中国新样态学校探索丛书·课程 美国STEM课例设计(小学卷)

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陈如平,李佩宁 著
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  • STEM教育
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出版社: 教育科学出版社
ISBN:9787519114718
版次:1
商品编码:12362781
品牌:教育科学出版社(ESPH)
包装:平装
开本:16开
出版时间:2018-05-01
用纸:胶版纸

具体描述

产品特色

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)


……



中国新样态学校探索丛书·课程 美国STEM课例设计(小学卷) 深入理解全球前沿教育理念,引领中国小学STEM教育实践新方向 本套丛书旨在为中国教育工作者呈现全球范围内具有前瞻性和创新性的教育实践,帮助读者深入理解新时代教育发展的新样态,并为本土教育改革提供借鉴与启迪。其中,《美国STEM课例设计(小学卷)》作为丛书的重要组成部分,聚焦于当前备受瞩目的STEM(科学、技术、工程、数学)教育领域,通过对美国小学STEM教育课例的深入剖析,为我国小学教师提供一套可操作、可借鉴的教学范例与设计思路。 为何关注美国小学STEM教育? STEM教育并非新兴概念,但其在培养学生创新精神、解决问题能力、跨学科思维以及适应未来社会发展方面的价值日益凸显。美国作为STEM教育领域的先行者,拥有丰富的实践经验和成熟的理论体系,尤其在小学阶段,其教育理念注重激发儿童好奇心,通过动手实践、探究式学习和项目式学习,将抽象的科学、技术、工程、数学知识融入生动有趣的活动中。研究和借鉴美国的成功经验,对于打破我国小学 STEM 教育“碎片化”的现状,构建系统化、高质量的STEM课程,具有重要的现实意义。 本书内容精要: 《美国STEM课例设计(小学卷)》并非简单罗列美国的STEM课程大纲或教学案例,而是以一种更为深入和系统的方式,帮助读者理解其核心理念、设计原则以及落地实践。本书重点围绕以下几个方面展开: 一、美国小学STEM教育的核心理念与发展脉络: “为何”STEM? 本部分将深入探讨美国推动STEM教育的深层动因,包括国家层面的战略规划、社会经济发展的需求、以及对未来人才培养的深刻洞察。我们将解析STEM教育如何超越学科界限,强调知识的融会贯通和实际应用,培养学生的综合素养。 理念演变与关键要素: 追溯美国小学STEM教育从概念提出到逐步成熟的发展历程,梳理其在不同阶段强调的重点,例如早期对科学和数学的关注,到后来融入技术和工程,再到如今强调“STEAM”中艺术的融合。我们将着重阐释STEM教育在小学阶段所倡导的核心理念,如: 探究式学习 (Inquiry-Based Learning): 强调学生在教师引导下,通过提问、观察、实验、分析等过程主动获取知识,培养批判性思维和解决问题的能力。 项目式学习 (Project-Based Learning): 以真实世界的问题或挑战为驱动,引导学生进行跨学科的知识整合和技能运用,完成一个具有实际意义的项目。 跨学科融合 (Interdisciplinary Integration): 打破学科壁垒,将科学、技术、工程、数学等知识相互关联,使学生理解知识之间的内在联系,并在实际应用中灵活运用。 设计思维 (Design Thinking): 强调以用户为中心,通过同理心、概念化、原型制作和测试等环节,解决复杂问题,培养创新能力和迭代思维。 计算思维 (Computational Thinking): 培养学生运用计算机科学的理念和方法来解决问题的能力,包括分解问题、模式识别、抽象化和算法设计等。 小学阶段的独特性: 深入分析小学阶段学生的身心发展特点,以及STEM教育如何与之契合。例如,如何通过游戏化、故事化、体验式活动等方式,降低STEM学习的门槛,激发低龄儿童的学习兴趣。 二、美国小学STEM课例设计框架与原则: 从标准到实践: 本部分将解析美国国家STEM教育标准(如NGSS - Next Generation Science Standards)如何为课例设计提供方向和依据。