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编辑推荐

近年来，STEM教育在世界范围内兴起，并受到了中国学校、家长的热捧。它整合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的基础知识和思维方法，通过解决真实问题，融合了写作、社会学、艺术等学科内容。它旨在通过跨学科教学，培养学生综合看待问题、解决问题的能力。

目前，国内的STEM教育还处于起步阶段，大部分学校还未有适合自己的课程，教师在实施STEM教学方面还存在很多困惑，如如何设计跨学科课题、如何引导学生进行工程设计、如何进行学生表现评价。基于此，引进美国的STEM案例并进行本土化改良，对于指导中国的STEM教育具有良好的实践意义。

本书分为1-6个年级，每个年级配有8个左右的主题，每个主题都来自现实生活中学生感兴趣的真实问题，如制作轮子、火山喷发原理探索、建造高塔、绘制校园地图、信息的加密与传递等。在解决问题的过程中，培养学生的合作能力、设计能力、自我评价能力、优化和完善方案的能力。

内容简介

本书的课例设计按年级分类，每个年级有8个或10个课例。每个课例都从课程背景与目标、课程领域、建议年级、建议时间、课程任务、教学过程等维度进行介绍。教学过程充分体现设计思维和科学研究过程，鼓励学生通过小组合作完成任务。

此外，本书每个课例都配备了评价量规，用于指导教师和学生明确高质量学习要求。同时，教师和学生也可以结合自身实际，一起讨论制定评价量规。

作者简介

陈如平，中国教育科学研究院基础教育研究所所长，研究员，主要从事教育管理、课程改革等领域的研究，北京师范大学博士研究生毕业，出版专著有《教育管理理论运动》《效率与民主》《美国教育管理思想》等。

李佩宁，美国教育联合会驻华代表处副主任，华东师范大学青少年发展研究中心特聘教授。负责美国STEM课程的引进与本土化，对美国中小学教育理念、核心素养落实、课内外阅读、常用教学手段、课堂管理方式等领域有独到的解读。

