STEM规范教学详解 培生教育集团 课程专家 华师科创教育研究院 研究员 蒸汽科创教育 联合创始人 彭宗豪 STEM课程开展的困惑 培生STEM课程设计桥梁 STEM课程设计与开展 STEM课程开展的困惑 3 STEM课是实验更加 有趣的科学课 STEM课越上越 像手工课 市面上有那么多 STEM课程，哪 些课程是好的 课程？ 上课的时候学生做 出来的东西总是和 课程设计的不一样 培生STEM课程一览 K-3年级级 制作饲虫盒 制作雨量器 建造温室 设计小径和道路 制作小船 设计再生纸 4-6年级级 设计喂鸟器 制作肺活量计 设计桥梁 控制土壤侵蚀 制作超级跑鞋 设计环 保清洁 剂 7-9年级级 设计环 保水坝 设计假体 设计云霄飞车 建造抗震设施 设计航天器 设计净 水系统 4 培生STEM课程一览 K-3年级级 制作饲虫盒 制作雨量器 建造温室 设计小径和道路 制作小船 设计再生纸 4-6年级级 设计喂鸟器 制作肺活量计 设计桥梁 控制土壤侵蚀 制作超级跑鞋 设计环 保清洁 剂 7-9年级级 设计环 保水坝 设计假体 设计云霄飞车 建造抗震设施 设计航天器 设计净 水系统 5 设计桥梁课程概览 设计桥梁这一主题课程的专题活动为引导学生自选材料来设计一个桥梁模 型，并对模型进行测试，并通过对桥梁施加重量直至桥梁倒塌来测试桥梁强度， 最后重新设计和改造桥梁，使之更加坚固。 问题 科学焦点（ S） 技术术焦点（ T） 工程学焦点（ E） 数学焦点（ M） 如何设计坚设计坚 固的桥桥梁？ 力与运动悬索桥结构工程师 使用 厘米和分米 设计桥梁课程体系 课题引入课题教学课程评估 1.阅读材料 2.词汇练习 3.数学练习 1.小实验 2.动手动脑 3.职业聚焦 4.技术专区 5.知识加油站 1.常规评估 2.任务评估 3.标准化小测试 设计思路 “小实验”和“动手动脑”使学生有更多动手操作的机会，以获得与主题相关 的知识与技能。 “职业聚焦”着重介绍与主题活动有关并应用相关知识的职业，使学生为从事 21世纪的职业做好准备。 “技术专区”着重介绍与主题活动有关的重要技术，体现技术、科学和工程学 的融合。 “知识加油站”激发学生学习热情，帮助他们拓展与主题活动有关知识和技 能。 科普阅读丨词汇练习 小实验丨数学练习 项目拓展 任务评估丨社会调查 技术专区丨职业聚焦 项目导入 项目实施 项目评估 实验安全丨动手动脑 知识加油站 STEM专题活动 工程设计过程丨科学方法 学前测试 期末测试 学习表现评价 设计思路 数学练习 小实验 词汇练习科普阅读 引言：桥梁 工程篇：连接艺术 与科学之桥 技术篇：活动桥 拓展活动 厘米丨平衡力丨分 米丨力丨结构工程 师丨悬索桥丨衍架 制作纸桥 公制：厘米和分米 应用：测量物体 1课时1课时 使用3张厚实的纸，胶 水，胶带等材料制作 不同形状的纸桥，测 量纸桥的最大承重， 观察纸桥变形的难易 程度，从而理解形状 对强度的影响。 * 注意实验安全 课程设计项目导入 建议课时议课时 ：2 工程设计过程 动手动脑实验安全 知识加油站 1课时 STEM专题活动 科学方法 1课时5课时1课时 跨越鸿沟建造稳固的桥基 使用瓦楞纸，纸 杯，吸管，细绳 等材料设计稳固 的桥基。 学生通过体验式 学习和探索来了 解平衡力的概 念。 