内容简介
作为小学STEM教育的实践者,作者在小学STEM实践过程中形成具有一定本土特色的课程构架和教学模式以及积累了操作性案例,本书或许可对其他学校开展小学STEM教育实践具有建设性的帮助。
作者简介
张悦颖是上海市世界外国语小学校长,也是上海市康健外国语小学校长。张悦颖还是市德育先进工作者、徐汇区园丁奖获得者。沈祖芸是上海新优质学校研究所副所长、独立教育媒体人。
目录
PART Ⅰ
世外小学STEM课程的构建与运行
像科学家、工程师工作般地学习
高质量STEM项目的标准有哪些
支持型的教学资源从何而来
教室环境布置怎样支持探究式学习
思维导图如何帮助我们理清思路
如何在STEM课堂中有效提问
如何组织和实施有效讨论
谁决定了“等待时间”
“失败”为什么在探究过程中是重要的
怎样确保学生在STEM课堂上的安全
PART Ⅱ
以科学课为核心课程的STEM教学
设计为先
3D打印技术支持下的课堂教学
小学VJC程序设计机器人课程创新的初步探索
IMMEX-C——基于问题解决的多媒体互动练习与评估
“荒岛求生”
“屋顶农场”
世外TED大会——奇思妙想校长奖
精彩书摘
《小学STEM教育实践路径与方法:上海市世界外国语小学的探索》:
7.跳跃型思考者
这些学生思维极其敏锐和活跃,他们能够想到用非常简单和聪明的方法来解决问题。当所有学习内容呈现在他们眼前时,这些学生早已将其映人眼帘,并迅速在头脑中进行分析和判断。在课堂上邀请这类学生发言有时也是明智之举,他们的回答常常让人眼前一亮,茅塞顿开,为全班打开通往知识王国的另一扇大门。
问题二:怎样做才能给所有学生提供参与学习的机会?
在课堂交流中,我们会发现有些学生常常保持沉默,几乎没有发言,有些学生发言则是吞乔吐吐,不甚流畅,这可能是由多种原因造成的。有些学生可能正在尝试用新学到的内容和精确的语言来表述答案;有些学生语言不太流利,或是对某些专业术语不熟悉。
针对学生的不同情况,教师可以使用不同的问题,如:
如果学生不愿意当众发言,教师可以问:“请你指出它的根在哪里。”
如果学生一次只能说几个单词,教师可以问:“这是植物的根还是茎?”
如果学生只使用短句来回答问题,教师可以问:“请你来描述一下植物的根吧。”
如果学生能够用精确的专业术语来表述答案,教师可以问:“请你解释一下植物是如何获取水分的。”
通常,教师需要给这些学生足够的等待时间,鼓励他们说出自己的理解和想法,也可以尝试除口头提问以外,在课堂上用文字、模型和图像等多种方式来呈现问题,这也不失为另一个有效的方法。
……
《小学STEM教育实践路径与方法——上海市世界外国语小学的探索》 一、引言 在全球教育改革的浪潮中,STEM(科学、技术、工程、数学)教育作为一项前瞻性、综合性的教育理念,正日益受到各国教育界的重视。它不仅仅是学科知识的简单叠加,更是通过跨学科融合,培养学生解决实际问题的能力、创新思维、协作精神和批判性思维。上海市世界外国语小学(以下简称“上外附小”)作为一所深耕教育沃土的学府,始终走在教育创新前沿,积极探索小学STEM教育的本土化实践路径与方法,为我国小学STEM教育的发展提供了宝贵的经验与启示。本书旨在系统梳理和展现上外附小在STEM教育方面的深度探索与丰硕成果,为广大教育工作者提供一个可借鉴、可推广的实践范本。 二、STEM教育的时代价值与挑战 在21世纪,知识更新迭代加速,社会对人才的需求呈现出多元化、高层次的特点。传统的学科划分教学模式,在一定程度上限制了学生综合能力的培养。STEM教育的兴起,正是为了应对这一挑战。它强调的是一种“做中学”、“玩中学”的教育模式,通过项目式学习(PBL)、探究式学习等方式,将科学、技术、工程、数学的知识与现实世界紧密联系起来,让学生在解决真实问题的过程中,主动建构知识,发展核心素养。 然而,将STEM理念真正落地,在小学阶段面临诸多挑战。如何打破学科壁垒,实现有效的跨学科融合?如何设计既具趣味性又富启发性的STEM课程?如何评价学生在STEM活动中的学习成果?如何提升教师的STEM素养和教学能力?这些都是摆在上外附小,乃至全国小学STEM教育实践者面前的难题。 