基于STEM教育理念的小学科学课程整合盐田经验

2017年的《义务教育小学科学课程标准》及《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出倡导跨学科学习方式，而将STEM教育与科学课程相结合正是贯彻这一理念的有效途径。历经四年多，基于STEM教育理念的小学科学课程整合区域实践探索，通过顶层设计、机制建构，协调各方资源为区域学生综合素养发展助力。

一、背景

（一）背景与缘由

《义务教育科学课程标准（2022年版）》将技术与工程领域纳入课程内容，提出倡导跨学科学习方式，倡导教师开展STEM教育，要求教师在教学中突出强化教学实践环节，加强实践探究过程的指导，强调引导学生动手与动脑相结合，增强学生的问题意识，培养他们的创新精神和实践能力。围绕区域发展定位，盐田区政府出台《盐田区教育品质提升行动计划（2017-2019年）》，促进跨学科课程整合和项目式、主题式学习，尝试开展教师跨学科合作和跨学科任课实验。基于此，小学科学课程整合已成为区域教育改革和发展的内在需求。

（二）重点解决的问题

统揽国家教育发展大局，结合盐田区小学科学教育现状，围绕教育品质提升、全面发展学生的综合素养，我们重点解决了两个问题：

1.如何在小学科学课堂中结合STEM教育全面提高学生的综合素养？近年来，STEM教育理念在基础教育中被广泛应用。STEM教育是将原本分散的四门学科融合成一个新的整体，其中的数学教育发展已相对成熟，科学教育也在2017年发布课程标准后越来越受到重视，但工程教育与技术教育普及和发展相对滞后，尤其在小学阶段。STEM教育与小学科学课程两者都有趣味性、实践性、综合性等特点，依托国家教材和课程标准，如何对小学科学课程进行基于学科化的STEM教育整合，是我们要解决的核心问题。

2.如何构建STEM教育理念的科学课程整合实施模式？通过整体分析现阶段各区域科学课程整合现状，以国家课程为主体，利用项目化学习方式为载体，设计课程整合的教学组织方式，建立科学课程整合的应用案例库，并开展教育实践，是解决本问题的关键。

二、思路

（一）总体思路

基于技术工程和学习综合实践能力的重要性，结合STEM课程与小学科学课程开放性、实践性的特点，培养学生的综合应用能力。依托国家标准教材，以科学课作为课时载体，通过案例的开发与实践探索，我们建立了基于STEM教育理念的小学科学单元整合案例的开发与设计流程及教学过程设计与实施路径，促使学生主动探究，从而发现问题并解决问题。

（二）解决问题的理论依据

以皮亚杰为代表的建构主义学派提倡以学生为中心，学生的学习具有能动性的特点，知识的获得不是被动接受，而是学生在特定情境中，通过师生对话、小组协作等方式建构和生成的。STEM教育强调以跨学科融合的理念去探究实际生活中的问题，让学生在教师的指导下去自主感知事物关系，从而建构知识和技能，促进学生的综合素质发展。小学科学新课程标准倡导让学生主动参与、积极体验，经历科学探究的过程，获取科学知识，领悟科学思想，学会科学方法。由此，我们可以看出STEM教育与小学科学课程都有着建构主义的理论基础，二者存在共性，将两者融合是全面提高学生综合素养的重要途径之一。

（三）解决问题的过程

2018年，我们对五年级上册《运动和力》单元进行整合，以解决实际问题为核心，选取学生熟悉的玩具车，致力于设计一款行驶距离更远的车。整个探究过程运用了工程思维，同时结合过程性和终结性评价，引导学生发现并解决实际问题。此次单元整合的成功经验为后续区域推广打下了良好基础。

教研结合。在积累了一定理论和教学实践经验后，2020年笔者以课程整合为研究方向申报了2个省级专项课题。在省级课题的引领下，带动了区内教师积极参与，到目前为止，共成功申报1个市级课题，6个区级课题。

模式建构。基于三维视角（即学科、情境、生活）开发单元整合案例，针对性提供方法指引，搭建实施路径，建立保障机制，并深化推广。在专家的引领下，及时总结实践经验，形成可复制、易操作的模型，以点到面、逐步扩充，打造区域小学科学特色品牌。

