?本書系“中國STEM教育2029行動計劃”階段性研究成果,以《STEM教師能力等級標準》為編寫指導(dǎo),致力于提升小學四至六年級教師的STEM教學設(shè)計能力。本書從理論層面對STEM教育“整合”進行了詮釋和說明,并根據(jù)學科整合程度,將STEM教學模式分為學科常規(guī)課中的STEM學習、學科的課外STEM學習和跨學科的STEM學習。針對這三種教學模式,本書提供了23個課例,根據(jù)小學四至六年級學生的認知水平和身心發(fā)展規(guī)律來展示教學設(shè)計。書中一方面展示了設(shè)計思維、工程思維、科學思維和計算思維等高階思維,并以此作為培養(yǎng)學生的目標的實踐過程;另一方面則采用了豐富的過程性評價,彌補了一般STEM課例忽視高階思維和評價方式的缺憾。
STEM教育強調(diào)不同學科之間的融合和跨學科的教學。當前基礎(chǔ)教育階段學校仍然是以學科教學為主,開發(fā)跨學科課程、打破學科之間的界限是學科融合和跨學科教學的關(guān)鍵。
為了幫助基礎(chǔ)教育階段教師解決這些難題,中國教育科學研究院STEM教育研究中心組建了一支由教育專家、教研員和一線優(yōu)秀教師組成的團隊,致力研發(fā)出優(yōu)質(zhì)的STEM課程資源,為學校開展STEM教育提供可操作的示范課例和教學方法。這些課程資源課例包括了優(yōu)秀的STEM課程應(yīng)該具有的框架和基本要素,同時提供了豐富的實踐活動課例。我們相信,這些資源課例的有效利用不僅可以成為基礎(chǔ)教育階段教師開展STEM教育的抓手,也可作為STEM課程資源開發(fā)時模仿的樣例。
我們期待這套“STEM精品課程資源叢書”能夠成為基礎(chǔ)教育階段學校開展跨學科學習實踐、做好科學教育加法的有效工具;成為基礎(chǔ)教育階段教師的貼心朋友和伙伴,也能讓我們以叢書為平臺,成為一個學習共同體。
在當今全球大變革的時代,科技革命加劇了全球格局的重塑,高科技人才成為大國博弈的根本。STEM教育應(yīng)運而生,成為全球多個國家培養(yǎng)科技人才的重要戰(zhàn)略。2014年,我國香港地區(qū)開始率先推行STEM教育。2017年,中國教育科學研究院成立了STEM教育研究中心,先后發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》,提出了“中國STEM教育2029行動計劃”,通過建立STEM教育協(xié)同中心、召開全國STEM教育發(fā)展大會、開展相關(guān)課題研究等推動我國中小學STEM教育的開展。
目前中國教育科學研究院已經(jīng)出版了一套“中國STEM教育2029行動計劃叢書”,為我國中小學教師提供了學習STEM教育的理論知識和相關(guān)方法。雖然這套叢書提供了大量的STEM課例,但以片段課例為主,幫助教師理解STEM教育的理論和方法。而完整的STEM課例對中小學教師來說,更具備可借鑒性和可操作性。因此,“STEM精品課程資源叢書”以“中國STEM教育2029行動計劃叢書”為基礎(chǔ),向全國小學征集了豐富的課例,精心打磨后收錄在《小學STEM精品課程資源課例(上冊)》和《小學STEM精品課程資源課例(下冊)》中,旨在幫助我國小學教師有效開展STEM教育。
小學STEM課例在全國一共征集了400余個優(yōu)秀課例,經(jīng)過層層篩選之后,最終優(yōu)中選優(yōu)選取了44個課例。之后依據(jù)《STEM教師能力等級標準》和“中國STEM教育2029行動計劃叢書”的理論基礎(chǔ),由我國內(nèi)地、香港特別行政區(qū)和澳門特別行政區(qū)的STEM專家進行指導(dǎo)修改,最終收錄在《小學STEM精品課程資源課例(上冊)》和本書中。
《小學STEM精品課程資源課例(上冊)》和《小學STEM精品課程資源課例(下冊)》都包括理論介紹和課例展示兩個部分。兩冊書的理論層面都對STEM教育“整合”進行了詮釋和說明,并根據(jù)學科整合程度,將STEM教學模式分為學科常規(guī)課中的STEM學習、學科的課外STEM學習和跨學科的STEM學習。兩冊書的課例數(shù)量有所不同,上冊收錄了21個課例,下冊收錄了23個課例。