三、上海市世界外国语小学STEM教育探索的缘起与愿景 上外附小秉持“学会做人,学会学习,学会生存,学会共处”的教育目标,致力于培养具有国际视野、创新精神和实践能力的小学毕业生。在深刻洞察时代发展趋势和教育改革需求后,上外附小将STEM教育视为推动学校教育教学改革的重要抓手。学校的STEM教育探索,并非盲目跟风,而是基于对自身办学特色、学生发展规律以及社会未来需求的审慎思考。 其核心愿景在于: 培养创新思维的种子: 让学生在早期接触科学探究、技术应用、工程设计和数学思维,激发他们对未知世界的好奇心与求知欲,为未来的创新打下坚实基础。 提升解决问题的能力: 通过设计贴近生活的STEM项目,引导学生分析问题、提出方案、动手实践、评估结果,全面提升其综合实践与解决问题的能力。 促进学科间的融会贯通: 打破学科界限,让学生认识到科学、技术、工程、数学并非孤立存在,而是相互关联、相互支撑的整体,形成系统性思维。 涵养团队协作精神: STEM项目往往需要多人协作完成,在此过程中,学生学习如何有效沟通、分工合作、整合资源,培养团队意识和集体荣誉感。 接轨国际教育前沿: 积极吸收国际先进的STEM教育理念与实践经验,与世界教育潮流同步,为学生未来的国际化发展奠定基础。 四、上外附小STEM教育的实践路径:顶层设计与体系构建 上外附小在推进STEM教育的过程中,高度重视顶层设计和体系构建,确保各项实践活动有方向、有章法、可持续。 1. 战略规划与理念确立: 明确STEM教育定位: 学校将STEM教育视为提升学生核心素养、促进学生全面发展的重要途径,而非单一的学科课程。 构建STEM教育价值观: 强调“探究、创新、协作、解决”的STEM精神,引导学生在实践中体验科学的魅力,感受技术的便捷,理解工程的智慧,运用数学的逻辑。 制定发展蓝图: 结合学校实际,制定分阶段、有重点的STEM教育发展规划,明确短期目标和长远目标。 2. 课程体系设计与内容开发: 跨学科主题式课程: 围绕儿童生活经验和现实世界中的热点问题,设计一系列跨学科的STEM主题课程。例如,“智能家居设计”、“城市交通优化”、“环境保护方案研究”等,这些主题的设置,力求将抽象的学科知识具象化,让学习更有意义。 项目式学习(PBL)为核心: 将PBL作为主要的教学组织形式。每个项目都包含一个真实的问题情境,引导学生自主探究、合作设计、动手制作、成果展示,整个过程即是学习的过程。 多层次、多模块的课程模块: 开发不同年级、不同主题的STEM课程模块,满足不同年龄段学生的认知发展需求。课程模块的设计考虑了基础性、拓展性和探究性,确保每个学生都能在STEM学习中找到适合自己的位置。 融合数学思维与应用: 在STEM项目中,数学不再是独立的计算练习,而是作为一种解决问题的工具被灵活运用。例如,在工程设计中需要测量、计算、建模;在数据分析中需要统计、图表等。 技术工具的恰当运用: 引入适合小学生的编程工具(如Scratch)、3D打印技术、机器人套件等,让学生体验科技带来的便利,并将其作为实现创意、解决问题的手段。 科学探究贯穿始终: 鼓励学生提出科学问题,设计实验方案,进行观察、测量、分析,培养科学探究精神。 3. 学习空间与资源建设: 创客空间(Makerspace)的打造: 建设配备了各类工具、材料、电子元件、3D打印机、激光切割机、编程设备等现代化硬件设施的创客空间,为学生的创意实践提供硬件保障。 多功能实验室: 整合现有科学实验室、计算机房等资源,使其更具STEM教育的开放性和灵活性。 数字资源库: 建立丰富的在线STEM教育资源库,包括教学视频、项目案例、科学原理讲解、编程教程等,方便师生随时查阅和学习。 校外实践基地联动: 与科技馆、博物馆、大学实验室、高科技企业等建立合作关系,拓展学生的学习场域,让学生有机会接触真实的科研与生产环境。 4. 教师专业发展与赋能: STEM教师培训体系: 组织系列化的STEM教师专业培训,包括STEM教育理念更新、跨学科教学法、项目式学习指导、技术工具应用、评估方法等。 