STEM教育跨学科学习活动5EX设计模型

李克东 李颖

[摘   要] STEM 教育是以提升学生的科学精神和创新实践能力为目标，跨学科学习是STEM教育的核心特征。为了使STEM教育项目能更有效地设计与实施跨学科学习，文章提出要关注五个要点，即跨学科学习是以提升学生的科学精神和创新能力为教育目标;要让学生面对真实情境中的问题，并以寻找问题的解决办法作为学习任务，进行任务驱动的学习;要根据学习任务的具体目标，发现并整理出与问题解决相关联的不同学科知识并把这些相关学科知识进行整合;要让学生学会运用相关联学科的研究和学习方法去分析问题、解决问题;要以项目学习方式并通过多个学习环节来实现，而不是简单的一节课堂教学就能实现。文章还提出跨学科学习活动设计5EX模型，并以“家居水栽培”和“设计并制作FEG智能车”为例，对跨学科学习活动设计与实践过程进行说明。

[关键词] 跨学科学习; STEM教育; 5EX设计模型

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

一、引   言

STEM教育在基础教育中充满着机遇与挑战[1]。《2015年地平线报告》（基础教育版）指出，未来的1～2年内STEAM教育将会成为驱动学校教育技术应用的关键要素，并在全球范围兴起与推广[2]。2016年教育部《教育信息化“十三五”规划》文件指出，有条件的地区和学校要积极探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用[3]。STEM教育由此在國内外掀起一股热潮。然而，也产生一系列问题：STEM教育的目标是什么？它的核心特征是什么？如何设计STEM教育的学习活动才能体现STEM教育的核心特征？

二、跨学科学习——STEM教育的核心特征

STEM教育是一种通过整合科学（S）、技术（T）、工程（E）和数学（M）领域内容和方法进行项目学习的教育方式。STEM教育不是科学、技术、工程和数学知识的简单叠加，而是立足于生活经验和社会实践的问题，将各学科的知识和方法整合到一个解决问题过程的整体上，这种整合具有天然的跨学科性、情境性、实践性、协作性、实证性，是一种跨学科学习的范式。

张华认为，“所谓跨学科学习（Interdisciplinary Study），是基于跨学科意识，运用两种或两种以上的学科观念以及跨学科观念，解决真实问题的课程与学习取向”[4]。Wall等人认为，跨学科强调学科的“混合”，但每个学科仍保持自己的特性和课程重点，也就是说，在教学中虽然会涉及不同学科的知识，但是教师和学生能清楚地辨别知识领域，并且重点也会放在某一特定学科上[5]。Morrison等人认为，跨学科学习是为了超越单一学科的界限，STEM教育不应将重点放在某个特定学科或者过度关注学科界限，应当将重心放在特定问题上，对问题有新的、更广泛的视角和对复杂问题相互关系有更深的理解[6]。笔者曾提出，“跨学科课程整合就是环绕一个共同的主题，打破学科的界限，把不同学科不同领域的理论和方法有机融合，有目的、有计划地设计组织课程内容和教学活动，以提高学生能力、促进学生全面发展为最终目的的一种课程组织方式和课程设计理论”[7]。为了有效设计和实施跨学科学习，笔者认为，我们需要关注五个要点：

要点一：跨学科学习是以提升学生的科学精神和创新能力为教育目标。

科学精神和实践创新能力是中国学生发展核心素养的重要组成部分[8]。跨学科学习活动的设计和实施过程必须重视科学精神和实践能力的培养。

科学精神培养就是要让学生面对真实情境中的问题，学会采用理性思维方法去思考问题，学会运用不同的方法探究问题，可以通过科学实验、现场观察、社会调查等方法去寻找问题的答案。学会获取事实数据去说明问题、分析问题。鼓励学生勇于表达观点，提出不同解决问题的方案。