《小學STEM精品課程資源課例(下冊)》的課例一方面能夠培養(yǎng)學生核心素養(yǎng),落實2022年版義務(wù)教育課程標準要求;另一方面則采用了豐富的過程性評價,彌補了一般STEM課例忽視高階思維和評價方式的缺憾。課例也能針對小學四至六年級學生的認知水平和身心發(fā)展規(guī)律,關(guān)注學生學習興趣的需要,從學生熟悉的身邊事情尋找題材,并涵蓋STEM相關(guān)學科的知識。許多課例中的不少活動設(shè)計具備系統(tǒng)性訓練和難度依次遞增的特征,并且關(guān)注學生的合作能力、審美能力和動手操作能力的提升。許多課例也融合了有關(guān)社會責任、關(guān)愛他人的情感態(tài)度等價值觀教育。
鑒于具備實踐性的課例并非完美,本書特地邀請了我國內(nèi)地、香港特別行政區(qū)和澳門特別行政區(qū)的多位專家撰寫課例點評,期待課例的優(yōu)點和不足能夠為教師提供一個全面理解STEM課程開發(fā)和STEM教學設(shè)計的機會。同時也希望本書能成為我國小學四至六年級教師開展STEM教育和跨學科教育的工具。希望我們的努力能助推我國STEM教育的發(fā)展,助力新課程標準的落實和落地。
叢書主編:王素,中國教育科學研究院國際與比較教育研究所所長,研究員,中國教育科學研究院未來學校實驗室主任,中國教育科學研究院STEM教育研究中心主任。主要研究領(lǐng)域涉及實證的國際教育政策比較研究、未來學校研究、中小學STEM教育研究、青少年科學素養(yǎng)監(jiān)測研究、學校建筑與學習空間研究等。
本書主編:蘇詠梅,香港教育大學科學與環(huán)境學系教授,環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中心總監(jiān),曾任亞太教育研究協(xié)會(APERA)的主席和東亞科學教育協(xié)會(EASE)的執(zhí)行委員。現(xiàn)任世界教育研究協(xié)會(WERA)的執(zhí)行委員,香港的大學教育資助委員會研資局人文學及社會科學學科小組成員。主要研究領(lǐng)域包括:STEM 教育,科學與環(huán)境教育等。
李佳,北京市海淀區(qū)教師進修學校教研員,中國教育科學研究院博士后,“中國STEM教育2029行動計劃”重要研究成員。主要研究方向為STEM教師專業(yè)發(fā)展和學生STEM素養(yǎng)評價。
羅天,教育學博士,首都師范大學教師教育學院講師,研究生導(dǎo)師。研究方向主要包括科學教育、生物學課程與教學論、教師教育等。
廖偉峰,香港英華小學主任,常識科科主任。曾任香港教育大學項目主任、香港圣公會油塘基顯小學常識科科主任。工作范疇主力優(yōu)化課程與教學,發(fā)展特色校本課程,例如:森林課程、野外教室、海洋計劃,發(fā)展手腦并用 STEAM 課程和電子教學于常識科的應(yīng)用等。也曾多次于香港教育大學、廣西師范大學、香港教育局等機構(gòu)分享有關(guān)校本課程發(fā)展的教與學經(jīng)驗。
叢書序
前言
第1章?STEM教育:理論和進階1
1.1?對STEM教育的再理解1
1.2?小學STEM教育中教學模式的運用4
1.3?教學目標的設(shè)計6
1.4?STEM教育中整合的模式和程度的設(shè)計11
1.5?STEM教學中評價的設(shè)計和實施13
1.6?參考書目與推薦閱讀17
第2章?精品課例分析21
2.1?課例概述21
2.2?課例一:火星基地食物供給系統(tǒng)的設(shè)計27
2.3?課例二:智能雨水收集澆花器38
2.4?課例三:船的研究47
2.5?課例四:好玩的垃圾桶54
2.6?課例五:加油,太陽能熱水器67
2.7?課例六:改變身邊的環(huán)境:學生課桌椅的設(shè)計與實踐86
2.8?課例七:如何有效防止高速路上追尾事故的發(fā)生96
2.9?課例八:鐵絲陀螺的制作與競賽110
2.10?課例九:自制白醋火箭并進行火箭性能測試131
2.11?課例十:火星風能發(fā)電車的設(shè)計與制作140
2.12?課例十一:菜園智能小助理150
2.13?課例十二:車載溫馨提醒器的設(shè)計與制作163
2.14?課例十三:動手玩轉(zhuǎn)麥輪小車174
2.15?課例十四:共創(chuàng)綠色智慧校園188
2.16?課例十五:自動感應(yīng)洗手計時器198
2.17?課例十六:光影設(shè)計師210
2.18?課例十七:抗震建筑模型設(shè)計與搭建224
2.19?課例十八:利用人工濕地解決水體富營養(yǎng)化問題235
2.20?課例十九:混合動力小車的設(shè)計與制作248
2.21?課例二十:神奇的過山車258
2.22?課例二十一:流行性感冒防治小衛(wèi)士268
2.23?課例二十二:智能紅綠燈284
2.24?課例二十三:給爸爸做一個電子賀卡294