描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787515349879
《基于课程标准的STEM教学设计：有趣有料有效的STEM跨学科培养教学方案》是美国教育协会年会推荐10本书之一。提供详细的教学案例、优质的课程资源，重塑学习方式、整合跨学科教学。
北京十一学校校长李希贵，中国教育学会常务副会长兼秘书长、STEM教育联盟秘书长杨念鲁，北京师范大学科学传播与教育研究中心副主任、中国教育学会青少年创新教育分会理事长李亦菲作序并郑重推荐。
STEM教育，席卷全美的教育革命，掀起全球跨学科教学风暴。斯坦福大学、加州大学伯克利分校、MIT等全球*名校追捧的教育新模式。
《基于课程标准的STEM教学设计》提供详细的教学案例、优质的课程资源，重塑学习方式、整合跨学科教学。书中面向STEM教育的创客课程——将STEM学科与创意写作融合培养的教学方法，引人入胜的高效课堂教案，整合科学、技术、工程和数学学习与创意写作的全新学习方式，全方位、注重细节地完整呈现。
全书打通全科教学，推动跨学科融合培养的教育模式，让探索发现成为学生学习的动力，培养学生深度学习，造就学生成为有创造力的思考者、问题解决者和创新发明者。
《基于课程标准的STEM教学设计》为学生创造了很多机会，让他们去提问、探索、调查、创建、分析和创造。学生们会面临一系列挑战：如何用证据来支持自己的观点，如何将自己的观点清晰地表达出来……他们可以想象一个个新的世界，并解释说明这个世界是如何运转的。在创意写作的世界里，学生可以创造世界，把不可能变成可能，让写作和科学课程成为有意思的冒险旅程。
《基于课程标准的STEM教学设计：有趣有料有效的STEM跨学科培养教学方案》这是一本关于STEM学科和创意写作融合培养的教学方法书。本书收录了12个简单、有趣又吸引人的各种各样主题的课堂教案，涉及到物理、生物、数学、科学和写作等知识内容，比如音乐中的物理、科幻小说写作、超能力背后的科学、航空航天等，仔细规划了讲解、实验、讨论等教学活动的时间，介绍了激发学生学习STEM的内在动力和天生好奇心的教学方法。在每一个教案中，有效引导和实施STEM学科和写作的融合，帮助教师用学生感兴趣的方式讲解知识，并训练学生使用科学语言写作和描述事实的能力。
《基于课程标准的STEM教学设计》提供了一个丰富的课程案例库，对教学课堂中每一个环节都提供了详细、具体的教学设计细节和资料，让教师拿来即用。比如，提供了课堂教学设计目标，教学材料工具，PPT呈现形式，课前简介、课前接受挑战的心理报备，头脑风暴和讨论提出理论和设想，每个课时具体到分阶段教学的时间分配和教学内容，进行实验步骤、实验记录、数据计算表，练习创意写作、技术写作、科幻写作的方法，总结归纳，数据分析，评估表，适应性活动游戏，名家名言和观点，教师阅读材料，课外探究作业……
《基于课程标准的STEM教学设计》中详细的教学案例，所提供的教学资源，正好是当今国内STEM教育开展中教师所缺乏的优质课程资源，目标是支持学生动手去玩，激发好奇心，鼓励提问，培养主动调查、分享思维的习惯，让他们用学到的知识去激发自身的想象力，享受这个学习体验过程的每一分每一秒，学会深度学习；让他们爱上STEM学科（科学、技术、工程学和数学）的同时，也爱上创意写作。STEM教育和创意写作的融合培养，带来的是学生学习方式的重塑，造就出有创造力的思考者、问题解决者和创新发明者，构建创新人才培养的生态场。
通过本书，中小学教师在充分学习研究并直接运用教学案例后，明白如何通过跨学科教学的整合功能来提高工作效率和教学成效。如果教师再举一反三，拓展到更多领域，还可以形成成长型思维方式。可以说，拥有了这种思维方式的老师，就是打开了课改甚至人生的成功密码。
教学小技巧：
使用苏格拉底问答法；
给学生进行创造的时间；
对时间安排和活动进行灵活调整；
给学生修改完善的时间；
留一些时间进行反思；
用问题去回应学生的问题；
使用科学笔记本或实验室日志，培养观察和数据记录习惯，鼓励写作；
…..
