例談基于 6E 教學(xué)法的 STEM 課程設(shè)計(jì)

1、例談基于 6E 教學(xué)法的 STEM 課程設(shè)計(jì) 摘要：STEM 教育不僅是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母縮寫，更是學(xué)科素養(yǎng)有效融合后組成的一個(gè)有機(jī)整體。6E 教學(xué)法是 STEM 的教學(xué)法之一， 根據(jù)真實(shí)的生活情境，基于問題、基于項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。通過自主建構(gòu)知識(shí)，跨學(xué)科與工具使用，學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，整個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)在做中學(xué)，小組合作完成，在實(shí)踐中應(yīng)用和獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力和創(chuàng)新思維的教育。那 6E 教學(xué)法如何在課程設(shè)計(jì)中有效運(yùn)用呢？ 筆者以具體的實(shí)踐課程案例進(jìn)行淺析，充分體現(xiàn)出基于 6E 教學(xué)法的S

2、TEM 教育的理念和課程價(jià)值。 關(guān)鍵字：6E 教學(xué)法 ； STEM 教育 ； 做中學(xué)一、STEM 教育與 6E 教學(xué)法 （一）何為 STEM 教育？ STEM 是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母縮寫。STEM 教育是學(xué)科素養(yǎng)有效融合后組成的一個(gè)有機(jī)整體，以真實(shí)問題解決為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，在實(shí)踐中應(yīng)用和獲取知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力和創(chuàng)新思維的教育。 （二）STEM 教育之 6E 教學(xué)法1.6E 教學(xué)法的發(fā)展5E 教學(xué)環(huán) 20 世紀(jì)80 年代末，美國生物科學(xué)課程研究（The biology science Cur

3、riculum Study BSCS）開發(fā)了基于建構(gòu)主義和概念轉(zhuǎn)變教學(xué)的一種教學(xué)模式5E 教學(xué)法，即引入（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、精致（elaborate）和評(píng)估（evaluate），在國內(nèi)外科學(xué)教育中影響比較廣泛。 隨著 5E 教學(xué)環(huán)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用越來越多，已有不同學(xué)者對(duì)5E 教學(xué)環(huán)進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)教學(xué)效果，甚至對(duì) 5E、6E、7E 等有了全新的理解。6E 相對(duì)于 5E 有哪些不同和發(fā)展呢？引入（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、工程（engineer）、豐富（enrich）和評(píng)估（evaluate）。在 5E 教學(xué)環(huán)節(jié)

4、中探究式是中心環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為主，豐富知識(shí)。6E 教學(xué)環(huán)節(jié)中工程是中心環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)綜合運(yùn)用， 迭代設(shè)計(jì)，系統(tǒng)性思考和工程思維。 E 教學(xué)環(huán)為什么說它是 STEM 的教學(xué)法之一呢？ 6E 教學(xué)法與 STEM 教育教育特征有很大聯(lián)系，都是根據(jù)真實(shí)的生活情境，基于問題、基于項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。通過自主建構(gòu)知識(shí)，跨學(xué)科與工具使用，進(jìn)行科學(xué)探究，整個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)在做中學(xué)，小組合作完成。 二、基于 6E 教學(xué)法的STEM 課程設(shè)計(jì) 6E 教學(xué)法如何運(yùn)用到 STEM 教學(xué)中呢？下面以實(shí)際課程案例自制保溫杯進(jìn)行淺析?；顒?dòng)過程和步驟如下： （一）活動(dòng)準(zhǔn)備階段 引入問題，興趣激發(fā) （1）故事導(dǎo)入，激發(fā)興趣 多媒體出示

5、生活情境，請(qǐng)學(xué)生認(rèn)真觀看，想一想：我們可以自己自制一個(gè)保溫杯嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生交流自己搜集的關(guān)于保溫杯的相關(guān)知識(shí)。 教師總結(jié)。這節(jié)課，同學(xué)們就和老師一起自制保溫杯，比一比誰的想法最奇妙，比一比哪一個(gè)小組完成的又快又好。 看題質(zhì)疑，引出探究 同學(xué)們要想自制保溫杯，我們需要準(zhǔn)備什么呢？ 學(xué)生交流。 教師歸納 總結(jié) 自制保溫杯的材料？ 自制保溫杯的步驟、方法？ C.設(shè)計(jì)保溫杯的圖、表？ D.如何綜合使用生活中常見保溫材料？ 總結(jié)問題，引發(fā)探究 這么多的問題，需要大家齊心協(xié)力地解決。這些問題的解決不能只靠在課堂，還需要大家在課后積極的參與積極的實(shí)踐。單靠一個(gè)人的力量也不行，需要全班同學(xué)分組完成才行。（列出

