我上篇《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)到底是什么？為什么開展STEM教育？》文章中針對(duì) STEM/STEAM 教育概念做了介紹，這里我會(huì)繼上篇文章針對(duì)不同年級(jí)（幼兒園、小學(xué)、初中、高中）給出四個(gè) STEM/STEAM 教育的課程設(shè)計(jì)。
STEM/STEAM 是一個(gè)跨學(xué)科的、需要孩子們自主完成項(xiàng)目的學(xué)科，課程設(shè)計(jì)也應(yīng)圍繞綜合素養(yǎng)培訓(xùn)為目標(biāo)，我通過閱讀了大量文獻(xiàn)以及一直對(duì)創(chuàng)客教育/STEM 教育的專研，整理了幾個(gè) STEM 課程設(shè)計(jì)的課件，希望大家能對(duì) STEM 教育有一個(gè)更全面的認(rèn)知。
從90年代開始實(shí)行的‘學(xué)生減負(fù)’以及21世紀(jì)開始推崇的素質(zhì)教育，其實(shí)本質(zhì)上都是一樣的，都是來源于對(duì)于現(xiàn)狀的發(fā)展產(chǎn)生的疑問和試圖尋找解決方案，素質(zhì)教育提升的是總體的知識(shí)（Knowledge）以及技能（Skills）。在同等高度，甚至技能要略高于知識(shí)的比重。這是由時(shí)代的發(fā)展造成的，而基于知識(shí)為主技能為輔的理論勢(shì)必會(huì)落后于時(shí)代的發(fā)展。與此同時(shí)，STEM 教育越來越受到重視，針對(duì) STEM 教育各大媒體對(duì)其都是處于普及概念的階段，而如何設(shè)計(jì)好 STEM 課程更應(yīng)該是大家關(guān)注的重點(diǎn)。
美國中小學(xué)的課程設(shè)置分為核心課程和選修課程，在核心課程中，主要包括數(shù)學(xué)、科學(xué)和信息技術(shù)，在職業(yè)類課程中，有健康科學(xué)教育、信息技術(shù)教育、技術(shù)和工程教育，而這些職業(yè)技術(shù)類課程主要是在高中開設(shè)的，美國小學(xué)和初中的STEM 課程主要通過數(shù)學(xué)、科學(xué)課程以及信息技術(shù)課程來實(shí)現(xiàn)，至于選修課程，各校開設(shè)的選修課程都不同。
正如我之前談到的，STEM 教育活動(dòng)并不僅僅局限于科技創(chuàng)造小發(fā)明等等。幼兒園教育階段來更多的是進(jìn)行大自然接觸的活動(dòng)，了解萬物，培養(yǎng)對(duì)接觸到事物的感性認(rèn)知，提出疑問并尋求成年人的解答，這就是一種很適合的 STEM 活動(dòng)。
我上篇《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)到底是什么？為什么開展STEM教育？》文章中針對(duì) STEM/STEAM 教育概念做了介紹，這里我會(huì)繼上篇文章針對(duì)不同年級(jí)（幼兒園、小學(xué)、初中、高中）給出四個(gè) STEM/STEAM 教育的課程設(shè)計(jì)。
STEM/STEAM 是一個(gè)跨學(xué)科的、需要孩子們自主完成項(xiàng)目的學(xué)科，課程設(shè)計(jì)也應(yīng)圍繞綜合素養(yǎng)培訓(xùn)為目標(biāo)，我通過閱讀了大量文獻(xiàn)以及一直對(duì)創(chuàng)客教育 STEM 教育的專研，整理了幾個(gè) STEM 課程設(shè)計(jì)的課件，希望大家能對(duì) STEM 教育有一個(gè)更全面的認(rèn)知。
一個(gè)項(xiàng)目涉及到的信息主要包含以下部分：
STEM Project Name;
Activity Requirements;
Project Time;
Objectives;
How to Prepare;
How to Start.
How to Assessment
下面是根據(jù)各年級(jí)整理的 STEM 項(xiàng)目題型，這里不對(duì)每個(gè)題型的具體實(shí)現(xiàn)做介紹，僅列出每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)步驟。
STEM Project Name: 走進(jìn)果園
課程簡介：由老師帶著幼稚園小朋友們化身果農(nóng)，一起走進(jìn)果園摘水果，除了親近大自然，觀察大自然的色彩，更是培養(yǎng)小朋友對(duì)各種水果的名字與特性有一個(gè)直觀的認(rèn)知，通過統(tǒng)計(jì)所采摘水果的種類、數(shù)量，計(jì)算每種水果的價(jià)格與其他水果加起來的總價(jià)格，學(xué)習(xí)一到十之間的四則運(yùn)算。
課程用時(shí)：一天 （九個(gè)小時(shí)）
Activity Requirements:
小朋友們需要穿好戶外衣服、鞋子；
器材介紹及使用說明；
介紹戶外活動(dòng)紀(jì)律要求。
Objectives:
科學(xué)：小朋友能夠清楚地說出常見水果的名稱及其特性；
數(shù)學(xué)：學(xué)會(huì)一到十之內(nèi)的計(jì)數(shù)，解決情境問題的過程中學(xué)會(huì)計(jì)算單價(jià)；
藝術(shù)：對(duì)大自然的色彩有更只觀的認(rèn)知，培養(yǎng)其色彩感官能力；
其他：小朋友們能夠與小組其他成員進(jìn)行有效的溝通和合作，主動(dòng)表達(dá)和分享其觀點(diǎn)。
How to Prepare:
第一階段，老師向小朋友們介紹日常見的水果；
第二階段，介紹吃水果對(duì)人類身體的好處；
參加活動(dòng)前，需要確保參加的學(xué)生都已具備能從1數(shù)到10的能力；
How to Start:
學(xué)生到果園后，開始課程活動(dòng)；
討論及分享（如何討論及如何分享）：引導(dǎo)小朋友們提問問題；
分享話題：對(duì)于小朋友們來說，引導(dǎo)他們問“這是什么”比“為什么這樣”更容易激發(fā)小朋友的興趣，同時(shí)大人也容易解答小朋友的問題。
Asking Good Questions: Focus on “What”?