（四）解决问题的方法

1.树立理念。逐步树立STEM教育与科学课程融合的理念，不断提升师生践行理念过程中的获得感，认同理念的积极价值，促进理念落地。

2.课题引领。在课题引领下，不断提升区域单元整合案例开发的深度和广度，交流分享促进互学互鉴，多方协调打造区域整体联动。

3.建立机制。以政策文件、师资培训、评价导入为保障，通过课题组、教科院、学校等多方配合，将课程整合落实在课堂和实践中。

三、成果

近年来，我区在STEM教育理念的单元整合方面取得了显著成果。以盐田区庚子革命首义中山纪念学校为例，该校通过教科版四年级上册《声音》单元的整合，实施了合奏《小星星变奏曲》，设计制作小乐器的教学活动，从而解读了案例的开发与设计流程，以及实施路径。

（一）单元整合案例的开发与设计流程

单元整合是将某一单元的教学内容进行整理、重新编排，围绕一个核心驱动问题，以完成一个项目的形式，将散落在不同课时的具体知识与技能以最优的方式综合，使学生在解决真实问题中“水到渠成”地学习，获取相应的知识技能，在经历工程设计的过程中建立工程思维（图1）。

1.选择合适的单元

所选单元应具备技术工程的可开发性和实践性。因此，要进行单元整合，先要对教科书各大领域整体的编排特点、该单元的性质与地位以及学生目前的知识能力水平进行分析，研读并梳理各课时内容之间的逻辑关系，评估该单元是否适合且有必要进行整合，而不是强行整合，违背单元整合的初衷。

2.梳理课程目标

课程目标是在整个案例中最重要、最核心的部分，清晰、准确的目标能有效指导后续活动的开展。在设置课程目标时，笔者有以下几点建议：

（1）以科学学科为核心，多学科目标并行

课程目标设计应先围绕《义务教育小学科学课程标准》对该单元的要求予以开展，重点体现以科学学科为核心的课程目标。同时，还要关注本课程涉及的其他学科、学习能力、操作能力等跨学科目标设计，寻找不同学科与科学学科之间的联系，使学生通过课程学习后，能将不同学科的知识联系起来，形成一个立体的、多学科的知识结构网，而不是提到声音只能想到与科学相关的内容。

（2）聚焦培养关键能力，注重发展工程思维

《关于深化教育体制机制改革的意见》中指出，在培养学生基础知识和基本技能的过程中，要强化学生关键能力的培养，而项目式学习就是一种培养关键能力的良好途径。因此，在设置目标时，我们应把关键能力的培养加入课程目标中。

3.提出核心驱动问题

在选择核心驱动问题时，先要了解问题的理论性和实践性，评估该问题是否能使学生主动且有效地建构本单元的知识与技能，否则实践（解决问题）将会与理论（学习单元知识与技能）相分离，使得教学效果大打折扣。另外，要把握好核心驱动问题的指向性和劣构性。核心驱动问题的表述要清晰地指向最终产品（作品）及附加要求，让学生有方向地进行思考和设计，避免思维过于发散，导致效率低、产品偏离要求等问题的出现。

4.分解形成若干子问题

学会分解问题是计算思维的体现，是一种高效解决问题的方法。因此，教师可以“头脑风暴”的形式，引导学生运用这样的计算思维，抓住问题本质要求和关键进行拆分，将复杂的问题分解成一个个小但能被解决的子问题，列出子问题清单，并形成解决问题的步骤。但在单元整合案例开发与设计时，教师要先对问题进行分解，尽可能多地罗列出子问题，以备补充学生没有思考到的问题。

5.建立相关活动

根据预设的子问题清单，建立相对应的学习活动，以探究过程形成执行方案，使学生有依据、有顺序地进行学习。在设计活动中，可能需要其他学科知识与技能的补充，教师应及时予以更新，以完善课程目标。最终，学生将通过解决子问题，习得该单元教学内容。

6.设置评价

设计评价主要由总结性评价与过程性评价相结合，在设置过程中，我们应注意以下几点：

（1）评价主体多元化

基于STEM教育理念的单元整合课程开发涉及到多学科教师的共同合作。同时教学活动又是师生、生生的双边活动，因此在评价过程中，不仅要协同各学科教师进行评价，还要充分考虑学生的课程实施主体性，注重学生自评与互评的设置。