实践创新能力的培养就是让学生承担责任，完成具体任务，培养良好的劳动意识。让学生学会通过科学的工程规划设计、运用有效的技术制作来完成任务，掌握解决实际问题的方法。让学生通过小组的协作去解决问题，同时，鼓励学生积极提出不同的意见，让学生充分展示自己的个性化思维和想象能力。

要点二：跨学科学习是要让学生面对真实情境中的问题，并以寻找问题的解决办法作为学习任务，进行任务驱动的学习。

跨学科学习是以真实问题为导向而不是以教科书为导向。是以寻找问题的解决办法为学习任务，进行任务驱动的学习。在对真实情境问题的求解过程中，让学生主动地确认目标、寻找资源、建构路径、解决问题。学生为了获得解决问题的结果，需要以任务为导向，要善于发现和确认现象、寻求合理证据、科学地作岀解释，才能够保持跨学科学习活动的延续，获得问题解决的结果。这个过程就要充分调动学生的高级思维来解决问题，需要通过多学科交叉以及通过参与、探究、解释、实践、评价等过程去解决问题，在解决问题的过程中将会使得科学精神和创新实践能力得到发展。

要点三：跨学科学习要根据待解决问题的具体目标，发现并整理出与问题解决相关联的不同学科的知识并把这些相关学科知识进行整合。

不同真实情境中的问题，形成不同的跨学科学习的学习项目，在这些学习项目中可能包含有物理学、化学、生物学和数学知识，也可能包含有气象、天文、地理知识，也可能包含有地质学、矿物学的知识等，这些需要调动学生的高级思维去发现、分析和整理。这是一种以解决真实问题为核心的深度学习过程。

要点四：跨学科学习要让学生学会运用相关联学科的研究和学习方法去分析问题、解决问题。

科学探究方法、工程思维方法、制作实践方法以及数学分析和表达的方法是各个学科最常使用的最基本的解决问题的方法，在跨学科学习过程中不可缺少。

科学探究方法，包括如何提出问题、分析理解问题、设计科学实验。如何对问题的解答作出假设，如何测量并获取数据、整理数据、分析数据并根据数据事实形成结论等。

工程思维方法，包括如何明确任务并进行任务分析、画出设计草图。如何制订问题解决的工程实施步骤、时间安排。如何选择合适的材料和技术制作原型，如何检测原型的质量，对原型进行改进并形成定型等。

技术制作方法，包括如何根据任务选择材料、選择工具、选择制作工艺等。

数学分析方法，客观世界的特征是要用数据和数学方法来描述的。因此，学生需要在项目学习中学会获取数据、读懂数据，这是科学实验、观察、调查必备的操作。学会依据国际标准描述对象的特征、描述要素的关系、现象的变化等方法。学会用标准单位进行测量并记录不同类型的数据，学会利用表格、图形、参数、变量关系等描述客观世界的特征和关系等。

要点五：跨学科学习要以项目学习方式并通过多个学习环节来实现，而不是简单的一节课堂教学就能实现。

跨学科学习不是简单地将多学科知识进行简单的组合，而是让这些多学科知识和方法通过项目学习活动形成连贯的、有组织的多个学习环节组成的跨学科学习课程结构。 跨学科学习活动的设计要包含问题驱动、思维培养、实践能力培养、创新尝试和效果检测五个基本要素。为此，我们把跨学科学习活动分为五个学习活动环节：进入情境与提出问题活动、探究学习与数学应用活动、工程设计与技术制作活动、知识扩展与创意设计活动、多元评价与学习反思活动。每个学习项目都包含多个教学环节，各个教学环节之间有一定的联系及逻辑步骤，因此，在设计时不但要考虑到跨学科的特点，也要考虑活动间的环环相扣。

由此可见，跨学科学习不只是课程内容的改变，还是学习性质和方式的革新。运用跨学科知识和方法去解决真实问题，不断发展每一位学生的学科理解力与生活理解力，并在此过程中掌握知识与技能。这就是STEM教育的本质，跨学科学习是STEM教育的核心特征。