這是哪里？
我們今天做了什么？
我們都摘了哪些水果？
小朋友們今天還沒完成的任務(wù)？
我們?cè)谧鋈蝿?wù)的過程中有注意到旁邊的同伴是如何做的嗎？
今天小朋友們都很乖沒有爬樹，如果我們有不乖的小朋友，大家猜猜會(huì)發(fā)生什么事嗎？
小朋友們都是如何計(jì)算得出這些水果價(jià)格的呢？
如果今天給了其他商品，大家會(huì)算嗎？......
STEM Project Name: 生態(tài)學(xué)金字塔生命科學(xué)
https://www.tynker.com/ide/?p=56202450af9231964e8b45a4
課程簡介: 學(xué)生將使用編程工具來創(chuàng)建一個(gè)交互式的生態(tài)金字塔來，從而追蹤動(dòng)植物如何流經(jīng)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。此項(xiàng)目會(huì)引導(dǎo)學(xué)生們通過創(chuàng)建一個(gè)生態(tài)金字塔的生態(tài)系統(tǒng)，學(xué)生們對(duì)每種每種植物、動(dòng)物的特性進(jìn)行研究，從而了解他們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中扮演的角色，并將這些信息添加到他們的項(xiàng)目中。
課程用時(shí)：四十五分鐘理論課程、四十五分鐘實(shí)際操作
Activity Requirements: 裝有 Tynker app 的手機(jī)或iPad; 可以使用互聯(lián)網(wǎng)的電腦
Objectives:
科學(xué)：學(xué)生能準(zhǔn)確讀出海洋生物和植物的名稱，并且對(duì)海底世界有一定的認(rèn)知；
工程：能利用互聯(lián)網(wǎng)做更多有關(guān)該主題的研究 (research) 和搜集額外的信息 (information) 來完成自己的項(xiàng)目；
技術(shù)：了解編程是什么，能應(yīng)用編程知識(shí)完成小游戲；
其他：鍛煉學(xué)生們的邏輯思維能力。
How to Prepare:
登錄老師賬號(hào)
注冊(cè)學(xué)生賬號(hào)
登錄嘗試
更新軟件
How to Start:
軟件的使用；
講解操作方法和實(shí)現(xiàn)邏輯；
根據(jù)生態(tài)環(huán)境和生物特性講解其實(shí)現(xiàn)邏輯；
學(xué)生嘗試操作；
討論分析為何操作步驟的邏輯；
分享完成的項(xiàng)目。
STEM Project Name: 自制植物酸堿指示劑
課程簡介：自然界中部分花、葉、莖、果實(shí)中含有植物色素，主要是花青素，花青素在不同的酸堿環(huán)境中，會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，我們可以利用植物的這種特性來制作酸堿指示劑。就植物酸堿指示劑材料的篩選，植物色素提取液的穩(wěn)定性、色素晶體的提取，色素臨時(shí)提取液的變色情況測(cè)試，色素提取液測(cè)酸雨等方面進(jìn)行研究，培養(yǎng)學(xué)生們科學(xué)研究的方法，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。
Activity Requirements: 蒸餾水、濾紙、研缽、濃度95%酒精、玻璃棒、 燒杯、紗布、漏斗、量筒、小刀、胡蘿卜
Project Time: 一個(gè)課時(shí)（45分鐘）
Objectives:
科學(xué)：通過實(shí)驗(yàn)，了解植物色素的工作原理；
技術(shù)：了解植物中的花青素可以作為酸堿指示劑檢驗(yàn)物質(zhì)的酸堿性；
工程：學(xué)會(huì)研究實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理；
數(shù)學(xué)：學(xué)習(xí)計(jì)算酸堿度，認(rèn)識(shí)到對(duì)數(shù)是什么。
How to Prepare:
講解酸堿性的的原理
講解工具的實(shí)驗(yàn)注意實(shí)現(xiàn)
講解色素提取方法
講解記錄收集結(jié)果
How to Start:
從胡蘿卜皮中提取酸堿指示劑：取一根胡蘿卜把皮刮下來，將其放入研缽用力研成漿狀，用量筒汲取2毫升濃度為95%的酒精倒入研缽，用玻璃棒攪拌酒精與胡蘿卜，使之充分溶解，再量取20毫升蒸餾水注入研缽加以稀釋，攪拌后倒入有3層紗布的漏斗中進(jìn)行過濾，濾液流入燒杯或玻璃杯中，即可得到酸堿指示劑。
汲取10毫升制作好的酸堿指示劑溶液放入瓷碗中，用濾紙浸泡10分鐘，浸透后取出來干燥，直到指示劑容易全部被濾紙吸收，便可得到酸堿指示試紙。
詳細(xì)復(fù)述一遍實(shí)驗(yàn)的制作方法。
分析討論結(jié)果。
STEM Project Name: 工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)—— 3D 打印
