基于STEM整合教育理念的课堂教学研究.docx

2021 年第 10 期
第 37 卷
(总第 490 期)

吉林省教育学院学报
JOURNAL OF EDUCATIONAL INSTITUTE OF JILIN PROVINCE

No. 10, 2021 Vol.37
Total No.490

43

基于 STEM 整合教育理念的课堂教学研究

郭 伟 1，徐飞飞 2，张 宇 3

(1. 吉林省教育学院， 吉林 长春 130022；2. 长春南湖实验中学， 吉林 长春 130022；
3. 长春吉大附中力旺实验小学， 吉林 长春 130031)

摘要：整合已在高尖端技术的研究领域以及日益智能化的生活中变得越发普及， 我国也意识到了中小学的跨学科整合教 育对打造创新型社会的重要性。 STEM 整合教育不仅有助于培养科学和技术人才， 还能培养学生的批判性思考、 创造性思维、 高阶思维、 STEM 思维以及学生毅力、 学习力、全球胜任力和责任担当等能力。 明确 STEM 整合教育的本质、 目标和成果， 确定 整合的领域和方法， 同时随着 STEM 教学设计的深入研究， 教师的课堂教学和学生的学习方式变得更有深度。
关键词：整合教育；课堂教学研究； 整合教学策略
doi：10. 16083/ki. 16711580.2021. 10.011
中图分类号：G622 文献标识码：A 文章编号：1671— 1580(2021)10—0043—06

STEM(Science，Technology，Engineering，Math ematics)整合教育是关于学生积极参与、 基于项目 的跨学科学习， 它运用了科学探究和工程设计过 程，通过团队合作解决实际问题， 它连接抽象知识 与学生的生活， 整合学习的过程和内容。 它包括一 系列不同的学习体验， 涉及一定程度的内在联系， 不局限于四门各自独立的学科， 而是更关注其整合 的意义和价值。 [1] 而 STEM 理念和实践的整合可以 增强对学科间概念的整合、 获得工程和技术知识、 促进对学生学习兴趣的培养。 科学新教材基于核心 概念和学习进阶理论进行编写， 部分教学内容实现 科学、技术与工程等知识的整合， 促进了学生参与 工程实践和对重要科学原理的深入探索， 发展了学 生对跨学科知识的深度学习与理解。 科学学科新一 轮变革将聚焦于科学课程、 教学与学习方式的变 化，最大化地提升学生的科学素养。
一、STEM 整合教育现状
( 一 )国内 STEM 整合教育现状
2021 年新课程标准要求每门课程花 10% 的时 间开展跨学科教育， 加强学科内知识整合， 强化学 科实践。2017 年制定的《义务教育小学科学课程标 准》倡导跨学科整合的学习方式， 并在教学实践中


尝试 STEM 教育。同年，中国教育科学研究院撰写的 《中国 STEM 教育白皮书》 阐述了中国发展 STEM 教育的背景， 全面分析了我国 STEM 教育的发展成 果及问题与挑战， 提出了“中国 STEM 教育 2029 创 新行动计划”以及具体的行动方案， 整合科研机构、 企业、社区和学校等社会资源创建 STEM 教育生态 系统。余胜泉等人介绍了两种跨学科整合模式， 即 相关课程、 广域课程， 同时分析了三种跨学科整合 的取向： 学科知识整合取向、 生活经验整合取向、 学 习者中心整合取向， 并提出了跨学科整合的项目设 计模式。 [2]李春密从横向和纵向两个维度对各国在 整合课程方面的特色和趋势做了比较研究。 [3]唐小 唯提出科—工整合是最符合我国科学教育发展需 要的 STEM 整合类型， 即注重教学实施中科学探究 与工程设计的有机结合。 [4]郭玉英提到实现科学课 程整合首先应围绕大概念组织知识内容， 建构统一 的概念体系， 在此基础上设计合理的学习进阶， 以 促进学生科学素养的连贯发展。 [5]
(二)国外 STEM 整合教育现状
2013 年 全 球 STEMX 教 育 大 会 上 多 次 提 到 STEAM，这里的 X 代表着计算思维、计算机科学、调 查研究、创造与革新及 21 世纪的知识与技能。 2014

