本次项目的课程设置、课时选择等方面有比较大的借鉴意义。
例如，在《建砖房》中，笔者先在黑板上徒手设计了一张简易房子结构图，提问：“同学们，我的这张设计图怎么样？可以来帮助我们进行施工吗？”通过引导学生发现，一张施工图纸，不仅要美观，需要用一些工具进行设计，还需有必要的文字和数据，对于无法表达的部分还需要进行细节分析。
三、STEM课程内容应包含评价量规
例如，在《建砖房》中，笔者也出示了如下的评价量规。（1）文字及图画设计方面：文字和图画说明设计合理，对于文字结构的表述条理清晰，对每部分使用的材料进行了说明和用量。（2）分工合作方面：有明确的分工且贯彻实施，每个成员都安排了相应的任务，并且每个成员都明确自己的任务，有组织地执行。（3）制作成本方面：按照工作单上列举材料价格计算成本，最终计算结果与标准结果基本吻合。（4）制作效果方面：房子比例合适，无漏雨漏风现象，美观，无瑕疵。（5）展示说明方面：小组设计展示清晰明确，完整执行了设计，有效体现了设计意图和特点。这样的评价量规，会让学生整体逻辑清晰，从而把课程开展得更深入。
在很多美国的STEM 课例中发现，出示任务后，在学生进行设计时还会有评价量规。评价量规可以包括设计时的文字及图画的评价、分工合作的评价、制作成本的评价、工程效果的评价、展示说明的评价等。文字和图画评价针对设计是否合理，结构表述条理是否清晰，对每部分使用的材料用量有无介绍等；分工合作评价针对是否有明确的分工，是否有组织的进行；制作成本评价是预算与最终结果差距的大小；工程效果的评价是达到任务要求情况；展示评价是指展示是否清晰明确、有效体现了设计的意图和特点，整体逻辑如何。在《美国STEM课例设计》一书中，50 个课例都是在出示任务的同时出示评价量规，每课的量规依据课程内容制定，针对性很强。更重要的是，学生可以依据提前出示的量规来制定自己的活动计划，具有较好的引导性，个别课例还创造性地利用了量规来推动课程深入。
例如，在《建砖房》课例中，学生在明确所有的任务后，选择其中一名或几名他们觉得可以胜任的同伴，让他们作为任务的总工程师，然后再由总工程师决定团队成员的构成。学生组队时，要考虑完成任务的技能组合，这样可以尽量避免学生只和“玩得来”的同伴组成团队。其他角色可以是“建筑师”“采购员”“辅料员”“测量员”等。总之，STEM 团队合作的最终目标是让所有的成员在团队合作中都能主动参与，一起学习。
四、STEM课程内容应有利于培养团队合作精神
做一项工程，一个人的力量是有限的，但是多人也不一定能发挥出多人的力量，这就需要有团队合作精神。团队合作非常有趣，而且是非常重要的一种能力，只有合作才能将整个团队向前推进。STEM 团队合作会增进目标感、创新性和成就感。教师在教学时，应让团队的成员感到，要想解决问题、要完成STEM 工程挑战，他们彼此需要。因此，在学生开始STEM 的旅程前教师要先建立团队，在决定团队的人员数量时，仔细考虑当前的STEM挑战到底需要多少学生参与，团队要能在指定时间完成所有的工作，同时团队里每名学生都要有事情做。所以，根据STEM 挑战的难度，团队一般可由2-6 人组成。团队构成可以由教师决定，也可以由学生自主选择，重点是团队人员要平衡。每个团队中男女比例可能是要考虑的因素，另外STEM挑战也需要技能组合。
开发利用区，主要指具有满足工农业生产、城镇生活、渔业、娱乐等多种需水要求的水域。开发利用区应当坚持开发与保护并重，充分发挥水资源的综合效益，保障水资源可持续利用；同时具有多种使用功能的开发利用区，应当按照其最高水质目标要求的功能实行管理。
五、STEM课程内容必须具备开放性
STEM课程内容应具有一定的开放性。STEM课程更着重培养学生的创新能力，这就决定了STEM课程内容的开放性。在设计环节，设计图具有开放性，不要求学生的设计思路相同，只要达到设计图的规范，设计图的目标只指向项目任务。STEM 教育的问题是开放的，答案不是唯一的。开放式的问题不是传统的教师提出明确的问题由学生解答，而是教师给出未明确定义的开放式问题，由学生自己来研究要解决的问题到底是什么。
每家生产设备的企业，都是按照自己设备的功能需求优先开发设备接口协议，是否需要与其他企业的设备兼容，并不在首先考虑之列。根据从事设备联网工作的专家介绍，若要上述设备彼此之间无障碍通信对话，至少需要5000种以上的通信协议，这是一个漫长的过程。
例如，学生执行任务过程中，教师可以提出：“你们小组是如何分工合作的？这个任务中，各种变量是怎么样控制的？设计思维是否会受到某个因素的禁锢？有没有考虑用最简单、最直接的方式完成任务？”等问题。在《美国STEM 课例设计》中《纸牌屋》一课要求学生用纸牌搭建一个房屋，第一次实验时，教师没有过多要求，只说达到30 厘米即可，学生在实际操作和竞赛时就会暴露出来以下问题：纸牌能不能折叠、打孔、撕开，能不能用胶水、胶带。在这些问题的引导下，学生会对“限制条件”有更加深刻的认识，也将学会在限制条件下进行合理的设计和制作。当然，问题可以是开放的，但教师的引导也至关重要。
信息技术的迅猛发展，创造了一个全新的世界，也为科学教育变革创造了新的可能。教师该给学生怎样的教育？这也引发了笔者的深入思考：STEM 教育现在有STEAM、STREAM、STEM+等多个版本，不管是什么方式，都需要教师站在学生的立场上，对教学内容进行优化和重构，设计出符合教师、学生、学校的STEM课程，以此推进学校的创新，促进教师、学生的协同成长。
（作者单位：江苏省如皋市北外附属龙游湖外国语学校）
（责任编辑 岳 舒）
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