综上所述，笔者认为，STEM 教育就是让学生面对真实情境的问题，通过将科学探究、数学应用、工程设计和技术制作有机统一，运用跨学科的知识和方法来解决实际问题，学生通过做中学，提升科学精神和创新实践能力，促进全面发展的一种教育方式。

我们以“家居水栽培”STEM教育项目为例（澳门濠江中学设计实施），说明如何以“真实问题为导向”并运用跨学科知识和方法来解决问题的过程。

一个真实情境的问题：众所周知，水栽培技术已普遍应用于农业生产之中，但如何才在家居中或在教室里的环境下利用水栽培技术种植蔬菜？

为此，学校首先组织参加STEM项目学习的初三年级11个班的全体学生到珠海大型水栽培农场参观了解到水栽培植物生长的基本条件是：阳光、水分、营养、空气。现要在家居中或教室里用水栽培技术种植蔬菜，如何保证水栽培植物获得这些条件？

表1                跨学科知识和方法的应用

通过小组讨论，学生认为要在家居中或教室里实现水栽培技术种植蔬菜，可以采取如下几个方法（见表1）保证水栽培植物获得阳光、水分、营养、空气等条件。

在上述跨学科知识分析的基础上，教师设计几项学习活动（见表2），学生进一步通过应用科学探究方法、工程思维方法、制作实践方法以及数学分析和表达的方法，实现在家居或教室环境下用水栽培技术种植蔬菜。

从上面例子可见，在跨学科的STEM项目学习中，学生以真实情境的问题为导向，以问题解决作为学习任务，引导学生发现并整理与学习任务相关的学科知识和学科方法，通过实践加深对这些学科知识和方法的理解，在探究和实践的过程中形成个人认识，也充分调动并锻炼了学生的科学探究能力、工程设计以及技术制作的实践能力，从而获取能力和思维的成长，有力提升学生的科学精神和创新实践能力，促进学生的全面发展。

三、STEM教育跨学科学习活动

5EX设计模型

STEM教育的核心特征是跨学科学习，因此，在设计和实施STEM 教育项目时，必须强调：（1）STEM教育需要以真实情境中的问题来驱动，通过对问题解决的思考与实现，体验科学探索的方法和工程技术制作实践的真实过程，从而获得智慧和能力的成长。（2）STEM教育本质上是跨学科学习， STEM教育项目面向的是自然真实情境中需要认识和解决的问题， STEM教育是通过运用跨学科知识和方法去解决实际问题的能力培养，而不只是追求创新作品的产生。（3）STEM教育学习项目不是课外的科技小组活动，它是一种与传统课堂教学不同的课程教学方式。它要有明确的教学目标、教学进度、教学策略和教学评价。（4）STEM教育学习项目要面向全体学生，而不只是关注少数具有制作创新能力的学生。（5）STEM教育要面向学生做中学的全过程，关注学生在各个学习环节中的表现，而不只是关注其作品的水平。STEM教育项目学习的设计需要充分体现跨学科学习的精神。一般包含以下四个基本要素：

（一）选择主题，确定学习项目

跨学科学习是要让学生面对真实情境中的问题，并以寻找问题的解决办法作为学习任务，进行以任务驱动的学习，因此，STEM项目的学习主题应当是与实际生活紧密相关，是学生可以认识和理解并能产生实际应用效果的问题。学生可以通过项目实施过程，学习并综合应用跨学科知识和方法解决实际问题。 STEM课程主题按学习任务划分，可分为多种类型[7]：（1）验证型主题，其学习任务是要对已知定律和现象进行验证;（2）探究型主题，其学习任务是对一些现象进行探究并解释;（3）设计型主题，其学习任务是根据一定的条件，设计符合条件的物品;（4）制作型主题，其学习任务是根据一定的科学原理，制作出符合科学原理的物品;（5）创新型主题，其学习任务是设计和制造创新物品。