收稿日期： 2021—08—25
基金项目： 中国 STEM 教育 2029 行动计划“小学科学教学中落实 STEM 教育的策略研究”(2019STEM152)。
作者简介：郭 伟(1987— )，男，吉林蛟河人，吉林省教育学院， 一级教师，博士。研究方向：课程与教学论。
徐飞飞(1985— )，女，吉林长春人，长春南湖实验中学， 硕士。研究方向：化学教育。
张 宇(1992— )，女，山东日照人，长春吉大附中力旺实验小学， 二级教师，硕士。研究方向：材料物理与化学。

年美国科学教育委员会发布的《K12 年级 STEM 整 合教育现状、前景和研究议程》对美国 STEM 整合教 育实施提出了建议。 [6]2015 年奥巴马签署的《STEM 教育法》将计算机学科整合到 STEM 教育中。随后， 美国研究所与美国教育部发布《STEM 2026：教育创 新愿景》，指出要打破 STEM 学科间以及与其他非 STEM 学科间的分界线， 将跨学科的学习方式整合 到 P12 课程中， 并且整合科研院所、 大学、企业、 图 书馆等资源打造网络化和参与度高的 STEM 教育实 践社区。 2017 年，美国 STEM 教育峰会提出以化学 学科为核心的整合式 STEM 课程开发模式， 通过工 程设计实现 STEM 跨学科整合， 构建整合式 STEM 教学层级量表， 从学习目标整合、 STEM 概念和技 能、学科内容知识、学习成果等维度将 STEM 整合分 为探索性整合、 发展性整合和完成性整合三个层 次。《加拿大科学教育共同框架》 将科学与技术、 社 会和环境相联系与整合， 同时以“共通概念”整合学 科间的概念体系。 法国倡导主题整合引领教学内 容，芬兰的《核心课程标准》将所有学科以课题的形 式整合。
二、STEM 整合教育研究框架
STEM 整合教育研究框架聚焦三个方面 —— 目 标、成果、整合本质， 每个方面都有独特的内容， 但 在实践中它们是相互依存的。
( 一 )STEM 整合教育的目标
1．学生目标
STEM 整合教育的目标为培养学生的 STEM 素 养和 21 世纪能力， 这些能力是认知能力、 人际能力 和内在能力的整合， 可以支持学生更深层次的学习 和知识迁移。 认知能力包括批判性思维和创新能 力；人际能力包括沟通、 协作和责任担当能力； 内在 能力包括灵活性、主动性和元认知。另外 STEM 整合 教育的目标还有培养具备 STEM 能力的人才， 提高 学生对 STEM 学科的兴趣和参与度， 能够在 STEM 学科之间建立联系， 并利用这些联系改变学习的方 式，从而对核心概念或大概念深入理解， 形成比在 单个学科的边界内更完整、 范围更广的知识。
2．教师目标
STEM 整合教育的另一个目标是教师， 教师要 与特定课程相关的专业开展合适的教学教研活动。 这些课程的目标是增加教师的学科知识和教学内 容知识， 以及促使教师对学习与教学方式进行研 究。这些知识既与 STEM 学科相关，也与学科之间的 联系相关。 跨学科整合的教学模式至关重要， 因此 提高教育者在他们很少接触的学科上的教学技能

