【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 進(jìn)行復(fù)雜建模與計(jì)算的能力，從而支持深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。 三、 STEM課程與中小學(xué)科學(xué)課程創(chuàng)新 STEM課程的跨學(xué)科整合模式 STEM 教育的課程設(shè)計(jì)應(yīng)該使用?整合的 (integrated) 課程設(shè)計(jì)模式?，即將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等整合在一起，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和對(duì)學(xué)科之間關(guān)系的關(guān)注。 (一 ) 跨學(xué)科整合的模式 針對(duì) STEM 教育整合的課程設(shè)計(jì)，美國(guó)馬里蘭大學(xué)赫希巴奇(Herschbach， 2023) 提出兩種最基本的課程模式 :相關(guān)課程 (the correlated curriculum)模式和廣域課程 (the broad fields urriculum)模式。相關(guān)課程模式將各科目仍保留為獨(dú)立學(xué)科，但各科目教學(xué)內(nèi)容的安排注重彼此間的聯(lián)系。 廣域課程模式則取消了學(xué)科間的界限，將所有學(xué)科內(nèi)容整合到新的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。 STEM 教育的廣域課程模式不再?gòu)?qiáng)調(diào)物理、化學(xué)甚至科學(xué)作為獨(dú)立的學(xué)科存在，而是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等內(nèi)容整合起來(lái)，形成結(jié)構(gòu)化的課程結(jié)構(gòu)。赫希巴奇指出，最常用的整合方式是通過(guò)活動(dòng) (activities) 形成連貫、有組織的課程結(jié)構(gòu) (見(jiàn)圖 1)。 (二 ) 跨學(xué)科整合的基本取向 如何將四門(mén)獨(dú)立學(xué)科知識(shí)緊密關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)整合，有三種取向 : 1． 學(xué)科知識(shí)整合取向 分析各學(xué)科最基本的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，找到不同學(xué)科知識(shí)點(diǎn)之間的連接點(diǎn)與整合點(diǎn)，將分散的課程知識(shí)按跨學(xué)科的問(wèn)題邏輯結(jié)構(gòu)化。將各學(xué)科內(nèi)容改造成以問(wèn)題為核心的課程組織，通過(guò)序列化的問(wèn)題有機(jī)串接起各學(xué)科知識(shí)，使課程要素形成有機(jī)聯(lián)系和有機(jī)結(jié)構(gòu)。 知識(shí)整合取向模式一般采用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)模式。 2． 生活經(jīng)驗(yàn)整合取向 注重知識(shí)的社會(huì)功能，也就是基于學(xué)習(xí)者的需求，以第三次工業(yè)革命為代表的知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)所必須的知識(shí)與技能為核心整合多學(xué)科知識(shí)，然后以項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施為載體，將學(xué)術(shù)性的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為可解決實(shí)際問(wèn)題的生活性知識(shí)。 生活經(jīng)驗(yàn)與社會(huì)取向課程整合模式一般采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式 (project based learning) 3． 學(xué)習(xí)者中心整合取向 這種模式不強(qiáng)調(diào)由教師預(yù)設(shè)問(wèn)題或項(xiàng)目，而由學(xué)習(xí)者個(gè)體或小組調(diào)查、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。它不僅強(qiáng)調(diào)解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)，還強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的創(chuàng)新能力，是一種依據(jù)學(xué)習(xí)者需求，以學(xué)習(xí)者生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)尋找各學(xué)科整合點(diǎn)的模式。 學(xué)習(xí)者中心取向整合模式采用學(xué)生主導(dǎo)項(xiàng)目的方式，學(xué)生以個(gè)人或小組為單位提出任務(wù)，任務(wù)內(nèi)容需要學(xué)習(xí)并運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)。 STEM 項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式 (見(jiàn)圖 2) 1)教學(xué)目標(biāo) 。2)學(xué)習(xí)者特征 。3)跨學(xué)科知識(shí)地圖 (學(xué)習(xí)內(nèi)容 )。 STEM 教育強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)要完成真實(shí)情境中的任務(wù)，而要確保任務(wù)中包含教學(xué)目標(biāo)，就需要對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深入分析，明確所需學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容、知識(shí)內(nèi)容間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和知識(shí)內(nèi)容的類(lèi)型。這可以通過(guò)繪制學(xué)習(xí)內(nèi)容的知識(shí)地圖，展示跨學(xué)科知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，為整個(gè)課程知識(shí)均衡覆蓋提供基礎(chǔ)。 2． 學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)任務(wù)是整個(gè) STEM教學(xué)設(shè)計(jì)模式的核心和立足點(diǎn)。 STEM教學(xué)是基于現(xiàn)實(shí)情境的，需要學(xué)習(xí)者置身于真實(shí)、非良構(gòu)的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)可以是問(wèn)題或項(xiàng)目 :它們均代表連續(xù)性的復(fù)雜問(wèn)題，并要求學(xué)習(xí)者采取主動(dòng)、建構(gòu)、真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)方式。 