（2）围绕目标促发展

应围绕教学目标及活动设置有可观察、有针对性的评价标准。同时，评价的目的是促进学生的发展，因此评价中应加入长期性、增值性的评价内容。

（3）评价方式多样化

教师可以选择多种评价方式相结合，将评价置于真实情境中，注重学习过程的评价，如使用评价量表、成长档案袋等评价方式。

需要提醒的是，尽管乐器的完成情况是学生在整个单元整合学习的最终成果，但这个单元整合仍是基于小学科学学科为核心的整合，本质上还是一节科学课。因此，能否达成课标对本单元的科学概念目标也是教师需要关注的。不可否认，纸笔测试是检测学生学习知识点的情况最便捷、最高效、最经济的方式，因此可在总结性评价中可加入单元纸笔测试。

（二）单元整合教学过程设计与实施路径

通过团队的探索与实践，我们以工程设计的一般过程为主线，将其融入教学过程，提出了单元整合的教学过程设计与实施路径（图2）。

1.导入

导入环节主要由讲授知识和布置任务、公布过程性评价和终结性评价量表组成。

2.设计方案与工程制作

设计方案与工程制作环节主要由收集资料、聚焦问题、完成设计方案、动手创作、实验修正四个部分组成。成功的工程常常需要在设计与制作间多次循环迭代，因此，四个部分并不是单向的、顺序性的，而是相互支撑、促进的闭环，直到得到最优产品。

3.测试反思环节

本环节由成果展示、反思与建议组成。工程师良好的沟通能力可以让团队合作效率提高，让客户、用户容易理解。同样的，培养学生的沟通能力是关键能力中合作能力的集中体现。因此，在这两个环节中教师要着重培养学生的表达与交流，同时也要引导学生倾听他人建议、对他人的作品进行客观评价。

四、成效

近年来盐田区积极开展研究与实践，努力打造区域优质教育新样态。项目式学习与STEM教育已成为盐田教育新名片，盐田教育已成为“魅力盐田、活力盐田”的重要风景线。科学学科是培养学生创新精神与科学素养的主阵地，我们以课程滋润学生，以学习方式变革促进学生全面成长，在这个过程中取得了丰硕成果。

以培育学生创新素养，提供更多发展可能。近五年，盐田学子在教育部白名单赛事中共获国家级一等奖80多个，二等奖120多个，三等奖50多个。

以科研促教学，引领教师队伍建设。项目组教师在五年多的实践过程中，已成功申报省级课题2项：《基于STEM教育理念的小学科学课程整合实践研究》与《基于STEM教育理念的小学科学课程整合区域实践研究》，市级课题2项，区级课题9项，与华中师范大学出版社合作出版《基于STEM教育理念的小学科学课程整合实践研究》1本，同时发表论文10余篇。

以课程建设，助推学校品牌塑造。依托项目组的案例成果，近五年盐田区教师获广东省中小学项目式学习案例资源评审45人次。在此基础上，盐田区云海学校获评深圳市海洋教育特色学校，盐田区梅沙未来学校获评深圳市自然教育特色学校。

以优质课程资源，扩大区域影响力。随着我区项目式学习与STEM教育在学生与家长心中得到了广泛认可的同时，也引来了很多媒体的关注，其中在某媒体特别报道了《玩转空中课堂，盐田区以项目带动学生自主学习》，着重介绍了我区项目式学习的开展经验。

五、启示

在实践中，逐渐深化了对STEM教育理念的课程整合的认识。首先，带有STEM理念的科学课程可以激发学生的学习兴趣。它从学生感兴趣的生活实际出发，让学生在探索、解决问题的过程中自然学到东西，大大增强了学生的学习兴趣。其次，这也是激发教师热情的有效手段。它促使教师打破学科壁垒，以跨学科教学为基础，重构新型的课程形态，极大地提升了教师教学的主动性和积极性。同时，也是改善家校、亲子关系的有效途径。无边界的学习模式，面向未来的关键能力培养，让许多家长意识到它的魅力与价值，并主动参与到学生的项目探究过程，极大地促进了家校沟通与合作。

（本文系广东省小学科学教研基地（深圳）阶段性研究成果；现代教学技术教育部重点实验室基础教育开放课题培育项目《创新思维导向下的小学科学课程整合实践研究》阶段性研究成果。）

作者单位 深圳市盐田区教育科学研究院