（二）确定项目学习目标

STEM教育课程的教学目标包括知识目标与能力目标，在表述上可以归纳为“学生将通过……（活动），了解和学习……”。例如：制作型主题“制作雨量器”的教学目标可描述为：“学生通过体验式的学习和探索，了解如何观察天气，以及天气数据有哪些用途。通过小实验：制作风向标，让学生学会如何测定风向，按照工程设计过程，学会设计制作雨量器并学会如何进行雨量测量。”[7]同时，STEM教学目标还可从跨学科角度划分为科学知识与方法、技术知识与制作、工程知识与设计、数学知识与描述，可以从这四个方面对教学目标进行分解。

（三）跨学科学习活动的设计

跨学科学习要以项目学习方式并通过多个学习环节来实现，而不是简单的一节课堂教学就能实现。跨学科学习活动设计就是要根据真实情境中的问题来确定学习任务、学习目标、学习内容、学习情境和教学对象，设计并安排相应的学习活动，让学生通过参与活动进行学习。因此，在设计时不但要考虑到跨学科的特点，也要考虑活动间的环环相扣。STEM教育项目学习不是简单地将相关学科知识叠加起来，而是让这些相关学科知识和方法通过项目学习活动形成连贯的、有组织的跨学科学习课程结构。我们把问题驱动、思维培养、实践能力培养、创新尝试和效果检测五个方面作为跨学科学习活动的设计要遵循的基本要素。为此，我们把跨学科学习活动分为五个学习活动环节：进入情境与提出问题活动（Enter and Questions，EQ）;探究学习与数学应用活动（Exploration and Mathematics，EM）;工程设计与技术制作活动（Engineering and Technology，ET）;知识扩展与创意设计活动（Expansion and Creativity，EC）;多元评价与学习反思活动（Evaluation and Reflection，ER）。我们将上述五个学习活动归纳为跨学科学习活动5EX模型，如图1所示。不同环节学习活动的內容将在下文中具体阐述。

1. 活动一：EQ（Enter and Questions），即进入情境与提出问题

此活动旨在让学生进入真实问题情境之中，提出问题与任务，通过问题驱动，以项目学习方式进行主题学习。教师可以设计多种活动进行情境导入，例如：（1）阅读相关的科普资料;（2）展示图片、视频等资料;（3）到与项目相关的真实现场参观等方式。教师在此活动中要能够引导学生提出与项目相关的问题并进行思考，同时，要培养学生阅读与收集资料的能力。

2. 活动二：EM（Exploration and Mathematics），即探究学习与数学应用

此活动旨在让学生围绕问题或任务，通过科学探究方法（科学实验、现场观察、调查访问、工具测量等）和数学方法去寻求问题解决的方法或解析问题，理解并应用知识。其中，数学方法是科学探究的基础，数学应用应渗透在科学探究活动中，如读取数据是科学实验、观察和调查必备的操作，可以利用数学语言来描述客观世界的特征，学会用标准单位测量并记录不同类型的数据等。此活动遵循一定的流程，并要求教师与学生按照科学探究的步骤开展教学活动，如图2所示，可归纳为5个步骤。

（1）创设情境，提出问题：教师创设与生活紧密相关的真实情境，引导学生根据生活与学习经验提出需要探究并要解决的问题。

（2）面对问题，作出假设：教师引导学生作出假设性的判断，学生能够填写表格并学会作假设。

（3）选择方法，进行探究：教师有设计探究活动的方法（设计实验操作指南、调查提纲等），介绍与项目相关的探究方法并引导学生进行探究，如科学实验、现场观测、社会调查等。

（4）收集数据，归类整理。

（5）分析数据，形成观点：提出数学描述的要求（使用标准单位、确定测量对象、建立变量关系等）。

）

3. 活动三：ET（Engineering and Technology），即工程设计与技术制作

此活动旨在让学生承担任务，通过工程设计并动手制作，完成制品，通过做中学，提升创新实践的能力。在此活动中，学生用尽可能多的方式进行头脑风暴，寻求解决问题的方法，但并不要求学生对方法进行对错的判断，而是让学生用设计图解释和表达自己的想法，然后分享交流，选出最优方案。学生根据最优方案，选择材料和工具，合作完成成品制作。在整个活动过程中，学生可以通过测试或交流等方式找出失败的原因，进而完善自己的方案和成品，体验完整的工程设计和技术制作流程。此环节一般以小组为单位完成任务，其中工程设计和技术制作活动的流程可以归纳为6个步骤，如图3所示。

