文章在探讨STEM整合教育的可借鉴性基础上，探究在现有条件下开展STEM优化科学探究教学的有效模式，以重庆一中初中科技课作为实践平台，对“伪全息3D投影制作”个案进行分析。为有效融合STEM课程，该案例尝试以5-E教学模式，即参与、探究、解释、详细说明、评价5个阶段开展教学，希望能获得更多同行的指导。
内容提要：文章在探讨STEM整合教育的可借鉴性基础上，探究在现有条件下开展STEM优化科学探究教学的有效模式，以重庆一中初中科技课作为实践平台，对“伪全息3D投影制作”个案进行分析。为有效融合STEM课程，该案例尝试以5-E教学模式，即参与、探究、解释、详细说明、评价5个阶段开展教学，希望能获得更多同行的指导。
之所以选择科技课率先作为STEM的实践平台原因有三：首先，科技教育在重庆一中开始于20世纪50年代，是具有悠久历史的传统教育活动，也是第一所开展科技教学的中学。课程内容包括三模一电、科技四小活动、机器人和计算机信息技术等活动，其中科技四小活动作为联合国教科文组织研究项目“创新学习研究与实践”的一级子课题，在科技教育方面积累了较为成熟的经验，科学探究氛围浓厚，学生基础较好，便于开展实践研究。
其次，STEM课调真实情境、亲自动手、做中学、合作分享等，这与重庆一中科技教育的培养模式类似。在长期的教学实践中，为最大程度地挖掘学生的创作潜能，激发对科技活动的兴趣，重庆一中技术教研组的教师们在《课外科技活动策略》一书中提出了三段式教学策略：创设情境，激发求知欲是培养学习兴趣的前提；创造宽松的思考空间，让学生在“做中学”是引发学生学习兴趣的重要环节；科学评价，增加激励措施，是激发学生学习兴趣的催化剂。
最后，STEM教育形成发展于科学教育，STEM教育是科学教育的新思。STEM名称缩写也是以科学开头，这一缩写暗示了STEM教育中科学教育是最为重要和核心的部分。[1]回看STEM教育的发展历程，有关STEM教育的研究项目和报告大多由科学机构赞助，如NASA(美国国家航航局)、NSF(美国国家科学基金)、NSB(美国国家科学委员会)等。STEM教育的发展立足于科技教育，同时又在探索科技教学的径，借助哲学上系统、联系的思维解析理工科，甚至文艺课教育之间的普遍联系。
在国外，STEM教育已经过了原始积累阶段，正逐步从本科教育向中小学教育推进，而在我国却是从中小学开始，最有代表性的就是现在很多中小学如雨后春笋般创客空间的建立。初中作为K-12阶段中承上启下的关键，结合我校科技课的浓厚氛围，本研究将以初中科技课作为实践STEM教育的主要场地。
在STEM教育实践中常见的教学手段有基于工程设计、基于问题解决、基于项目探究等，在我们的科技课上，经常选用的是基于工程设计的方式。在我校初中的信息技术、科技，高中的信息技术、通用技术统称技术课程，考虑到技术课程设置的连贯性与流畅性等问题，我们将初、高中的培养目标进行了区分。
初中科技课以模仿实例作品、验证科学原理为主，而基于工程设计正是一条有效的途径。具体如何操作呢？我们参考了贝比(Bybee，R)的5-E教学模式。[2]5-E教学模式将学习分为5个阶段：参与(engagement)、探究(exploration)、解释(explanation)、详细说明(elaboration)、评价(evaluation)，强调以学生为中心，通过实验的方式解决问题，以小组合作学习促进学生对科学概念的理解和知识的建构。
参与阶段：该阶段的活动目的在于吸引学生的注意力，激发思考的火花，使他们能够亲身参与到课堂中，帮助学生获取记忆中的已有知识，将现有知识和已有知识发生联系。常见方式有教师提问、学生头脑风暴等。
探究阶段：该阶段给学生留有足够的思考、设计、调查的时间，教师提供材料并进行引导。学生可团队协作进行实验，通过探索建立起科学、技术、工程、数学及其他学科之间的联系，即STEM所提倡的做中学的过程。
解释阶段：该阶段学生将对他们的探索和探究进行分析和解释，沟通理解，分析可能性方案。他们自己的理解发现，以多种方式进行交流。
详细说明阶段：该阶段学生将巩固并扩展刚刚获取的科学概念，通过修改方案或实验进行进一步的探究。
评价阶段：评价是学习环中的重要环节，但不是一个特定的阶段，它贯穿整个教学过程。在5-E教学模式中，评价是由教师、学生共同完成的。它不但要求对学习结果进行评价，而且要求对学习过程进行评价。
在这5个阶段中，学生和教师都有明确的分工，教师作为引导者，学生针对具体内容提出有待探索的问题进而开展研究，学生通过研究经验和总结对问题作出拓展性的理解。
基于工程设计的STEM课程教学具体如何整合呢？本文以“伪全息3D投影的制作”为例，该课是一节基于STEM教育下的初中科技课例，立足于我校初中科技课的培养目标——模仿实例、验证科学原理。教师引导学生对3D、全息等高热概念展开讨论，结合具体实例，带领学生一起探索利用生活中的简单材料制全息3D投影。本课以模仿探究为主，故使用了基于工程设计的教学手段，以参与、探究、解释、详细说明和评价的5-E教学模式展开教学。
主要教学活动：教师问同学们生活中见过哪些3D投影的例子？学生回答：3D电影、3D喷泉、3D电视等。教师进一步举例，如《钢铁侠》电影中贾维斯模拟出的各种场景，2015年春晚李宇春表演的《蜀绣》等。随后引导学生分析这些3D投影技术有何区别，是否佩戴设备(如3D眼镜)，是否有色像差等。
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