STEM教育的教學法案例(一)

2021-01-15 澎湃新聞
STEM教育的教學法案例（一）

2020-12-14 16:00 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

【專欄作者】

向世清

博士，中國科學院上海光學精密機械研究所研究員。長期從事雷射物理與工程技術的前沿研發，是參與產業經濟戰略與決策諮詢、基礎教育改革諮詢、科技創新中心發展戰略設計等多領域戰略專家，也是上海市最為活躍的科技創新教育專家之一。

為了大家能夠更好地體會九步法和加深對其的理解和應用，採用一個與九步法直接對照說明的清晰案例過程是最好的方式。所以，我們首先認識一下九步法框架（如圖1）。

▲圖1 STEM教學所遵循的基本方式與過程——九步法

以下典型案例的敘述便是直接對照這一確定的框架，清晰但簡明扼要地給出教學設計和過程。這裡要特別說明，在學習這些案例時，請大家更為側重關注方法步驟的一一對照，並在有疑問和困惑的時候返回去再讀我們前面各講所解讀的各步驟的對應內容。

也特別強調，這裡給出案例的最主要目的，更是想以具體的內容但從不同的另外角度，進一步促進大家對STEM教學過程的熟悉和理解，使大家可自己「依葫蘆畫瓢」式地設計自己的教學方案。

所以，請大家更為注重方法論，以掌握方法為第一目的，而不是只關注案例本身的具體內容。因為就算是會了這幾個案例，也不一定能實現真正的學會和掌握。我們要的是舉一反三和觸類旁通，最後實現一會百會。

大家也還要建立一個概念，這裡即將給出的所謂幾種不同的案例類型，主要是指的針對問題或主題的類型，這是以便大家在自己的教學方案設計中更好地掌握不同類型教學情況下的應對策略和方法。

案例類型一

知識概念學習型

知識概念是在教育中最為基本的逐漸遞進的教學內容，這在各個學科的知識教學中都是一樣的要求。學生在學習過程中，經過學習前人對自然界和社會中的各種事物、現象的認知性總結提煉所形成的各種描述性和界定性的概念，就能夠逐漸建立起單個學科乃至眾多學科的知識體系，然後一邊循序漸進，一邊建立知識之間的聯繫並融會貫通，直至慢慢建立其個人的知識總集，然後再應用和實踐中進一步增進、拓展和創新知識。

所以，我們首先給出一個基於概念學習的案例。為了特別典型化，這裡我們選擇浮力的概念設計第一個教學案例。也為了更多的導師或教師可以在不同知識程度水平上都能理解案例，這裡特別選擇簡單水平能級、直接針對小學生高年級學習的教案予以呈現。

浮力是一個物理學的知識概念，也是一個生活中最為常見的現象（如圖2）。所以選擇浮力作為案例對於絕大多數教師而言，都可以很容易理解，就算不教物理，也是很容易得到認識的。

▲圖2 基於STEM教學九步法設計浮力概念教學案例

凡是學過物理的人，甚至只要是有一定知識及生活常識的人，都知道浸在流體內的物體受到流體豎直向上託起的作用力叫作浮力。雖然這看起來極其簡單，但這是對成年人而言。對於一個剛剛開始接觸到浮力的初學者小學生或孩子，要想讓其更為準確地學到、理解和掌握這個概念，其實存在著難度，也存在著更好的入門教學方式和過程選擇。

我們現在經常發現，常見的書本式物理課中的教學效果都不理想，很多學生最後是「知其然而不知其所以然」，能記住概念，能考高分，但卻可能一輩子沒有真正理解其概念的準確意義和內涵。

那麼，STEM教育怎麼實現這個概念的教學並突破認知難題呢？以下，我們按照九步法簡明地給出「教案」，見表1。

總體來說，對於概念的教學設計，應圍繞概念的各種生活應用內涵與延伸展開。其中，對於前人在科技發展中如何提出概念等過程應該加以引導學習。過程中更應該特別注意以合適的實驗或實踐方案承載概念的教學。教師的作用必須按照前述各階段要求，最終予以優化實施。最後特別強調，概念的理解是無止境的，因此教學設計中的時間概念要儘可能放寬，不必按照當前教學進度方式考慮和要求。

（來源：《中國科技教育》2020年第7期「專欄」欄目，作者向世清，有刪減。中國青輔協會員可點擊「閱讀原文」登錄雜誌官網免費瀏覽全文。）

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原標題：《STEM教育的教學法案例（一）》

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