（1）确定任务，明确需求：教师需提出明确的工程制作任务（包括提出性能要求、技术标准等），让学生明确任务需求。

（2）提出方案，画出草图：教师引导学生根据任务进行头脑风暴，提出解决方案，画出草图，并依据草图向同伴说明和解释自己的想法，学生通过交流与分享选出组内最优方案。

（3）制定计划，分工实施：教师需设计工程规划表格，各小组讨论明确各环节时间分配及人员分配。工程规划表格应当包含工程设计的一系列流程，包括任务描述、初步设想、选择材料、制作原型、性能测试、发现问题、改正制品、制品定型。

（4）动手制作，完成原型：原型制作时，需经过一系列的步骤，如了解性能要求、选择材料、选择工具、选择工艺、性能检测、改正制品、制品定型等，学生在此过程中学习并应用技术工艺知识。

（5）性能测试，改善方案：在此环节中，要让学生明白制作模型时常有失败发生，要学会测试及改进制品。对制作的原型进行测试，找出失败的原因，进而改进与完善自己的工程设计方案。

（6）修改原型，定型制品：学生根据经过测试及完善后的设计方案，通过与同伴、教师交流与分享，修改自己的作品，最终定型制品。

4. 活动四：EC（Expansion and Creativity），即知识扩展与创意设计

此活动旨在让学生走进社会，将知识与社会联系，根据需求提出更高要求的设计任务，激发学生拓展知识的兴趣，培养学生的创新能力。

5. 活动五：ER（Evaluation and Reflection），即多元评价与学习反思

此活动旨在通过多元评价对象与多元评价方式，检验学习者是否达到课程目标、效果如何以及为改进课程提供依据。STEM课程的学习评价是以过程性评价为主、总结性评价为辅，并采用多元评价对象即教师、社会专家学者和学生参与评价，对基础知识、任务完成、创意设计等内容进行测试与评价。

STEM项目学习注重学生的自我学习反思。学生通过自我反思能够意识到自己的思维变化，能够让学生随时监控和掌握自己的学习状况，能够识别对某个知识和能力掌握到何种程度，以及自我评估还需要参与何种学习过程才能够达到对知识和能力的进一步理解和掌握。学生的自我学习反思过程对于提升个体的自我反思能力是有益的，有助于促进学生的全面发展。

（四）跨学科学习活动支持文档的设计

由于STEM课程特别注重过程性评价，因此，设计能够体现学生学习全过程的文档极为重要，STEM课程的学习文档主要包括三类：（1）学习活动指导文档，包括与主题相关的阅读资料、实验操作指南、社会参观和调查活动指南等帮助学生自主学习、探究学习或合作学习的资料;（2）学生学习记录文档，包括测量数据记录表格、问题思考表述文档、问题探究过程记录表格（问题、假设、探究过程与数据、结论）、工程设计表格（方案、材料、时间及人员分配、测试结果、改善方案及定型）、制作过程记录表格等能够记录学生学习过程的资料;（3）学生自主学习评价表格，包括对自己学习任务完成的评价表格（规划设计能力、技术制作能力、资源与时间管理能力、团队合作能力、成果展示能力等）与自我反思表格（PMIQ表：已懂得的知识、还不懂的知识、感兴趣的知识、存在的疑问）等帮助学生进行自我评价的工具。