序 科创教育推动跨学科教学 / 杨念鲁
序 设计“双赢”的STEM教育课程 建构适应课程改革的新能力 / 李希贵
序 “STEM 创意写作”：科创教育实践的新思路 / 李亦菲
前 言
阅读指南
课堂教案
1 “日光节约时制”——夏时制中的科学
学生们可以用一些荒诞可笑的假说来解释夏时制，然后将这些假说写下来。通过这个过程，学生们可以充分了解科学方法的基本知识。
2 制作纸飞机游戏
学生们可以有机会动手制作高性能的纸飞机，同时，在这个过程中，他们可以接触到科技写作和工程学的基本原则。
3 自制冰激凌与火箭科学
通过冰激凌从液态到固态的过程，探索物理特性和工程原理，并设计制造一个存放冰激凌的冷藏箱。
4 星球欧不裂
虽然学生们可能会有一点儿狼狈，但他们可以通过黏糊糊的欧不裂来探索我们的宇宙以及宇宙中的生物形态。
5 如何进行科幻写作
在本课中，学生们将进行大量的写作练习，学会如何结合科学原理和自己的想象力来创作一些非常棒的故事。
6 制造声波
学生们通过制造属于自己的乐器和探索声波的特性，一步步发现音乐与数学之间的关系。
7 那里面可能有骨头
嘘……这是一个秘密。学生们将利用自己所掌握的侦探技巧来辨别一个神秘之物中究竟有些什么东西，并且在这个过程中学习一些相关的生物学知识。
8 打造锡纸船
工程师——听起来真厉害！学生们将会尽己所能设计并测试一艘航海锡纸船。在这个过程中，他们将接触到一些关于密度的知识，然后结合新学到的知识，创作乘船冒险和探险的故事。
9 水，到处都是水，可是没一滴能喝
不管对于哪一个STEM学科来说，水都是非常重要的。在本课堂中，学生们首先会用不同方法污染水，随后打造合适的净水器对水进行净化，以此来探索水的不同特性。
10 关于超能力的科学
在这个关于超能力的课堂中，学生们将会开展DNA提取、飞机设计、打造秘密基地，还有机会设计一款能够帮助超级英雄拯救世界的安全的交通工具。
11 无限循环
在本课中，数学将会与诗歌摩擦出精彩的火花。
12 重写僵尸启示录
这是对学生的终极考验。学生需要利用自己科学方面的所有知识，用智慧去战胜入侵者僵尸。
附录一 自我评价表
附录二 学生问卷调查
附录三 科学百科
……
“STEM 创意写作”：科创教育实践的新思路
1994年，美国联邦科学、工程和技术协调委员会下设的教育和人力资源委员会与其他16个联邦部门一起拟定了一个为期5年的《联邦政府科学、数学、工程和技术教育战略》，力图通过系统地改革正规教育来提高学生的STEM素养。然而，在21世纪初，美国K-12阶段的STEM教育状况并不乐观，美国学生的科学和数学成绩没有为学习大学数学和科学做好充分的准备，并且远远落后于亚太经济合作与发展组织成员国学生的平均值。究其原因，不仅STEM教师队伍不稳定、素质偏低，而且家长对STEM学科的教学重视不够。
针对这一局面， 2005年，美国国会指定美国国家科学院成立了一个由20人组成的专家委员会，对美国在全球市场中的创新和竞争力进行评估。该委员会发布了题为《迎接风暴》的报告，提出以下四个方面的20条建议：（1）在K-12阶段培养“数万教师、千万人才”；（2）通过研究推动科技发展；（3）通过高等教育培养秀的人才；（4）通过恰当的经济政策激励创新。 2007年制定的《美国竞争法》授权政府和教育机构实施各种STEM教育计划，鼓励学生通过正规教育、暑期研讨、研究实习等多种方式接受STEM教育，资助学校培养和聘用更多STEM教师，支持在职STEM教师完善相关知识和技能。为提高STEM教师的教学水平，该法案还提议成立专家委员会，为教师提供有价值的教学实践资源，帮助他们改善K-12的STEM教学。
在这一法案的促进下，美国时代华纳公司（2016年10月被美国电信巨头AT&T收购）于2009年发起了一个总额达1亿美元的“联结百万头脑”（Connect A Million Minds， CAMM）慈善捐赠项目，旨在为青少年提供实习机会和资源，发展解决未来经济、环境和社区挑战所需的STEM技能。 2012年，在这一项目的资助下，美国“826全美”（826 National）开展了一个为期四周的探究性主题的动手做学习项目，形成了一个将STEM学科和创意写作有机融合的STEM教学案例。随着这一项目的持续进行，各种主题的STEM教学案例逐渐积累起来，形成了这本《基于课程标准的STEM教学设计》教学案例书。“826全美”是一个致力于帮助6~18岁学生改善他们的说明性写作（expository writing）和创意写作（creative writing）技能的非营利性组织。该组织相信，一对一的关注可以促成学习上的巨大飞跃，而强大的写作技能对于未来的成功是至关重要的。“826全美”在美国有7个分部，每年为32000个学生提供上门辅导、班级游学旅行、写作训练坊、学校辅导项目、出版支持等各种形式的免费服务。需要说明的是， 826全美的项目由6000多名不同职业、年龄和社会经济状况的志愿者参与实施，并得到众多专业作家的支持。