是必要的， 尤其是针对很少接触数学、 科学或工程 方面的校外教育者， 应适当开展整合课程 STEM 专 业发展项目。
(二)STEM 整合教育的本质
STEM 整合教育的本质是为解决实际问题而 让学生积极参与跨学科项目的合作式学习， 是将多 个学科的概念结合在一起， 把一个概念从一个主题 连接到另一个主题的实践， 或者结合科学探究和工 程 设 计 两 者 的 实 践。在 STEM 整 合 教 育 中，一 个 STEM 学科占主导地位， 是在一个内容领域中开发 学生的知识或技能， 其他学科的概念或实践通常是 为了支持或加深对目标学科的学习和理解。 影响 STEM 整合教育本质的重要因素是 STEM 整合方式 和突出 STEM 实践与否。
(三)STEM 整合教育的成果
STEM 整合教育的成果是知识和成就、 STEM 课程实施、 学习方式的转变与教学模式的确定、 STEM 学科间的转化理解能力。 它对于培养学生的 重要成果是知识和成就、21 世纪能力、STEM 课程学 习、STEM 兴趣、能够在 STEM 学科之间建立联系。 STEM 整合教育在教育者方面的成果是在恰当的教 学模式中实践、 增强教师 STEM 教育课堂实施能力 和教学内容知识。
三、STEM 整合教育的实施策略
实施 STEM 整合教育必须考虑施教时的教学方 法 与 策 略、学 习 方 式、评 价 与 教 学 等。课 堂 上 的 STEM 学习可以作为“元学科”，在这样的框架结构 下，课程在课堂的呈现以整合的方式推进， 促进了 学生对教学内容的深度理解以及科学素养的形成。
( 一 )多学科与 STEM 整合
1. 社会科与 STEM 整合
社会科在中小学的课程范围内包括心理学、 历 史、政治学等学科， 肩负着培养学生社会责任感、 社 会自豪感和民族教育的重担。 给学生提供跨学科整 合课程的学习体验时， 学生会投入到所有的学科内 容中， 他们的学习兴趣超越了学习单一学科时， 这 样 的 学 习 可 以 开 发 学 生 创 新 的 潜 力。社 会 科 与 STEM 整合教学是让学生获得概念性理解的教学， 注重设计学习体验， 教学设计要考虑学生的前概 念、兴趣、 最近发展区等。 跨学科整合的社会科— STEM 教育首先要有明确结果， 选择能够长期研究 的主题， 课程的设计者在不同科目的标准之间建立 联系，然后探究每一学科的标准和学习项目与所围 绕主题之间的联系。 其次，确定过程性学习的证据， 以具体可操作的项目评价计划开始， 注重形成性与

44
发展性评价， 使学生学习的潜力发展最大化。 再次， 选择合适的教学策略、 教学活动、 教学顺序和教学 资源。最后，要反复反思与行动， 鼓励学生用学到的 知识来解决现实生活中的真实问题， 同时反思自己 的学习过程。
2. 科学阅读和写作与 STEM 整合
科学阅读与写作是对科学研究的过程和结果 进行资料信息的处理、 记录和书写， 主要包括大量 研究内容的阅读， 研究计划、 实验记录、 实验报告、 科研论文的撰写， 因此为了提升学生的综合素养， 将科学阅读与写作纳入 STEM 学科是必不可少的。 科学阅读以及有创意的写作纳入 STEM 学习是有价 值的创新， 学生能够更好地深入学习和理解知识， 同时也能爱上写作， STEM 学科与创意写作的融合 培养， 能够造就有创造力的思考者、 问题解决者和 表达创新想法的发明者， 真正实现创新人才的落地 培养。把科学、工程、技术和数学学习与写作整合在 一起，可以打通不同学科的联系， 推动跨学科教学， 让探索发现成为学生学习的动力， 并培养学生深度 学习的习惯， 引导学生成为拥有创新思维， 又有一 定解决实际问题能力的人。
3. 计算机科学与 STEM 学习深度整合
STEM 整合教育需要新型技术的支撑， 编程与 人工智能教育的蓬勃发展为 STEM 教育的发展提供 了很好的契机， 人工智能是计算机科学的一个分 支，而 21 世纪核心素养包含数字信息与通信技术素 养，因此计算机科学与 STEM 学习深度整合是培养 学生跨学科综合素养的一种极佳方式。 而 STEM 整 合教育的两个目标人群是学生和教师， 构建基于人 工智能技术的 STEM 跨学科教育融合模式是未来的 一个重要的整合方向。
(二)STEM 知识、技能、态度与价值的整合
STEM 科目知识包括规律性知识、 跨学科知识、 综合实践知识， 技能包括认知和元认知技能， 社会 交际情感技能、 亲身实践技能。 态度价值包括拥有 实事求是的严谨态度、 尊重真理与客观规律、 独立 探索、勇于创新和质疑与批判、 平等合作。 将 STEM 知识、技能、态度价值整合并融入课堂可以培养学 生的 STEM 学科素养， 促使学生将这种能力变成一 种习惯，具备终身学习的能力。 STEM 教育不仅传授 STEM 科目知识， 还致力于培养批判性思考、 问题解 决、高阶思维、 设计和推理等技能， 并传授学习毅 力、适应性、团队合作、组织能力和责任担当等行为 能力， 同时帮助学生发展批判性思维技能和问题解
决技能。

