基于STEM理念的5E教學(xué)模式設(shè)計(jì)

1、基于stem理念的5e教學(xué)模式設(shè)計(jì)stem教育被稱為“元學(xué)科”，是科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）、數(shù)學(xué) （mathematics）的簡(jiǎn)稱，后來又增補(bǔ)了藝術(shù)（art），旨在將多學(xué)科進(jìn)行交叉融合，以培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思 維。具體來說，科學(xué)試圖通過獲得實(shí)證經(jīng)驗(yàn)，來理解自然世界；技術(shù)源于工程設(shè)計(jì)，以滲入工程理念；工 程結(jié)合科學(xué)與數(shù)學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)產(chǎn)品；數(shù)學(xué)通過邏輯計(jì)算與證明，來解釋事物的關(guān)系模式；藝術(shù)則強(qiáng)調(diào)工藝設(shè) 計(jì)與創(chuàng)造帶來的價(jià)值。有別于傳統(tǒng)學(xué)科對(duì)思維的禁錮，stem 教育注重形成實(shí)踐性較強(qiáng)的跨學(xué)科思維理念， 意在培養(yǎng)學(xué)生具備各學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)能力和綜合運(yùn)

2、用能力，以支撐未來的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。一 stem教育的特征融合的stem 教育具備新的核心特征:跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、 實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性等。(一) 跨學(xué)科教育工作者在 stem 教育中，不再將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科或者過于關(guān)注學(xué)科界限，而是將重心放在 特定問題上，強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從 多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的教育目標(biāo)。(二) 趣味性stem 教育在實(shí)施過程中要把多學(xué)科知識(shí)融于有趣、具有挑戰(zhàn)性、與學(xué)生生活相關(guān)的問題中，問題和活 動(dòng)的設(shè)計(jì)要能激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，問題的解決要能讓

3、學(xué)生有成就感，因此需有趣味性。stem 教育 強(qiáng)調(diào)分享、創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生體驗(yàn)和獲得分享中的快樂感與創(chuàng)造中的成就感。(三) 體驗(yàn)性stem 教育不僅主張通過自學(xué)或教師講授習(xí)得抽象知識(shí)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，參與學(xué)習(xí)過程。stem 提供了學(xué)生動(dòng)手做的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界問題，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、 發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。因此，stem 教育具有體驗(yàn)性特征，學(xué)生在參與、體驗(yàn)獲得知識(shí)的過程中，不僅獲 得結(jié)果性知識(shí)，還習(xí)得蘊(yùn)含在項(xiàng)目問題解決過程中的過程性知識(shí)。(四) 情境性stem 教育具有情境性特征，它不是教授學(xué)生孤立、抽象的學(xué)科知識(shí)，而強(qiáng)調(diào)把知識(shí)還原于豐富的生活， 結(jié)合生活

4、中有趣、挑戰(zhàn)的問題，通過學(xué)生的問題解決完成教學(xué)。stem 教育強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生獲得將知識(shí)進(jìn)行情境 化應(yīng)用的能力，同時(shí)能夠理解和辨識(shí)不同情境的知識(shí)表現(xiàn)，即能夠根據(jù)知識(shí)所處背景信息聯(lián)系上下文辨識(shí) 問題本質(zhì)并靈活解決問題。stem教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)是學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)環(huán)境互動(dòng)建構(gòu)的產(chǎn)物，而非來自于外部的 灌輸。(五) 協(xié)作性stem 教育具有協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)在群體協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)，進(jìn)行群體性知識(shí)建構(gòu)。stem 教育中 的問題往往是真實(shí)的，真實(shí)任務(wù)的解決離不開其他同學(xué)、教師或?qū)＜业暮献鳌Ｔ谕瓿扇蝿?wù)的過程中，學(xué)生 需要與他人交流和討論。(六) 設(shè)計(jì)性stem 教育要求學(xué)習(xí)產(chǎn)出環(huán)節(jié)包含設(shè)計(jì)作品，通過設(shè)計(jì)促進(jìn)知識(shí)的融合