我们将探讨如何将抽象的标准转化为具体的教学目标和活动内容。 “5E”教学模型与STEM应用: 深入剖析“Engage(激发兴趣)、Explore(探索发现)、Explain(解释阐述)、Elaborate(深化拓展)、Evaluate(评估反馈)”等在STEM教学中的具体应用。例如,如何设计一个“Engage”环节,迅速抓住学生的注意力,并引发他们对科学问题的思考;如何引导学生在“Explore”阶段进行动手实验,自主发现科学原理。 基于真实情境的课程设计: 强调STEM课程设计应来源于真实世界的问题和挑战,让学生在解决实际问题的过程中学习。本书将提供设计思路,例如,如何将“垃圾分类”与工程设计结合,让学生设计出更高效的垃圾分类装置;如何将“城市交通拥堵”与数据分析、数学模型联系起来,让学生思考解决方案。 技术工具的有效整合: 探讨如何在小学STEM教学中恰当、有效地使用技术工具,例如,编程软件(Scratch等)、3D打印技术、模拟实验软件、数据采集器等。重点不在于技术的炫酷,而在于技术如何服务于教学目标,提升学习体验和学习效果。 评估与反馈的多元化: 介绍美国小学STEM教育中多元化的评估方式,包括过程性评估(观察、日志、问答)、结果性评估(项目成果、作品展示)、以及同行评估和自我评估。强调评估的目的是为了促进学习,而非单纯的知识检测。 三、精选美国小学STEM课例深度解析(小学卷): 这部分是本书的核心内容,将提供一系列经过精心挑选、具有代表性的美国小学STEM课例,并进行深度剖析。课例选择将覆盖不同年级(如低年级、中年级、高年级)、不同学科领域(如生命科学、物理科学、地球科学、技术与工程)以及不同的主题(如环境、能源、健康、交通等)。 每一个课例的解析将遵循以下结构: 课例背景与教学目标: 介绍课例产生的社会背景或现实问题,明确该课例旨在培养学生哪些科学概念、技术技能、工程素养和数学思维。 教学活动设计与实施流程: 详细阐述课例的教学活动环节,包括教师的角色、学生的任务、所需的材料和工具、以及教学的时间安排。将重点展示活动如何体现探究式学习、项目式学习等核心理念。 跨学科融合点解析: 明确指出该课例是如何将科学、技术、工程、数学等学科知识点有机融合在一起的,例如,一个关于“搭建桥梁”的工程项目,可能需要学生运用物理学的受力原理,数学的几何知识,技术的设计软件,以及工程学的结构稳定性原则。 技术工具的应用示范: 如果课例中涉及到技术工具的使用,将详细说明工具的名称、功能以及在教学过程中的具体应用方式。 学生学习成果展示与评估: 展示学生在该课例中可能产生的学习成果,如制作的模型、设计的方案、完成的报告、演示的PPT等,并介绍相应的评估方法。 教师反思与改进建议: 提供一些教师在实施该课例时可能遇到的挑战,以及如何根据学生实际情况进行调整和优化的建议。 与中国教育的对接思考: 针对每个课例,本书将引导读者思考如何在中国的教育环境中进行本土化改造,例如,如何选择适合中国学生认知水平和文化背景的材料,如何调整教学难度,如何与现有的课程体系相结合。 本书的价值与读者收益: 为一线教师提供可复制、可借鉴的教学范例: 读者可以直接从书中选取感兴趣的课例,并参照详细的解析进行教学设计和实施。 提升教师的STEM教育设计能力: 通过对课例设计框架、原则和具体案例的深入学习,读者将掌握如何自主设计更具创新性和实践性的STEM课程。 启迪教育理念,更新教学思维: 本书将帮助读者跳出传统的学科教学模式,树立整体、融合、以学生为中心的STEM教育新理念。 推动中国小学STEM教育的本土化发展: 通过对美国先进经验的学习和本土化思考,本书将为中国小学STEM教育的健康发展提供有益的指导。 培养面向未来的创新型人才: 最终,本书旨在赋能教育工作者,让他们能够更好地培养具备科学素养、技术能力、工程思维和数学智慧的下一代。 适用读者群体: 小学教师 教育研究者 教育行政管理者 师范院校学生 对STEM教育感兴趣的家长 结语: 《美国STEM课例设计(小学卷)》不仅仅是一本教材,更是一扇窗户,它打开了通往全球前沿STEM教育实践的大门。我们希望通过本书的阅读,能够激发中国小学教育工作者更多的创新灵感,为构建符合时代需求的、面向未来的STEM教育体系贡献力量。让我们共同探索,让STEM教育在中国小学的沃土上,绽放出更加绚丽的光彩。