(三)思维整合－STEM 思维的形成
教育要着重培养学生的思维能力， 因为思维能 力是学习能力的核心要素之一。 思维是人类用语言 或符号对客观世界发展的思考和表达过程， 人的思 维活动在思维情景、 思维对象、 思维内容、 思维形 式、思维结构、 思维过程等方面都要受到实践活动 的制约和影响。 科学思维指人脑对科学的现象、 研 究对象、过程等研究领域的内在规律及事物间的联 系和相互关系的间接概括反映。 工程思维是指人们 综合运用科学、 技术、社会、人文、管理科学等方面 知识在进行工程设计、 研究与建构实践过程中解决 工程实践问题时所形成的独特的系统思维方式。 技 术思维是人类采用综合分析、 抽象、形象思维的方 法， 通过对技术信息的反思处理与分析按照技术逻 辑的要求去解决技术问题的一种特有的思维活动。 数学思维是指对数学对象进行某种领悟和洞察的 思维， 用数学的观点去思考和解决问题。 计算思维 是有广泛价值的思维技能， 能帮助人们解决问题、 设计系统和理解人类行为， 使每个学习者都有能力 评估信息、 分析问题， 并通过适当使用数据和逻辑 思维制定解决方案。 思维整合致力于形成 STEM 思 维，STEM 思维是按一定的结构、 方法和程序将科学 思维、工程思维、 技术思维、 数学思维、 艺术思维等 结合起来从多层次、 多角度对要解决的实际问题进 行综合性思考的高阶思维。
(四)STEM 教育中教学方式的整合
STEM 课堂教学方式是当下教育研究的热点， STEM 教学重点在于培养学生的 STEM 思维能力， 引导学生学会批判质疑和创新发现。 与 STEM 教育 相匹配的教学方式是以学生为中心、 强调动手实 践、以科学探究和工程实践为基础。 在课堂教学方 面包含了多种教学方式， 例如以学生为中心的项目 学习、问题化学习、体验式和开放式的教学方式。
1. 基于问题学习的 STEM 教育
基于问题的学习是一种体验式教学策略， 鼓励 学生积极学习， 让他们参与到结构松散的问题中， 这些问题与他们在生活中遇到的情况相似， 并且可 能 有 多 种 解 决 问 题 的 方 案。将 问 题 学 习 整 合 到 STEM 教育中是一种很好的尝试， 它的中心特征是： 学生中心论、小组合作、教师角色作为引导者、 现实 问题作为学习的最核心焦点和刺激、 通过自主学习 获得新信息。
2. 基于项目学习的 STEM 教育
项目式学习是以学生为中心的合作性学习活
动，通过学生自主提出问题、 设计方案、 解决问题、

45
评价和反思这个探究过程解决多学科的有实际意 义的问题， 使学生更高效地理解学科知识， 并培养 学生的 21 世纪实际技能。基于项目学习的一般特征 包括主题引入、 任务确定、 调查研究、 资源收集、 搭 建脚手架、 团队合作、反思交流。基于项目的学习已 经实施很多年， 但是与中小学的 STEM 教育整合在 一起是新的尝试， 因此 STEM 项目教学法应运而生， STEM 项目教学由教师创设教学情境， 在教师的引 导下， 以学生为中心， 利用充足时间， 对于一个跨学 科项目， 由学生自己收集与处理信息、 设计方案、实 施项目及评价， 解决具有实际意义的问题。 它是以 STEM 项目问题的生成、 探究、解决、运用来培养学 生的创新精神和实践能力， 又以学生的发展为本， 形成学习共同体， 注重核心素养全面提升的一种探 究式、体验式、开放式教学模式。
(五)STEM 教育中学习方式的整合
将 STEM 与基于项目的学习整合后发展为基于 项目的 STEM 学习。基于项目的 STEM 学习是在有 明确目标的基础上， 把模糊的任务置于较为丰富的 学习情景下， 以学生为中心， 进行小组合作学习、 制 定项目的方案设计、 解决现实生活中的问题， 从而 考察学生对跨学科知识和概念的掌握以及利用知 识解决问题的能力。 基于项目的 STEM 学习也是一 种整合科学、技术、工程和数学的学习方式， 这种学 习方式要求学生有批判性的思维并且要善于分析 问题， 强化了更高水平的思维技能， 这种学习是一 种合作性的学习方式， 要求学生团队协作、 与同伴 沟通、合作解决问题。基于项目的 STEM 学习需要教 师创建丰富且真实的情景体验， 因此引入情境学习 与体验式学习也至关重要， 同时采用发现式学习也 是必须的。
(六)STEM 教育评价与教学的整合
在 STEM 项目学习的课堂中整合评价与教学非 常关键， 在课程设计中要清楚地说明教学标准， 使 评价和教学紧密交织在一起。 评价要和学习环境相 匹配，教师以自己学科领域的标准作为对学生期望 的基础， 然后发展出能够解决这些期望的 STEM 项
目学习环境。 对相同内容或标准的评价会因为发生 的学习是小组学习还是个人学习而不同， 所以教师 可以根据学习情况调整评价方法。 教师应利用多项 资源来评价学习， 不仅要包括传统类型的测验和测 试等评价形式， 也要包括面试、 观察、开放性问题、 标推化测试的分数。 教师也可以用评价量规来确定 学生的表现， 评估学生制作的手工制品， 并进一步
通过同伴评价来提供建设性的反馈与评价。 这些过