内页插图

目录

l 目录

第1 章　一年级STEM 课例/　001

一、黑暗中的艺术品—感知世界的触觉　/　002

二、慢下来与停下来—摩擦现象的定量测定与应用　/　007

三、舌尖上的色彩—视觉、味觉的感知与创造　/　012

四、谁咬了我的柠檬蛋糕—感知世界的嗅觉　/　016

五、仔细听，咚咚响—初探振动发声的规律　/　021

六、纸造型设计—初识材料与受力　/　026

七、制作轮子—从身边现象探索本质　/　032

八、助我扬帆—你的设计实用吗　/　036

第2 章　二年级STEM 课例　/　041

一、玻璃球轨道—掌控速度与时间的规律　/　042

二、光和影—寻找与控制科学现象中的定量与变量　/　047

三、火山喷发—运用科学现象，发现科学规律　/　053

四、轻轨消声—设计制作消声屏障　/　058

五、外星动物—环境如何塑造生命形态　/　065

六、纸牌屋—识别边界，不断改进　/　070

七、撞上之前停下来—初探减速运动　/　075

八、隐藏自己—保护色与仿生应用　/　082

第3 章　三年级STEM 课例　/　087

一、太阳科学家—对照实验的设计与实施　/　088

二、超级跷跷板—平衡极限挑战　/　093

三、盒子吉他—弦的振动频率与音调　/　098

四、建造高塔—严格条件下寻找最优解　/　103

五、跨越河道—解决问题的多种思路　/　108

六、气象学家—设计并制造研究工具　/　112

七、你听我说—声音的定向传递　/　120

八、创设一个外星人故事—创造性写作　/　125

九、创造外星人物品—打破常规思考　/　130

十、遮风挡雨—材料性能测试　/　134

第4 章　四年级STEM 课例　/　141

一、究竟是液体还是固体—非牛顿流体初探　/　142

二、防震高塔—地震和建筑物设计探究　/　147

三、海上航行Ⅰ—模型设计中的不断改进　/　152

四、漂浮的胡萝卜—密度变化的规律与应用　/　158

五、设计游乐场—想象并动手付诸实践　/　163

六、神奇的植物—科学实验的设计思路　/　168

七、水乳交融与油水分离—环境与人类活动的平衡　/　174

八、硬纸板自动机—初探机械和艺术的交集　/　180

第5 章　五年级STEM 课例　/　185

一、纸飞机—工程技术文档写作　/　186

二、海上航行Ⅱ—力的分解与应用　/　195

三、绘制校园地图—STEM project　/　201

四、桥梁悬臂—像工程师一样思考　/　206

五、去火星—探讨宇宙飞船安全着陆的方法　/　212

六、设计热卖的音乐盒—人人都是产品经理　/　219

七、物竞天择　“噬”者生存—从鸟喙的功能看进化之旅　/　224

八、拯救企鹅—热传导系列课　/　231

第6 章　六年级STEM 课例　/　251

一、保护鸡蛋—工程设计中的冗余与容错　/　252

二、方寸之间，稳如泰山—运动与平衡　/　257

三、风力使者—我是小创客　/　263

四、海上航行Ⅲ—创客初探　/　269

五、接骨手术—STEM+X，我是医生　/　275

六、小工具与大问题—精确量具的设计、制作和标定　/　281

七、信息的加密与传递—密码学初步　/　287

八、星星有多远—苍穹上的几何　/　297

附录：认知的深度等级工具简介　/　303

参考文献　/　312

精彩书摘

—感知世界的触觉

★ 课程背景与目标

相对于其他感觉，触觉是很容易被忽视的一种感觉，但是很多特殊情形需要使用触觉，许多特殊的群体也依赖触觉，如进行攀岩和石窟探险的探险家、盲人等。此外，由于触觉独特的特点，不同的人对于同样的物体、同一个人对于不同的物体的感知差异性很大，尤其是在准确性和记忆性方面。事实上，触觉是不断进化的生物从祖先那里延续下来的一种古老的知觉。触觉往往是动物重要的定位手段，这可从被除掉触须的猫和老鼠的莽撞行为中看出来，可见对于这两种哺乳动物来说触觉极其重要。而主要以触觉来认识生活环境及其变化的动物（如丝蚓）称为触觉动物。在蜜蜂通过蜂舞报告蜜源的距离和方向中，触觉刺激也是主要因素。了解触觉，不仅对于了解人类本身有极大的作用，而且对于了解整个生态也是十分必要的。

本课程通过让一年级学生了解触觉和以触觉为主的思维，启迪学生发展感知力与感悟力，了解多种感官的运用与表达。从触觉出发，本课程要求学生发挥想象力创造触觉所能涵盖和表达的艺术品，在动手实践中深入感受和理解。

★ 课程领域

工程、物理、生物、艺术。

★ 建议年级

一年级。

★ 建议时间

120 分钟。

★ 课程任务

引导学生认识和感知触觉，学习触觉与感受的关系，比较二者的异同；激发学生关注现象、学习科学的兴趣；引导学生尝试用语言文字描述触觉，并使用相关材料制作盲文及人脸模型，培养艺术创意。

★ 教学过程一、导入（15 分钟）

1. 简述触觉和神经细胞的概念（10 分钟）

（1） 简述触觉的概念。触觉是接触、滑动、按压等机械刺激的总称。此处应当让学生列举出触觉可以带来的不同感受，比如软与硬、光滑与粗糙，以及压力感、痛感、毛茸茸、弹性形变感。

（2） 简述神经细胞的概念。可以介绍我们的触觉是由于身体的神经细胞受到接触物的刺激形成信号，大脑综合这种信号并自动具体化而形成的。

2. 询问学生对艺术的认识（5 分钟）

根据之前举例说的不同种类型的触觉感受，询问学生如何对触觉感受归类，例如，光滑与粗糙（玻璃与砂纸）、软与硬（橡皮与石块）、虚与实（肥皂泡沫与沙子）。该问题是开放性问题，教师可以进一步询问学生压力感和痛觉的关系。

二、任务执行与反思（105 分钟）

……