5、與遷移運(yùn)用，通過作品外化學(xué)習(xí) 的結(jié)果、外顯習(xí)得的知識(shí)和能力。設(shè)計(jì)出創(chuàng)意作品是獲得成就感的重要方式，也是維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、 保持學(xué)習(xí)好奇心的重要途徑。因此，設(shè)計(jì)是stem教育取得成功的關(guān)鍵因素。二 面向 stem 教育的 5e 探究式教學(xué)模式5e教學(xué)模式是一種基于建構(gòu)主義的探究式教學(xué)模式。該模式由美國(guó)的生物學(xué)課程研究會(huì)（biological sciences curriculum study，bscs）在 atkin-karplus 學(xué)習(xí)環(huán)的基礎(chǔ)上提出，包含參與（engage）、探究 （explore）、解釋（explain）、精致（elaborate）和評(píng)價(jià)（evaluate）五個(gè)環(huán)節(jié)。本研

6、究將該模式置于 stem教育背景下，設(shè)計(jì)了面向 stem 教育的 5e 教學(xué)流程，如圖 1 所示。圖 1 面向 stem 教育的 5e 教學(xué)流程1 參與：又稱“引入”，是學(xué)生對(duì) stem 情境的初體驗(yàn)環(huán)節(jié)。課前，stem 教師了解學(xué)生對(duì)于新學(xué)任務(wù) 的前概念；課中，教師將學(xué)生引入 stem 項(xiàng)目所創(chuàng)設(shè)的情境中，并以問題為導(dǎo)向，將 stem 課程內(nèi)容置于 有意義的活動(dòng)、生活實(shí)例中，促使學(xué)生思考并引發(fā)新舊概念的認(rèn)知沖突，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究意識(shí)。 該環(huán)節(jié)可以通過觀看視頻、頭腦風(fēng)暴、實(shí)地考察等活動(dòng)進(jìn)行。2 探究：是5e教學(xué)模式的中心環(huán)節(jié)。探究就是問題解決的過程，需要學(xué)生敢于提出質(zhì)疑并逐步激發(fā)探 究思

7、維，構(gòu)建對(duì)新概念的認(rèn)知。學(xué)生是探究活動(dòng)的主體，采取自主、合作探究的方式參與，通過觀察描述、 比較分類、交流討論等形式建立事物之間的聯(lián)系；教師是探究活動(dòng)的主導(dǎo)，運(yùn)用 stem 知識(shí)進(jìn)行啟發(fā)式教 學(xué)，對(duì)學(xué)生給予個(gè)性化指導(dǎo)，并提供“支架式”支持。此階段是引發(fā) stem 創(chuàng)新思維的開端，注重培養(yǎng)學(xué) 生的高階思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，以促進(jìn)其知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的建構(gòu)和技能技巧的掌握。3 解釋：是 stem 新概念的生成環(huán)節(jié)。解釋即揭示探究的意義，學(xué)生完成探究后通過師生答疑、演講 辯論、虛擬演示等方式展示方案由于探究問題具有開放性，故所得方案也將具有多樣性。教師通過播 放視頻、多媒體虛擬演示、提示討論等方式對(duì)方案進(jìn)行

8、解釋或補(bǔ)充，在闡釋概念時(shí)注重強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的整 合，以培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科素養(yǎng)、問題解決能力和創(chuàng)新能力。4 精致：是對(duì)新概念的遷移運(yùn)用。stem 教師啟發(fā)學(xué)生利用新概念解決具有關(guān)聯(lián)性的新問題或新現(xiàn)象， 并給予適當(dāng)?shù)乃伎紩r(shí)間和空間，引導(dǎo)學(xué)生通過參與討論、協(xié)作交流進(jìn)行總結(jié)歸納這是一個(gè)對(duì)新概念不 斷精致化的過程，能促進(jìn) stem 跨學(xué)科知識(shí)的遷移運(yùn)用。此后，教師再行安排探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生不斷內(nèi) 化新知識(shí)，并培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、問題探究和科學(xué)創(chuàng)新的能力，不斷提升stem 綜合素養(yǎng)。5 評(píng)價(jià)：貫穿于整個(gè)教學(xué)過程。stem 教育的評(píng)價(jià)具有多樣化特征，不僅包括學(xué)生學(xué)習(xí)反饋、探究積極 性等課堂評(píng)價(jià)，還包括教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)與互評(píng)。此階段也可由師生共同開