6、小組名 單） 老師帶來了一個(gè)小視頻，我們先通過一個(gè)小視頻來了解一下在生活中如何自制保溫杯？ 請(qǐng)學(xué)生交流通過觀看小視頻知道了什么？ 教師總結(jié)：視頻不僅告訴我們自制保溫杯的方法、步驟，還向我們介紹了幾種在生活中常見的保溫材料。 你們想不想探究一下，初步設(shè)計(jì)出自制保溫杯的方案？ 2.探究問題，教授方法 我們在自制保溫杯之前，需要查找保溫材料的相關(guān)資料，需要查找進(jìn)行保溫杯測試實(shí)驗(yàn)的方法，那我們查找資料可以通過什么 途徑呢？ 學(xué)生交流 教師總結(jié)：我們可以利用課后的時(shí)間，在家用電腦網(wǎng)絡(luò)查找， 可以利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以在學(xué)校通過學(xué)校的圖書室查找書籍報(bào)刊， 也可以在相關(guān)的圖書館查找。 搜集的資料我們可以用小視頻

7、的方式讓大家學(xué)習(xí)，也可以是文字，圖片，表格，思維導(dǎo)圖等等方式，都是非常好的總結(jié)概括的好方法。 （二）活動(dòng)實(shí)施階段 交流材料，嘗試測試 學(xué)生通過多種形式進(jìn)行匯報(bào)自己的探究成果。 （個(gè)人匯報(bào)、小組匯報(bào)，圖片展示，思維導(dǎo)圖，視頻介紹等） 教師進(jìn)行總結(jié)和指導(dǎo)。 歸納總結(jié)出生活中常見的保溫材料（棉花、布、玻璃棉、海綿、錫箔紙等） 進(jìn)行一個(gè)“怎樣讓瓶子里的熱水不容易變涼？”實(shí)驗(yàn)。 A.將 5 個(gè)塑料瓶分別裝滿 60左右的熱水。 B.其中一個(gè)塑料瓶用玻璃棉緊緊包住，一個(gè)用布緊緊包住，一個(gè)用棉花緊緊包住，一個(gè)用錫箔紙緊緊包住，剩下一個(gè)不作處理， 你認(rèn)為哪個(gè)塑料瓶最保溫？ C.將 5 瓶水靜置 10 分鐘，用溫

8、度計(jì)測量一下它們的溫度并記錄下來，共測量并記錄三次。 記錄單： 外包材料 初始溫度 10 分鐘后 20 分鐘后 30 分鐘后 無 60 棉花 60 布 60 泡沫棉 60 錫箔紙 60 明確步驟，設(shè)計(jì)方案 介紹方法，設(shè)計(jì)圖稿 根據(jù)上面環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)，介紹自己自制保溫杯的設(shè) 想，說清楚操作方法，再說一說選擇這樣制作的原因。 小組合作，先確定選擇什么材料制作保溫杯？再思考是選擇一種還是多種材料？請(qǐng)將保溫杯的設(shè)計(jì)圖畫下來，并注明所用的材料。 明確要求，選擇用品 明確任務(wù)要求： 利用現(xiàn)有的材料設(shè)計(jì)和制作一個(gè)保溫杯。 制作的保溫杯能使熱水保溫，降溫過程變慢。 材料有限，需要控制成本，成本越低越好。 自

9、制的保溫杯應(yīng)方便攜帶、外形美觀。 介紹材料包： 材料成本表（假定） 材料名稱 單價(jià) 購買數(shù)量 棉花 6 元 泡沫棉 4 元 錫箔紙 2 元 布 4 元 膠帶 5 元 材料購買總金額（即成本）為元。3建造模型，科學(xué)探究 小組合作，自制保溫杯例舉制作方法： A.在塑料瓶的外面過上厚厚的一層棉花， B.在棉花外面裹上一層錫箔紙。 C.在錫箔紙外面再裹上一塊布或者套一個(gè)布套，然后扎緊固定好。 D.為了攜帶方便，可以在兩側(cè)加根繩子。 測試效果，豐富改進(jìn) 測試效果：在自制好的保溫被中倒入 60 度左右的熱水。每隔十分鐘，測試它的保溫效果。 記錄單： 時(shí)間 水溫 初始 60 10 分鐘后 溫度下降到（ ）