四、基于5EX设计模型的STEM教育实践

为响应教育部在《教育信息化“十三五”规划》中提出的、要积极探索“跨学科学习（STEM教育）、创客教育等新教学模式的应用”的要求，2016年6月，由中国教育技术协会、中国教育信息化产业技术创新战略联盟、华南师范大学教育信息技术学院、广东省高等学校教育技术中心、香港电脑教育学会、香港智库创新教育学会、澳门中华教育会、澳门电脑学会等联合发起，成立了粤港澳大湾区STEM教育联盟，联盟旨在推动STEM教育粤港澳大湾区中小学的应用。粤港澳大湾区STEM教育联盟的任务是培训学校教师，建立STEM教育实验学校，开展STEM教育项目实践，编写本土教材，组织学术交流。目前，联盟已在广东、香港和澳门建立了20多所STEM教育实验学校，根据5EX跨学科学习活动设计项目学习方案，开展了“制作手工柴烧陶杯”“制作量雨器”“人工鸟巢”“设计并制作FEG智能车”“四足机器人”“鱼菜共生”“制作过滤柱”“机械马”“家居水栽培”“望远镜制作”等十多个STEM教育项目的教学实践，还形成了一批可推广的STEM教学设计方案。本文重点介绍其中的“设计并制作FEG智能车”跨学科学习活动设计方案。

（一）主题确定

无人驾驶汽车已越来越多地应用在我们的现实生活中，它是通过车载传感系统感知道路的环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能车。FEG智能车是中小学学生学习了解无人车基本性能的良好器材（如图4所示），本课程将聚焦于智能车的设计与组装，为学生介绍智能车的发展与应用。

（二）教学目标描述

“设计并制作FEG智能车”的教学目标可描述为：“学生通过智能车科普材料和视频了解智能汽车的基本组成等知识，通过科学探究学习车体形状及组装方式，通过拼装与驾驶简易智能车，体会工程设计的过程，利用3D建模软件进行创意设计，通过多元评价反思学习过程，利用项目式学习促进学生全面发展。”它的教学目标的分解见表3。

（三）教学活动设计

1. 活动一：进入情境，提出问题（EQ）

本环节共包括三个学习活动：进入情境、提出问题、观察体验和记录结果。首先，教师为学生提供智能车的相关科普资料与视频，让学生进入真实的生活情境中，激发学生的学习兴趣。其次，根据视频及科普阅读资料，提出与本主题相关的问题，如简易智能车车体的构造是什么样的？简易智能车靠什么驱动？如何实现无人驾驶？最后，教师可以给学生提供简易的FEG智能车，让学生通过体验与驾驶，观察并记录简易智能车的基本结构、运行条件和控制方式。本环节具体的流程如图5所示。

2. 活动二：探究学习，数学应用（EM）

本环节主要探究智能车车体的结构特征，包括两个探究活动，分别是探究材料形状对其承重能力的影响以及车体的连接方式。

探究活动一是通过科学实验探究智能车材料的形状对材料承重能力的影响。首先，教师提出问题：材料如何影响其承重能力？引导学生说出材料的种类和形状影响其承重能力。在本活动中，主要探究材料形状对其承重能力的影响。让学生作出假设：圆柱形/长方体形/正方体形的稳定性及承重能力最好。教师给出实验探究所需的材料，如A5纸、硬纸板、书和胶带，并引导学生进行科学探究。探究活动一的具体流程如图6所示。

探究活动二是通过科学实验探究智能车车体的连接与组合方式，首先，给学生提供阅读材料，让学生知道汽车的组成结构以及常见的机械连接方式：可拆卸连接（螺纹连接、咬合、链接等）和不可拆卸连接（焊接、铆接等），带领学生分析自行车的机械连接方式，为学生自主探究FEG智能车车体的组合方式打下知识基础。其次，为学生提供实验所需的材料，如螺栓、螺帽、带孔木板若干、FEG智能车1.0版普通接头、铝管若干和钥匙扣圆环若干。最后，学生通过实验操作，比较螺纹连接、咬合和链接三种连接方式，并將结果填写在表格中，通过比较让学生明确咬合这种连接方式更适合FEG智能车车体的组装。探究活动二的具体流程如图7所示。