用户评价

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这本书的出现,就像在我国教育界吹来了一股清新的STEM教育之风。作为一名长期关注教育改革的普通读者,我翻开《美国STEM课例设计(小学卷)》,立刻被其“美国”标签下的鲜活课例所吸引。它并非泛泛而谈的理念阐述,而是以一个个具体、可操作的“设计”为载体,生动地展示了美国小学STEM教育的实践面貌。我尤其喜欢书中对于“利用废旧材料制作环保小发明”这一主题的设计。它将环保理念与科学技术巧妙结合,鼓励孩子们发挥创意,将看似无用的废弃物转化为具有实际功能的物品。这个过程不仅培养了孩子们的动手能力和创新意识,更让他们深刻理解了可持续发展的意义。书中对每一个课例的讲解都极其细致,从前期的准备工作,到中期的活动流程,再到后期的成果展示和评价,都提供了一套完整且富有启发性的思路。我能够感受到,这些课例的设计者并非仅仅关注知识的传授,更重视培养孩子的批判性思维、解决问题的能力以及团队协作精神。这本书为我们提供了一个学习和借鉴的窗口,让我们能够更直观地感受到STEM教育的魅力,并从中汲取养分,为我国的教育创新提供有益的启示。

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我一直都在寻找能够真正激发孩子学习热情、培养他们创新思维的教育资源,《美国STEM课例设计(小学卷)》恰恰满足了我的这一需求。这本书给我带来的最大惊喜,是它对于“跨学科融合”的极致追求。它证明了,STEM教育并非孤立的学科知识灌输,而是能够将看似分散的知识点巧妙地编织在一起,形成一个有机的整体。我尤其被其中关于“设计与制作一个简易的植物生长监测器”的课例所吸引。这个课例不仅涉及了生物学的植物生长知识,还包括了传感器技术、电路设计以及数据记录等工程和技术的元素,甚至还运用了数学中的数据分析方法。孩子们在完成这个项目时,不再是被动接受知识,而是主动地去探索、去实践、去创造。书中的课例设计,充满了趣味性和挑战性,能够有效地吸引小学生的注意力,并让他们在解决实际问题的过程中,体验到科学的魅力。更重要的是,这些课例都非常注重培养孩子们的团队合作精神和沟通能力,让他们学会在合作中学习,在交流中成长。这本书为我们家长和一线教师提供了一个宝贵的参考范本,让我们能够将STEM教育理念真正落地,为孩子们的未来发展奠定坚实的基础。

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坦白讲,我对STEM教育的理解最初停留在“科技、工程、数学”这几个学科的简单组合上,直到我接触到《美国STEM课例设计(小学卷)》,才真正领略到其精妙之处。这本书所呈现的,与其说是“课例”,不如说是“学习体验”的设计。它突破了传统课堂的束缚,将科学、技术、工程、数学的知识融汇于引人入胜的探究活动之中,让孩子们在玩乐中学习,在挑战中成长。我特别欣赏书中所倡导的“探究式学习”模式,每一个课例都围绕一个核心问题展开,鼓励孩子们主动去发现、去思考、去尝试。例如,在“设计太阳能小车”的课例中,孩子们需要了解太阳能的原理,选择合适的材料,搭建电路,并对小车的性能进行测试和优化。这个过程不仅锻炼了他们的动手能力和解决问题的能力,更让他们深刻体会到科学知识的实用性和创造性。书中对每一个环节的细节描述都极其到位,从如何激发学生的兴趣,到如何引导他们进行思考,再到如何评估他们的学习成果,都提供了清晰的指导。这让我感觉,这本书不仅仅是一本供参考的书籍,更是一位经验丰富的STEM教育导师,能够手把手地教我们如何设计出富有成效的学习活动。

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我一直认为,STEM教育并非只是简单的知识叠加,而是一种思维方式的培养,一种解决问题的能力的锻造。因此,当我在书店瞥见《美国STEM课例设计(小学卷)》时,便被其“课例设计”这一直击要害的副标题所吸引。阅读之后,我的感觉就像是收到了一份来自异国教育专家的“秘密武器”。书中并非只是罗列几个零散的STEM活动,而是构建了一套完整的、可操作的课程框架。我惊喜地发现,每一个课例都仿佛一个精心打磨的“小项目”,能够有效地激发孩子的学习兴趣和内在驱动力。例如,关于“机器人编程入门”的章节,书中提供的不仅仅是简单的拖拽指令,而是引导孩子理解逻辑思维、顺序控制以及循环结构,让他们在“指挥”机器人完成任务的过程中,潜移默化地掌握编程的核心概念。更让我赞赏的是,书中的课例设计非常注重培养孩子的批判性思维和协作能力。在“城市规划与可持续发展”的单元中,孩子们需要分组讨论,权衡不同方案的优劣,并学会倾听他人的意见。这种在真实情境中进行的学习,能够极大地提升孩子的综合素养。我深信,掌握了这些课例设计的精髓,家长和老师都能成为孩子STEM学习道路上更得力的引导者,帮助他们在未来变化莫测的世界中,拥有更强的竞争力。

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作为一名一直关注教育前沿动态的家长,我怀揣着一丝期待与好奇,翻开了这本《美国STEM课例设计(小学卷)》。打开书页的瞬间,扑面而来的并非枯燥的理论说教,而是生动鲜活的课堂画面,仿佛我正置身于美国的小学教室,与孩子们一同探索科学的奥秘。书中的课例设计,无一不体现着以学生为中心的教学理念,强调动手实践、合作探究以及跨学科融合。我尤其被其中关于“桥梁建造”的单元所吸引,它不仅仅是教授物理学的知识,更将工程学、数学以及艺术设计巧妙地融合在一起,让孩子们在解决实际问题的过程中,深刻理解科学原理的应用价值。每一个课例都提供了详细的教学目标、活动流程、所需材料以及评估方法,这对于我们家长而言,无疑是极具参考价值的“操作指南”。我可以看到,这些设计是如何引导孩子提出问题、搜集信息、分析数据、提出假设、验证猜想,最终形成解决方案的。这种系统性的思维训练,恰恰是我们当下教育所亟需的。书中的语言通俗易懂,图片丰富,即使是没有STEM教育背景的家长,也能轻松理解其中的精髓,并从中获得启发,尝试在家中与孩子一起进行类似的科学探索活动。这不仅仅是一本书,更像是一扇窗,让我们得以窥见美国小学STEM教育的真实面貌,感受那份鼓励创新、激发兴趣的教育力量。

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