STEM 教學(xué)要基于前面的教學(xué)分析結(jié)果，對(duì)學(xué)習(xí)情境進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得學(xué)習(xí)問(wèn)題能夠與真實(shí)學(xué)習(xí)情境相融合，不處于分離或勉強(qiáng)合成的狀態(tài)。 3． 工具與資源設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境和豐富的學(xué)習(xí)資源與工具是 STEM教學(xué)設(shè)計(jì)必不可少的環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)主要包括教學(xué)中需要用到的設(shè)備、器材和各種信息化工具。 學(xué)習(xí)資源方面教師需要設(shè)計(jì) :1)了解有關(guān)學(xué)習(xí)問(wèn)題的詳細(xì)信息和必要的預(yù)備知識(shí) 。2)學(xué)生在解決學(xué)習(xí)問(wèn)題過(guò)程中可能需要查閱的信息 。3)強(qiáng)化練習(xí)材料。 4． 學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì) STEM 教師既需要保持對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的控制、管理、幫助和指導(dǎo)，又需要從課堂主角變?yōu)槟缓髮?dǎo)演，成為學(xué)生意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者。 針對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決過(guò)程中可能遇到的困難，教師提供起支撐、承載、聯(lián)結(jié)等作用的支架，是確保學(xué)生在最臨近發(fā)展區(qū)內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)并解決問(wèn)題的關(guān)鍵。 典型的支架包括 :情境型支架，設(shè)置情境幫助進(jìn)入學(xué)習(xí) 。問(wèn)題型支架，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引發(fā)思維 。實(shí)驗(yàn)型支架，演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)等 。信息型支架，包括教師已有知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)知識(shí) 、材料等 。知識(shí)型支架，主要是提供評(píng)價(jià)和產(chǎn)生新的經(jīng)驗(yàn)和信息的框架 。程序型支架，是指做事的順序 。策略型支架，指在不同教學(xué)條件下，為達(dá)到不同教學(xué)效果所采用的手段和謀略 。范例型支架指典型事例和范例 。訓(xùn)練性支架指通過(guò)指導(dǎo)和練習(xí)強(qiáng)化學(xué)生認(rèn)知理解，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力。 5． 學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì) 學(xué)生是在完成 STEM教育項(xiàng)目過(guò)程中獲取知識(shí)、認(rèn)識(shí)客觀(guān)世界的，認(rèn)知與學(xué)習(xí)發(fā)生在完成任務(wù)和解決問(wèn)題的過(guò)程中，是通過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)這一中介體完成的。 STEM 學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境靈活選擇和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)參與活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。 6． 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì) 教學(xué)評(píng)價(jià)包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。 形成性評(píng)價(jià)偏向于使用量表、行為觀(guān)察和知識(shí)測(cè)驗(yàn)等形式了解階段性的教學(xué)成果和存在問(wèn)題，及時(shí)對(duì)教學(xué)實(shí)施方案進(jìn)行修改、完善。 總結(jié)性評(píng)價(jià)一般安排在教學(xué)活動(dòng)告一段落后，為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果是否達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行的評(píng)價(jià)。 7． 總結(jié)與強(qiáng)化練習(xí) 項(xiàng)目結(jié)束后需要適時(shí)進(jìn)行教學(xué)總結(jié)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者將零散的知識(shí)系統(tǒng)化。教學(xué)總結(jié)可以由教師獨(dú)立進(jìn)行，也可以采取教師指導(dǎo)下學(xué)生小組合作匯報(bào)等形式進(jìn)行。 完成教學(xué)總結(jié)后，教師應(yīng)根據(jù)小組評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)結(jié)果，為學(xué)生設(shè)計(jì)一套可供選擇并有針對(duì)性的補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料和強(qiáng)化練習(xí)。 8． 項(xiàng)目方案試用與改進(jìn) 項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，一方面要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)施，確保教學(xué)方案的執(zhí)行 。另一方面，要根據(jù)現(xiàn)實(shí)教學(xué)條件和形成性評(píng)價(jià)的結(jié)果不斷修訂設(shè)計(jì)方案，保證靈活性。 四、從 STEM教育到 STEAM教育 STEAM 教育用跨學(xué)科的方法教授科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)方面的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)不斷更新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和快速變化的社會(huì)生活。 STEAM 教育的理念可以概括為 : 以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)工程和藝術(shù)解讀科學(xué)和技術(shù)。 STEAM 教育支持學(xué)