牛顿运动定律 第一定律 第二定律 第三定律 展示科学方法和工 程设计的基本过程 ，让学生们反思本 项目中的科学方法 和设计过程。 项目实施 建议课时议课时 ：8 确定问题：设计桥梁， 调研影响因素，撰写设 计方案。 选择材料 制作与测试 记录与分享：讨论和比 较桥梁模型，发现问题 ，提出改进方案，进行 再制作。 项目报告：汇报成果 1课时 1课时 1课时 2课时 实验室安全 须知、测量 签订安全 协议 测量工具 职业聚焦技术专区 结构工程师 结构工程师 理解考查：结构工 程师如何在特殊环 境下设计一款悬索 桥？ 悬索桥 悬索桥的特点 理解考查：改进悬 索桥 任务评估 3课时 便携桥 任务：能够多次使 用的便携桥。安排 学生设计解决方案 ，引导分析解决方 案的可行性。 项目拓展 建议课时议课时 ：5 1课时 社会调查 设计桥梁 安排学生调研移动 桥的特点，多渠道 收集信息，撰写一 篇移动桥的调查报 告，掌握撰写科技 论文的基本技巧。 1课时 小实验：纸桥承重 使用3张厚实的纸，胶 水，胶带等材料制作 不同形状的纸桥，测 量纸桥的最大承重， 观察纸桥变形的难易 程度，从而理解形状 对强度的影响。 小实验预先猜想 w 哪种截面的纸桥比较坚固？ 纸桥会以哪些方式断裂？ 用什么材料连接桥体比较好？ 小实验实验进行与记录 承重结结果记录记录圆圆形截面桥桥方形截面桥桥W型截面桥桥三角形截面 第一组制作 第二组制作 第三组制作 第四组制作 第五组制作 小实验实验总结 影响纸桥承重能力的因素有哪些？ 纸桥的倒塌方式有哪些？分别是什 么原因造成的？ 不同连接桥体的方式有哪些优缺点 ？ 小实验主导思想 科学思维与工程思维 设计桥梁课程体系 课题引入课题教学课程评估 1.阅读材料 2.词汇练习 3.数学练习 1.小实验 2.动手动脑 3.职业聚焦 4.技术专区 5.知识加油站 1.常规评估 2.任务评估 3.标准化小测试 专题活动跨越鸿沟 设计建造一座能够跨越40厘米距离 的桥 专题活动分析需求 设计建造一座能够跨越40厘米距离 的桥 只能使用某些材料 “鸿沟”两岸是柔软材质 “鸿沟”的深度 专题活动确定方案 查阅资料 分析 梁桥，拱桥，悬索桥，斜拉索 桥等优缺点 选择用在这个项目中的桥梁形式 专题活动绘制工程图 按比例绘制桥梁图纸 标明每个部分的尺寸 标明桥梁每个部件使用的材料 专题活动“原型机”制作 学生分组自主完成搭建 教师做适当引导 教师作为技术支持助手， 不主动对制作进行干预 注意实验安全 专题活动发布与测试 学生制作海报或PPT，结合 作品介绍桥梁模型的特点 根据规则对各组桥梁模型 进行测试 引导学生关注测试过程中 模型出现的细节变化 专题活动评估总结 各组之间互相总结模型优 缺点 老师总结各组模型优缺点 与改进方式 问题思考讨论 工程师的设计会一次成功吗？如果不会，怎 么办？ 桥梁类型和所承载重量之间存在什么关系？ 影响桥梁承重能力的因素有哪些？ 如何修改设计可以使桥更加坚固？ 设计桥梁课程体系 课题引入课题教学课程评估 1.阅读材料 2.词汇练习 3.数学练习 1.小实验 2.动手动脑 3.职业聚焦 4.技术专区 5.知识加油站 1.常规评估 2.任务评估 3.标准化小测试 科学思维与工程思维 THANK YOU