10、20 分鐘后 溫度下降到（ ） 30 分鐘后 溫度下降到（ ） 40 分鐘后 溫度下降到（ ） 豐富改進(jìn)：比一比，看誰制作的保溫杯更保溫。相互交流一下， 如何讓保溫杯更加保溫。 全班交流，精致改進(jìn)自己的方案。 （三）總結(jié)交流階段 自我評(píng)價(jià)，生生評(píng)價(jià) 評(píng)審項(xiàng)目 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 滿分 得分 設(shè)計(jì)圖 繪制清晰、明確 制作與設(shè)計(jì)圖相符 20 分 保溫效果 1.30 分鐘后，溫度下降 3以內(nèi)，得 50 分 2.30 分鐘后，溫度下降 4至 8，得40 分 50 分 （1）自我評(píng)價(jià)我的評(píng)價(jià)表： 3. 30 分鐘后，溫度下降 9至 12， 得 30 分 4. 30 分鐘后，溫度下降 13以上，得20 分 包裝成本

11、 所用的費(fèi)用最少，效果很好的。得 20 分。 在 20 分的基礎(chǔ)上每增加 1 元成本扣除 1 分。 20 分 外形 外形美觀、大方 包裝牢固、攜帶方便 10 分 （2）生生評(píng)價(jià)，在交流中互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步 2.總結(jié)提升 教師歸納總結(jié)：同學(xué)們通過聰明智慧，同心協(xié)力制作了保溫杯，解決了小朋友的問題，很棒。其實(shí)保溫材料在生活中也是有廣范應(yīng)用的，我們要善于利用身邊看似很小的事物，也許會(huì)為我們的生活帶來意想不到的作用和便捷。 6E 教學(xué)環(huán)在 STEM 教育中的應(yīng)用的過程充分體現(xiàn)了 STEM 的教學(xué)理念。一是引用環(huán)節(jié)，用有意義的主題吸引學(xué)生，以問題學(xué)習(xí)為特征讓學(xué)生參與其中，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。二是探究環(huán)節(jié)

12、，探究是 6E 教學(xué)法中的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生圍繞著問題，憑借自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，搜集相關(guān)的資源，對(duì)要解決的問題做一個(gè)界定，明確問題，分析需求，思考解決方案，經(jīng)過資料分析確定最佳方案。三是解釋環(huán)節(jié)，學(xué)生要整理梳理選擇的最佳方案，將其說給大家聽，說明為什么這樣選擇，以及預(yù)測怎樣去實(shí)施，會(huì)有怎樣的效果，老師引導(dǎo)學(xué)生要解釋探索的結(jié)果， 并加以傳播，老師可以請(qǐng)學(xué)生多種方式進(jìn)行表達(dá)和抽象化自己的觀點(diǎn)。 四是工程環(huán)節(jié)，學(xué)生要利用材料和工具，將方案原型做出來，并加以改良，在這個(gè)過程中，學(xué)生所學(xué)的知識(shí)可以為他們提供工程建造的基礎(chǔ)，反過來，學(xué)生在實(shí)際設(shè)計(jì)建造過程中，又會(huì)發(fā)現(xiàn)自己需要什么知識(shí)和技能，在做中學(xué)，在動(dòng)手中思考。

13、五是豐富環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)完成并不意味著結(jié)束，建造過程中發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)知識(shí)和技能存在不足，就會(huì)回到知識(shí)，擴(kuò)展概念，學(xué)會(huì)建構(gòu)新知識(shí)的應(yīng)用體系，學(xué)會(huì)遷移，這便是精致階段。教師則要指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)經(jīng)驗(yàn)做更深的探究思考和更廣的應(yīng)用表現(xiàn)，精致階段往往也是被視為豐富階段，就是教師指導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)到的知識(shí)和技能轉(zhuǎn)移到新的學(xué)習(xí)情境和領(lǐng)域中去，是一種學(xué)習(xí)的深化和遷移。六是評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)本身也是要在實(shí)踐中不斷修訂，螺旋前進(jìn)的，評(píng)價(jià)幫助師生共同反思，進(jìn)步，促進(jìn)學(xué)生回憶自己所學(xué)知識(shí)和綜合表現(xiàn)，促進(jìn)老師分析本單元的學(xué)習(xí)成果，確認(rèn)下一步學(xué)習(xí)目標(biāo)。讓學(xué)生體驗(yàn)全新的學(xué)習(xí)過程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的多重啟發(fā)： 目標(biāo)激勵(lì)，教師鼓勵(lì)，同伴挑戰(zhàn)，知識(shí)魅力，真正體現(xiàn)出一個(gè)開放的課堂教學(xué)，把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，把學(xué)習(xí)交給孩子，教師是引導(dǎo)者，組織者，也是協(xié)同學(xué)習(xí)者，讓學(xué)業(yè)和生活結(jié)合起來，和學(xué)生一起，帶著問題，帶著思考，認(rèn)真做有價(jià)值的課程教育。 三、總結(jié) 通過課程實(shí)踐和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，讓我深刻地體會(huì)到：STEM 教育就是要讓學(xué)