3. 活动三：工程设计，技术制作（ET）

本环节让学生通过搭建简易FEG智能车，进一步感受工程设计的过程，学会看设计图以及明确搭建智能车所需的必备知识。首先，学生可以三人为小组，体验驾驶FEG智能车，并明确小组任务，即利用已有材料搭建FEG智能车;其次，学生研究给出的设计图，明确智能车车体结构、连接方式以及所用的材料和工具;明确各部分材料及连接方式后，小组讨论，制定计划并分工实施;搭建过程时，注意记录所用时间，完成后与设计图对比是否一致;各小组完成后，在小组间交流搭建方法与过程，互相改进学习;最后，小组内分析与反思搭建方法有何不足，应当如何解决，怎样可以提高搭建效率，缩短时间。本活动的具体流程如图8所示。

4. 活动四：知识扩展，创意设计（EC）

本环节为学生提供更自由的创作空间，让学生学习利用3D建模软件设计和组装创意FEG智能车，进一步体验工程设计的流程。首先，学生需明确任务，即设计并搭建一辆贴近生活实际的创意FEG智能车;其次，以小组为单位，头脑风暴，提出方案，按照自己的想法画出草图;小组内讨论方案，教师指导并给出建议;组内选出最优设计方案，利用3D软件建模并打印元件;明确分工，利用材料和工具搭建创意智能车;搭建完成后，针对设计原型测试是否达到预期效果并提出改进方案，进行调试改正;最后，小组展示，分享交流，并进行评价。本活动的具体流程如图9所示。

5. 活动五：学习反思，自我评价（ER）

本环节旨在用多种评价方式评估学生的学习情况，改善教学方法，有针对性地帮助学生更好地学习，包括线上评价和线下评价两种方式。

线上PBL教学平台：教师通过线上平台快速让学生练习，对学生作业进行点评并及时反馈，如学生搭建基础版FEG智能车的工程设计规划过程和创意设计FEG智能车的整个过程（包括草图设计、分工、时间规划等电子资料或图片）。

线下多角度评价：包括基础知识测验（智能车的基本组成部分、简易智能车的连接方式、驱动方式等知识）、任务完成评价（搭建简易FEG智能车和创意设计活动）、PMIQ表自我反思。针对任务完成评价，通过教师评价、学生自评和同伴互评，对学生的规划设计能力、技术制作能力、资源与时间管理能力、团队合作能力和成果展示能力五个方面进行评价。

（四）教学支持文档设计

（1）学习活动指导文档：教师需预先设计或准备好无人驾驶汽车的科普阅读材料、FEG智能车的基本结构等材料、车体连接方式的参考材料、弹簧的功能和应用以及其在FEG智能车中的应用、SolidWorks操作指南、FEG智能车制品评价标准等文档。

（2）学生学习记录文档：教师需预先准备好每一环节思考与练习的文档与材料，如课题导入阶段的人们为什么发明智能汽车、FEG智能车的基本组成部分、FEG智能车的体验与观察;探究学习活动中材料影响承重能力的实验记录表格、数学测量运算的记录表格、FEG智能车工程设计记录表、创意FEG智能车设计图与制作过程记录等文档。

（3）学生自主学习评价表格：包括FEG智能车项目中所含的各项基本知识的测验文档、任务完成评价中的评价表格（规划设计能力、技术制作能力、资源与时间管理能力、团队合作能力、成果展示能力等）与自我反思表格（PMIQ表：P=已懂得的知识、M=还不懂的知识、I=感兴趣的知识、Q=存在的疑问）等帮助学生进行自我评价的工具。

基于跨学科学习的STEM教育着眼于复合式创新型人才的培养，在新时代背景下，其教育意义和价值仍在不断拓展延伸。但是如何准确地把握其内涵，还需进行多方面的研究与实践。本文从跨学科学习的视角，结合基础教育的现实与挑战，提出跨学科学习的五个要点和跨学科学习活动5EX的设计模型及其实践经验，希望能够对促进STEAM教育的实践提供借鉴。

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