程会培养学生反思的思维技能， 并增强学生开发元 认知的知识和策略的意识。 使用形成性评价和发展 性评价能帮助学生开发学习的潜力， 培养学生在项
目教学中的批判性思维技能。 值得注意的是， 形成 性评价是一种为了促进学习而在教学中开展的评 估形式， 而不是对学习成就进行评估。 形成性评价 应该是教学必备的有机组成部分， 应该从始至终落 实到学习项目的过程中。
(七)STEM 与教育技术的整合
教育技术在 STEM 教育中占有重要的地位， 在 STEM 教育中使用技术， 学生能够发展技术素养、 获 得数据技能， 例如人工智能、 网络探究、社交媒体等 教学工具正在深度融入 STEM 课堂。使用建模工具 等计算机软件能帮助学生看到数据的变化， 扩展探 究学习的空间。 这些技术在教师专业发展活动和教 与学的过程中也该得到有效的利用， 如采用网络教 研形式促进省际教师之间的交流学习， 发展教师的 专业素养。 STEM 项目学习中使用的教育技术有四 种类型， 即探究、 沟通、建构和表达。 探究的技术支 持着搜索、 发现、收集、示范和分析数据； 沟通的技 术支持着展示、 语言、听觉等形式进行合作性工作； 建构的技术支持着建构新事物； 表达的技术支持着 通过特定形式将所得到的结果与他人分享。
将教育技术整合到 STEM 教育中可以采用 AS SURE 模式。ASSURE 模式包括分析学习者、 陈述目 标、选择方法和技术、 使用技术、 要求学习者参与、 评估和修改六个阶段。 即分析学习者的年龄、 社会 文化、技能、态度、兴趣、动机等， 在 STEM 教育结束 时明确期望学生取得的成果， 并有计划地运用教育 策略和技术， 为学生提供丰富的学习体验和社交互 动的机会， 利用评估结果帮助 STEM 项目学习取得 更好的设计和实施效果。
四、工程设计取向的 STEM 项目学习的教学设 计研究
将工程设计的思想整合到中小学 STEM 教育与 科学教育中， 提高了课堂所学内容在现实生活中的 实用性，形成深度学习。 以工程设计为基石的 STEM 项目学习借助工程设计过程， 将工程概念核心思想 和实践纳入课堂， 帮助教师讲解科学、 技术、数学和 工程等多个学科之间的相互依赖关系以及对社会 和自然的影响， 能真正实现学生对 STEM 概念的深 入学习， 体验广泛的 STEM 技能、问题和机会。 通过 模仿工程设计的过程实现课程的整合最为理想， 能 将 STEM 思维渗透到各个环节。 STEM 整合教育中
的工程设计环节要运用高阶思维， 在确定需求环节