課程簡介： 3D打印是現(xiàn)在非?；鸬膽?yīng)用技術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)工具，3D 打印能實(shí)現(xiàn)從三維構(gòu)圖到實(shí)物展示，它是集科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)及藝術(shù)的一門課程，學(xué)生結(jié)合所學(xué)的這幾門知識(shí)創(chuàng)造出實(shí)際項(xiàng)目，并且在學(xué)習(xí)情景中提升設(shè)計(jì)能力、合作能力、問題提出與解決等能力。本課程將需要學(xué)生們認(rèn)識(shí)3D打印機(jī)，學(xué)習(xí)3D打印的原理，并掌握使用方法，學(xué)習(xí)三維建模知識(shí) ，激發(fā)學(xué)生對(duì)工程領(lǐng)域的熱情，讓 3D 打印作為輔助制造工具幫助學(xué)生完成自己的工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
Activity Requirements: 3D 打印機(jī)、3D打印材料、電腦安裝好制圖軟件
Project Time: 八個(gè)課時(shí)（每課時(shí)45分鐘）
Objectives:
科學(xué)：學(xué)習(xí)3D打印的技術(shù)原理和設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)建模方法；
技術(shù)：掌握機(jī)械建模的流程，學(xué)習(xí)合理設(shè)計(jì)機(jī)械零部件；
工程：設(shè)計(jì)并使用3D打印機(jī)完成自己的作品；
數(shù)學(xué)：學(xué)習(xí)點(diǎn)-線-面-體的幾何關(guān)系。
How to Prepare:
展示3D 打印在當(dāng)今社會(huì)的廣泛應(yīng)用
講解3D 打印的工作原理
展示3D 打印機(jī)器的使用
3D 打印材料介紹
制圖軟件的使用
How to Start:
學(xué)習(xí)三維建模知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
收集學(xué)生創(chuàng)意，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)作
學(xué)生作品展示，并進(jìn)行討論
挑選最佳最具創(chuàng)意作品進(jìn)行討論
模板展示
Assessment
每完成以上一個(gè)課程，我們都需要對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)進(jìn)行考核，考核是整個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中最重要的過程之一，保證學(xué)生已掌握相關(guān)技能與知識(shí)。首先，我們需要對(duì)孩子進(jìn)行評(píng)估和考核，就必須有一套行之有效的考核標(biāo)準(zhǔn)，這里說的考核標(biāo)準(zhǔn)并不是我們平時(shí)接觸的期中期末考試，它需要一套詳細(xì)的考核標(biāo)準(zhǔn)，它又是需要一整個(gè)篇幅作詳細(xì)的介紹，我將在下篇文章中講解如何對(duì) STEM 課程進(jìn)行考核。
STEM教育主導(dǎo)的其實(shí)也就是加強(qiáng)技能發(fā)展，Science, Techonology, Engineering 和 Mathematics 都是依賴著相應(yīng)技能才可以學(xué)習(xí)的，就在這四個(gè)部分中，數(shù)學(xué)就是其他學(xué)科的認(rèn)知工具，是用來分析其他三個(gè)部分的工具。
對(duì)于 STEM 課程設(shè)計(jì)，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)就相關(guān)內(nèi)容研究出了諸多經(jīng)驗(yàn)，我們可以參考發(fā)達(dá)國家已有經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)秀課程， “不要制造發(fā)明輪子”，要充分利用已有的經(jīng)驗(yàn)和成果，避免不必要的投入和浪費(fèi)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 田莎. 中美 STEM 課程案例分析研究[D]. 2016
[2] 世外中學(xué)化學(xué)組. 家庭實(shí)驗(yàn)《自制植物酸堿指示劑》[J]. http://www.docin.com/p-494415683.html. 2012
[3] https://www.tynker.com/ide/?p=56202450af9231964e8b45a4
[4] TYNKER. Teacher Guide: STEM Project [OL]. https://www.tynker.com/hour-of-code/stem
[5] STEM Course Book. Spartanbury County School District 6. [OL] 2016-2017
[6] Heidi. FREE Art Projects for the First Week of Pre-K or Kinder. [P] 2011-08-05
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