STEM视野下本土化5E教学法

■ 张晓容

STEM教育起源于美国，是美国为了应对未来社会的挑战而提出的国家发展策略。1986年，美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告被认为是STEM的开端，当时STEM教育还只在大学里实施，后来STEM教育逐步融入中小学课程，2015年又颁布了《2015年STEM教育法案》，重申了STEM的教育含义，明确将计算机纳入STEM教育的范畴，强调了非正式教育环境下的STEM教育。美国教师在实践中探索出多种STEM课程教学方法，其中比较有名的有5E教学法。

近几年，我国为培养创新人才引入了STEM教育，随着《中国STEM教育发展报告》的发布，我国很多地区兴起了STEM的研究热潮。成都市华阳中学于2012年开始实施STEM教育研究，借鉴美国的先进经验，将STEM视野下的5E教学法进行改进，让其更适用于本土的教育环境。

STEM教育

STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics；科学、技术、工程、数学）教育，指整合科学、技术、工程、数学等学科的课程学习，用以应对学科分割所造成的无法创造性解决真实、复杂的科学技术问题、设计出高品质的产品，培养学习者设计未来的能力，提升国家经济与竞争力的技术和能力。

有科学家指出：STEM教育破解了长期以来困扰我国科技教育，困扰钱学森之问的良方。

本土化5E教学法

STEM视野下的5E教学法，利用本土的资源，通过层层递进的步骤引导学生学习。5E教学法分为5个步骤，即：引入（Engage）——探究（Explore）——解释（Explain）——评估（Evaluate）——扩展（Elaborate）。

案例：为府南河天府新区段两岸居民设计一座桥

①引入（Engage）

教师引导学生进行实地考察，了解当地真实的问题，激发出学生的探究兴趣。比如：没有桥的“府南河天府新区段”居民怎么过河的、有哪些不方便，建起这座桥有什么经济价值和社会价值……这些真实的问题往往会激发学生设计桥的热情，久而久之就会养成学生的社会责任感。

②探究（Explore）

引导学生通过班级或小组讨论，头脑风暴产生可能性的探究方案。

首先，应该让学生了解桥的类型、桥的结构、桥的受力等知识，了解有关桥的一些术语等，然后向学生提问，提问要切合当地实际。比如老师指导这个过程时可以先提基本的问题：你觉得建桥最主要的应该注意什么？你想建一座什么样的桥？建桥需要哪些技术？然后联系实际再提问：这个地段的河面上应该建什么类型的桥？用什么样的材料更合适？学生基于真实的问题寻找答案会让学生养成理论联系实际的良好习惯。

探索之前应该引导学生建立一个数学模型，让学生在理论的指导下进行动手实践，而不是盲目搭建。探索过程中结合科学、技术、工程、数学和美术等学科的内容，建立起各学科之间的联系，培养和发展学生综合运用知识的能力。

在“桥”的模型制作过程要注意到每一个细节和要求，还要注意控制成本。

③解释（Explain）

此阶段学生对他们的探究进行分析和解释。学生将记录的数据进行分析，用数学的知识澄清自己的理解发现。比如：对自己建立的模型进行解释，包括理论的数学公式的推导，几何模型的设计依据等。在制作中遇到什么困难，是如何克服的等等。在解释的过程中，学生会发现，他们对桥梁设计的知识理解得更加透彻。

④评估（Evaluate）

学生们展示他们的成果，利用PPT、海报、研究报告进行多种方式的交流，通过相互的评价，使得学生们有机会扩大和巩固他们对概念的理解。在评估中，学生们反映他们应对复杂事物、问题挑战的方案和过程，这个环节实际上加深了学生对知识的深度理解。

⑤扩展（Elaborate）

在与其它小组分享交流评价中，找到自己设计的不足，提出新的问题，继续研究。比如：如何节约成本？如何加入人文因素使桥看起来更加与自然和谐？每一个扩展的问题都伴随着“创新思维”的活动，逐渐的，创新思维就发展起来了。

受创客教育和非正式教育的影响，STEM教育还没有进入学校的常规课程，师生对STEM理解不深，理论实践的研究都很欠缺，呈现“运动式科技”现象。将5E教学法本土化，当地出现的问题也许是困扰居民很久的问题，这种问题一般都能激起人们的共鸣，激发出探索的兴趣。在探索过程中，利用“头脑风暴”往往会蹦出创新的火花。

（作者单位：成都市华阳中学）

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