46
会用到人性化思维， 在设计解决问题方案环节会用 到和创造性思维息息相关的 “头脑风暴”，在权衡利 弊环节需要用到分析性思维、 批判性思维等， 设计 过 程 是 系 统 的 和 迭 代 的。基 于 工 程 设 计 取 向的 STEM 项目学习的教学流程如下：
( 一 )情景创建
STEM 整合教育中的课程通常是通过基于问 题、项目或设计的任务来让学生参与解决真实世界 的问题。 教师在确立研究主题后给出模糊的任务， 让学生借助现代技术与网络资源自主收集相关信 息，提取关键有研究价值的学习内容， 再通过设计 引人注意的开场， 回顾以往的知识， 引出下一步的 学习。工程设计取向的 STEM 学习是在有明确目标 的基础上， 把模糊的任务置于较为丰富的与社会生 活相关的课堂环境下， 学生综合运用各学科知识解 决一个有趣而富有挑战的实际问题。
(二)确定问题和目标定义
学习挑战是由某种需要、 愿望或问题引发的。 学生课前使用计算机对确定的根本性问题进行资 料收集、阅读与信息整理， 确定问题的具体要求， 明 确安全和成本等限制性条件， 从而对合理的方案进 行定义。在跨学科的 STEM 项目学习上，教师要识别 科学、数学、工程与技术等学科在各个年级对应的 基础知识和技能标准， 重视学生知识与技能的习 得，进行学科内部和学科之间的无缝隙整合， 并将 教学评价与学习目标相结合。
(三)自主设计解决方案
教师让学生辨别问题时必须均衡多种不同的 因素，如成本、审美、材料、安全等制约因素和标准， 学生借助学习前对相关学习项目的信息搜集和调 查研究， 通过开展头脑风暴形成一些创新性的解决 问题的观点。 学生应该尽可能多地进行头脑风暴， 将问题分解成一个个小问题， 再对每个小问题进行 头脑风暴寻求解决方案。 教师要帮助学生把注意力 放在产生想法上， 不是关注他们的想法是否合适。 一旦形成了大量的可能解决问题的方案， 学生就开 始分析这些方案， 对每个方案是否满足设计纲要的 目标和限制条件进行评判， 使用系统的方法分析， 研究每一个方案的优势与缺陷。
(四)构建模型、测试与优化、展示与交流
在建立模型的环节中， 学生们一起将设计的方 案进行建模， 并在实际动手操作中发现问题、 解决 问题、收获知识。 学生利用数学知识和计算思维等 测试解决方案， 必要时可引入人工智能设备进行数
据分析和模拟， 判断解决方案是否合适。 学生在反

复的制作、 测试、优化中不断反思， 改进设计方案， 提升动手实践能力和批判性思维能力。 测试可以采 用“公平测试”的方法， 依次更改每一个独立因素。 工程设计过程具有反复性， 学生要有意识地对自己 的设计进行改良， 创作出最好的设计方案。 在整个 工程设计过程中， 教师都应该给学生提供与同学交 流测试结果的机会； 如果有可能， 还应该让他们与 更广的受众进行交流。 在“测试、评估和优化”环节， 学生应该分享自己的测试结果、 关系到改良设计方 案的决策以及支撑这些决策的证据。 最后， 教师还 应该给学生机会让他们展示自己的最终方案， 说明 方案成功的依据以及找到这个方案的途径。
(五)评价与反思
对学生在 STEM 项目学习中的表现进行评估是 通过多种方式实现的。 教师要对学生在项目中的表 现进行跟踪， 如设计过程的每一步应该达到的效 果、学生使用的方法、 成员对主题的理解与领悟等。 同时评价应更加注重学习过程中的生生之间互动 以及对学生思维发展方面展开批判性评价。 STEM 项目学习中的真实性评价是最有挑战性的评价方 式，评价内容与学生所学内容相吻合， 教师明确如 何评价， 何时去评价， 评价的对象是谁， 评价什么等 也是非常重要的。 [7]在评价形式上， 采用评价量规对 学生团队在学习具体内容和实践活动时概念生成 的成分进行评价， 通过合理评价让学生分享学习过 程，反思遇到的问题， 互学互教， 激发学生的创造性 和深层次的思考， 从而利于学习的拓展迁移。
五、对 STEM 整合教育实施的建议
整合可以改善学科的概念学习， 但效果不同， 这取决于整合的性质、 衡量的结果以及学生的原有 知识和经验。
( 一 )整合要适度
在 STEM 学科间建立联系， 需要以一种可测量 的、策略性的方式实施 STEM 整合教育，要以学生在 认知和学习上的利弊为依据， 注意 STEM 单个学科 中的学习目标和学习进程， 避免破坏学生对这些学 科的学习兴趣。 笔者主张借鉴新科学教材编写模 式，以所学科学知识和学生现有的工程技术知识整 合进行基于项目的 STEM 整合式学习。
(二)支持学生学习单个学科的知识
当学生不理解单个学科的相关概念时， 建立学 科间的联系就有困难。 同样在整合的情境中， 学生 不会自然地应用其学科知识， 对知识的理解以及知 识的迁移会感觉困难， 因此应当在实施 STEM 分科
教育同时适当实施 STEM 整合教育。 实施 STEM 整

