基于小学科学课程标准的STEM项目的课程开发与研究

摘要：STEM教育理念的主要宗旨是为了培养学生的综合能力，引导学生进行自主探索，这样才能让学生自主发现自己的兴趣点，从而实现综合提升。全球大部分国家的教育理念都是希望学生能够具有创新能力和合作能力，因此教师可以基于小学科学课程标准进行STEM项目的开发和研究，使学生实现全面提升。

引言：

STEM教育是具体的含义使S代表科学，M代表数学，T代表技术，E代表工程的简称，最早是在美国推出，并通过研究表明，STEM教育有助于教师培养学生的科学探究、创新、解决问题和沟通的能力。现如今，随着社会对科学、数学、技术和工程人才的日益重视，我们国家也逐渐重视STEM教育理念，逐步开发和研究基于小学科学课程标准的STEM项目，对于全面的人才的需求也越来越大。

一、小学科学课程中基于STEM教育存在的問题

（一）教师对STEM教育不了解

STEM教育最初是美国提出的一种教育理念，之后变为了科技教育最重要的国际分支之一，以新兴教育实践和研究实验室为主要的教育环境，以科学、数学、技术和工程为承载。然而，在中国，STEM教育仍然是一项工作，多数教师对其知其然而不知其所以然，教师也容易将其与学生手工制作等项目的产生混淆。然而，这些课程不包括科学设计的元素，这不是STEM教育的本质，这还在中国式科学课程的范畴。

（二）基于STEM教育的小学科学课程的偏差

STEM教育是一种以问题为导向的工程设计，有效结合了科学、技术、工程和数学四个要素，使学生能够自主探索和解决问题，激发学生的学习兴趣，培养学生的科研能力和创新意识。然而，在实践中，这种基于项目的调查总是从教师开始，以相同的结论结束。这不符合STEM教育的目的，即让学生自己进行研究和解决问题。

二、STEM项目课程开发与研究形式

（一）STEM项目课程的验证型

教师可以基于科学标准设计出综合和成熟的STEM项目课程。首先，他们将根据课程中规定明确的学习目标，确定课堂上要处理的主题。其次，教师要认真准备课堂评估和具体行动计划以及审查教学重点。例如，为STEM制定第二个牛顿定律验证方案包括以下步骤。首先，确定一个学习任务，教师向学生展示一个外力如何改变运动。第二，制定一个课程计划，教师在小组中计划内容，并准备好教具（如砝码、旋转物体、计时器等）。第三在课堂上与同学们进行互动，鼓励他们积极参与学习过程。教师和学生讨论并评估该计划，以确保其准确性和有效性。第四，对有计划的实施和过程的有效性进行监测。第五，教师对这一过程进行长期评估，共同反思，加深学生对内容的理解，修改和完善实验阶段，并与学生讨论和分析过程中的关键因素。

（二）STEM项目课程的探究型

在小学使用调查法时，教师应引导学生识别和解释课程中的未知现象，并进行数据收集和分析，以便学生能够解释结果。教师或组织应评估学生探究过程的所有阶段，包括选题、想法的产生、提问、数据收集、问题分析、策略制定、合作整合、创造过程、反思和综合、展示、分享和交流。例如，关于空气污染的STEM课程可以基于以下学习阶段来开发。首先，为了帮助学生理解和概念化空气质量指标，教师将创建图形图表，帮助学生了解空气质量的监测和使用，并最终鼓励学生通过不断研究和了解空气污染的来源。其次，学生们了解了温室效应，动手创建了一个模型来解释它。第三，通过与教师和学生的讨论和互动，探讨全球臭氧层消耗的原因和后果，并讨论解决这一问题的有效措施。第四，将调查室内空气污染的来源，以确定和探索有效的预防措施。第五，教师可以利用空气模型来加深学生对空气污染控制装置的理解，帮助他们了解和欣赏这些装置，更好地理解问题。

（三）STEM项目课程的创造型

STEM技能以科学课程为基础，采用创新的教学模式。教学目标是使学生能够设计和创造物体，同时引导他们设计、创新和开发物体，以更好地理解知识概念。例如，在教授与警报器设计有关的内容时，培训步骤的结构如下。首先，老师给学生讲一个关于报警场景的故事。其次，教师向学生传授电路设计的基本原理，并指导他们设计一个功能电路图。第三，合作设计，教师通过互动导航引导学生设计报警电路，并让他们有机会汇报设计原理。第四，在生产审查中，指导学生在生产完成后测试报警电路系统的有效性。第五，通过学生们之间的讨论学习，探讨报警电路的改进和扩展的可能性，从而实现应用的发展;第六，共同反思，学习者通过相互交流，展示创新和改进的作品，反思优化过程中的不足之处，从而提高学习者的整体认识，增强学习的积极性和有效性。

（四）STEM项目课程的框架型

STEM课程的主要结构是将工程当做主要线路，然后在解决问题的过程中结合科技知识、数学知识以及科学课程的知识构建知识体系，从而提高学生的综合素养。实际上学生在解决工程问题的过程中就是实现STEM教育的过程。虽然STEM教育中包含的工程是最重要的组成部分，但是教师也可以根据学生的实际能力引导学生重新对工程设计进行调整。因此，学生在解决工程问题是经常会在各个操作步骤中转换，最后在按照原定的实际线路继续解决。

结语：

总而言之，STEM教育理念在运用的过程中，教师首先要充分掌握STEM教育的真正含义，同时学校要与时俱进的开展学校STEM教育在小学科学中的课程，强化教师的专业能力，确保教师的综合素养得到提升。另外，学校还要为STEM课程的开展假设专业的设备，为STEM教育奠定物质基础，充分融合小学科学课程的标准。

参考文献：

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作者简介：高先峰，（1976.12-），男，江苏镇江人，汉族，本科，中学高级教师，研究方向：科学教育。