跨学科教研团队: 组建由不同学科教师组成的STEM教研团队,鼓励教师之间交流经验,共同设计课程,解决教学难题。 教师学习共同体: 建立教师学习共同体,营造互助学习、共同成长的良好氛围,支持教师在实践中不断提升。 引进与培养双管齐下: 吸引具有STEM教育经验或相关学科背景的优秀人才加入教师队伍,同时大力培养校内教师的STEM素养。 五、上外附小STEM教育的方法论:以学生为中心,以项目为驱动 在具体的教学实践中,上外附小遵循以学生为中心、以项目为驱动的原则,采用了一系列行之有效的方法。 1. 情境创设与问题驱动: 导入真实生活情境: STEM项目的启动往往源于一个贴近学生生活、具有挑战性的真实情境,如“如何让我们的校园更环保?”、“如何设计一个能自动浇水的盆栽?”等。 激发学生好奇心与求知欲: 通过生动的提问、有趣的展示、引人入胜的视频等方式,激发学生主动探究的欲望。 引导学生提出问题: 在情境中,鼓励学生观察、思考,并提出与情境相关的问题,这些问题将成为项目探究的起点。 2. 探究式学习与协作共创: 学生主导的探究过程: 教师的角色转变为学习的引导者和促进者,鼓励学生自主提出假设,设计实验,搜集信息,验证猜想。 团队协作与角色分工: STEM项目鼓励学生以小组形式进行,根据项目的需求和成员的特长,进行合理分工,共同协作完成任务。 鼓励试错与迭代: 教师营造宽松的学习氛围,鼓励学生大胆尝试,不怕失败,在一次次的试错中不断修正方案,优化设计。 3. 技术工具的创新应用: 编程思维启蒙: 通过图形化编程工具,让学生理解程序的逻辑,学会用代码控制设备,实现创意。 3D打印与模型制作: 学生利用3D建模软件设计模型,通过3D打印将其实体化,将抽象的设计转化为可见、可触摸的实体。 机器人搭建与编程: 通过搭建和编程机器人,让学生学习机械原理、电子传感,并将编程知识应用于机器人控制。 信息搜集与处理: 引导学生利用互联网、图书馆等资源获取信息,并学习对信息进行筛选、整理和分析。 4. 多元化评价体系: 过程性评价: 关注学生在项目中的参与度、协作表现、问题解决思路、探究过程记录等,通过观察、访谈、作品分析等方式进行。 成果性评价: 评价学生最终的项目成果,包括模型、原型、演示文稿、报告等,重点考察其创新性、实用性、完成度。 反思性评价: 引导学生对整个项目过程进行反思,总结经验教训,认识到自身在知识、技能、态度等方面的成长。 同伴互评与教师评价结合: 鼓励学生之间的相互评价,促进学生从不同角度审视项目,同时教师也进行专业评价。 六、上外附小STEM教育的特色与成效 上外附小在STEM教育探索中,形成了鲜明的特色,并取得了显著的成效。 高站位、大格局: 将STEM教育置于学校整体发展战略的高度,形成了全员参与、全方位推进的良好局面。 本土化创新: 在借鉴国际先进理念的同时,积极探索符合中国国情、上海市情和学校实际的STEM教育模式。 课程体系的系统性与前瞻性: 构建了具有层次感、系统性的STEM课程体系,为学生提供了持续、深入的学习体验。 “创客精神”的培育: 强调动手实践、鼓励创新,在学生心中播下了“创客精神”的种子。 教师专业能力的显著提升: 教师的STEM素养和跨学科教学能力得到有效提升,为STEM教育的持续发展提供了人才保障。 学生综合素养的全面发展: 学生在科学探究、技术运用、工程设计、数学思维、创新能力、解决问题能力、团队协作能力等方面均取得了显著进步,展现出积极的学习态度和蓬勃的创新活力。 七、展望未来:持续深化与广泛推广 上海市世界外国语小学在STEM教育领域的探索,是一个持续深化的过程。未来,学校将继续关注前沿科技发展,不断更新课程内容;进一步完善评价体系,更加精准地衡量学生在STEM学习中的成长;积极发挥示范辐射作用,将成功的经验与方法推广出去,为推动我国小学STEM教育的整体发展贡献力量。 本书忠实地记录了上外附小在STEM教育领域的宝贵实践,详细阐述了其在理念确立、路径设计、方法应用等方面的创新举措。我们相信,本书将为所有致力于小学STEM教育的教育工作者带来深刻的启发与有益的借鉴。