47
合教育面临的挑战在于尽可能为学生提供超越分 科学习价值的时机、情境和目标。
(三)整合必须明确
学生对多个学科和单元内容间的整合不是自 发完成的， 不能假定学生自主完成学习目标和整合 目标， 一定要重视整合经验的课程教学设计， 为学 生在学科内和学科间获取知识和技能提供有目的 的和明确的支持， 即教育方案的设计者需要明确设 计 STEM 整合教育所要实现的目标， 实施后会产生 怎样的学习结果以及如何测量这些结果等。 促进 STEM 学习兴趣和有个性的自我发展是 STEM 整合 教育的重要潜在成果， 也被认为是学生继续参与 STEM 相关的活动的动力源泉。
(四)打造 STEM 整合教育实践的良好环境
标准、评价、教师支持这三个情境因素可能会 给实施 STEM 整合教育带来机遇和挑战。 课程标准 是一门课程的基本导向， STEM 课程标准在我国尚 处于起步阶段， 标准的制定要考虑的基本原则包括 学生积极参与的真实性任务， 支持概念性知识和推 理的研发， 在真实情景中应用知识， 并要考虑在发 展学科知识的同时支持学生在学科间建立联系， 让 整合对学习结果产生积极影响。 已有的评价倾向于 重视单科知识， 且只重视内容知识， 很少关注学科 中的实践和应用知识， 所以学生的技术和工程素养 和实践科学任务的情况也应纳入到考核范围之内。
教师对 STEM 整合教育也至关重要， 教学的有效性

的制约因素之一在于教师的知识储备， 教育者需要 知道如何提供教学支持以帮助学生认识学科间的 联系，以通过整合活动教学促进学生的能力发展。
(五)STEM 首要目标与次要目标整合
基于项目的 STEM 学习都开始于一个设计好的 有明确定义的结果， 也可以把它表定为首要目标。 首要目标与次要目标整合才能使学生得到发展。 正 是这种整合后的结果才是启动设计过程， 进行终结 性评价设计以及所有教学设计的基础。 次要目标也 是至关重要的， 因为它们定义了整合， 并且为基于 项目的学习提供了 STEM。
[参考文献]
[1]赵中建 . 基于项目的 STEM 学习[M] . 上海： 上海科技教育 出版社，2017.
[2]余胜泉 .STEM 教育理念与跨学科整合模式 [J] . 开放教育研 究，2015(04)．
[3]谢丽， 李春密 . 整合性 STEM 教育理念下的课程改革初探 [J] . 课程·教材·教法，2017(06)．
[4]唐小为，王唯真 . 整合 STEM 发展我国基础科学教育的有效 路径分析[J] . 教育研究，2014(09)．
[5]郭玉英， 姚建欣， 张静 . 整合与发展 ——科学课程中概念体 系的建构及其学习进阶[J] . 课程·教材·教法，2017(06)．
[6]赵中建 . 美国 STEM 教育政策进展 [M] . 上海： 上海科技教 育出版社， 2017.
[7]郭伟 . 基于项目的 STEM 学习与教学实践研究 [J] . 吉林教 育，2018(07) .
[责任编辑：韩 璐]

48

Classroom Teaching Research Based on the Concept of STEM Integrated Education

GUO Wei1 , XU FeiFei2 ,ZHANG Yu3
(1.Jilin Provincial Institute of Education, Changchun Jilin 130022,China 2.ChangChun NanHu Experimental Middle School, Chang chun Jilin 130022,China 3.United Experimental Primary School of AHSJU and Livon, Changchun Jilin 130031,China)

Abstract: Integration has become more and more popular in highly sophisticated technology research fields and increasingly intelligent life. China has also realized the importance of interdisciplinary integrated education in primary and secondary schools to create an innovative society. STEM integrated education not only helps to cultivate scientific and technical talents, but also cultivates students' ability in critical thinking, creative thinking, advanced thinking, STEM thinking, and students' perseverance, learning abili ty, global competence and responsibility. Clarify the essence, goals and achievements of STEM integrate education, determine the fields and methods of integration, in the meantime, with the indepth study of STEM teaching design based on engineering design concept, teachers' classroom teaching and students' learning methods will become more depth .
Key words: integrated education classroom teaching research integrated teaching strategy