将创意写作与STEM学习有机地结合起来，是本书的一个亮点。提到STEM学科，人们往往会想到科学实验、技术设计、工程制造、数学运算，很少会想到写作，更不用说创意写作了。在与STEM相关的职业中，科学写作和技术写作是必不可少的。科学写作是对科学研究的过程和结果进行记录和书写，主要包括实验记录、研究计划、实验报告、科研论文等的撰写；技术写作是为了特定目的向特定的读者传递指定信息的写作形式，主要包括工作计划或总结、产品使用说明、技术白皮书、培训教材等资料的编写。以上两种写作形式有时也被统称为科技写作。显然，将科学写作和技术写作纳入STEM学科不仅是理所当然的，而且是必不可少的。在本书的大部分案例中，都包含了科学写作和技术写作。但是，将创意写作纳入STEM学习，才是本书的一个有价值的创新。那么，什么是创意写作？为什么说将创意写作纳入STEM学习是一种创新？这种创新有什么价值呢？如何在STEM教学中融入创意写作呢？对于以上问题，本书为我国从事STEM教学的教育工作者提供了清楚的说明和精彩的示范。为了帮助读者对以上问题有一个大致的印象，下面分别加以简要说明。
首先，创意写作是以一种具有想象力的、独特而赋有诗意的方式表达作者的思想和情感的写作形式。创意写作可以是虚构作品，如小说、诗歌、散文、戏剧、电影脚本等；也可以是非虚构作品，如报道、纪实文学、回忆录等。从形式上看，创意写作的体裁非常丰富，几乎可以选择任何体裁，与科学写作和技术写作有限的体裁形成鲜明的对比；但从内容上看，创意写作必须以表达作者的思想、感受和情绪为目的，同样与科学写作或技术写作以记录和传递客观信息为目的形成鲜明的对比。
正是因为创意写作与科学写作和技术写作存在巨大的差异，人们很难将STEM学科与创意写作联系起来。但这并不是说STEM学科与创意写作从来就没有关系。“从历史上看，在很多时期里， STEAM学科的结合却似是存在的。……举个例子，在文艺复兴时期，画家、物理学家和药剂师是属于同一个行业协会的。这一时期见证了艺术与科学伟大的成就，这并不是一个偶然。”在这里，明确地将STEM扩展到了STEAM，而这里所增加的“A”（Arts），不是只包括美术、音乐、舞蹈等狭义的艺术，而是包括语言艺术在内的广义的艺术。虽然，近年来，大力加强STEAM教育的呼声在世界各国越来越高，但仍然缺乏具体的实现方式。将STEM学习与创意写作有机结合起来，为STEAM教育的实施提供了一种有效的模式。正是在这一意义上，可以说将创意写作纳入STEM学习是一种创新。
那么，这样一种创新有什么价值呢？对于这一问题，本书作者做出了明确的回答。一方面，“通过STEAM连接艺术与科学，破除艺术与科学一分为二的假象，我们不仅能够培养学生不同领域所需的重要技能，而且还能够帮助学生与某一个学科建立联系，限度发挥自己在该学科的天赋和才能”；另一方面，“当STEM学科与写作结合的时候，学生们能够更好地学习知识。研究发现，当学生们不是通过死记硬背，而是通过故事的方式来学习的时候，他们能够更快地掌握STEM学科的一些概念，并且能够牢牢记住”。正是基于以上认识，本书作者明确地提出“我们的目标是启发学生，让他们爱上STEM学科，同时，也让他们爱上写作”，并坚信：“STEM学科和创意写作的融合培养，能够造就下一代有创造力的思考者、问题解决者和表达创新想法的发明者，真正实现创新人才的落地培养”。
后，关于如何在STEM教学中融入创意写作，这正是作者编写本书的意图。本书不仅提供了12个内容简单、有趣又吸引人的教学案例，向读者生动地展示STEM学科和创意写作的融合，而且还为读者提供了科学百科、教师阅读材料、 STEM课外探究、科学笔记本、实验室日志、学生调查问卷、自我评估表等辅助性教学资源。尤其实用的是，本书还总结了一系列非常实用的STEM教学策略，这些策略包括引导学生自主探索、给学生充分的时间、重视学生的先前知识、注重记录和写作四个方面，共12条。掌握了这些策略，每一位教师都能很快将STEM教学与创意写作有机地结合起来。
当前，以STEM教育和创客教育为核心的科创教育正在我国快速地开展起来。然而，缺乏优质资源和专业教师成为影响我国青少年科创教育健康发展的两个关键制约因素。我希望，本书的引进出版既能提供国外教师开展STEM教育的典型案例，也能帮助致力于开展科创教育的教师快速行动起来。我相信，一旦行动起来，我国的教师们就能创造出更多新模式、新资源，让我国的科创教育走上健康的发展道路！
李亦菲
（北京师范大学科学传播与教育研究中心副主任、
中国教育学会青少年创新教育分会理事长）
2017年11月5日
我确实被书中的内容吸引。书中详细的教学案例，所提供的教学资源，正好是当今国内STEM教育开展中教师所缺乏的优质课程资源。尤其是书中展现的跨学科教学的思维模式，更是对我国课程改革的进展，给予了很好的借鉴和启发。
——李希贵 中国教育学会副会长、北京十一学校校长
《基于课程标准的STEM教学设计》一书，在一定程度上弥补了各地在开展STEAM教育课程中的短板。书中展示了优秀教师的课堂设计，这些设计体现了跨学科学习和培养学生运用多种学科知识解决问题的能力。这些尝试对推动我国STEAM教育走向课堂无疑是有价值的。
——杨念鲁 中国教育学会常务副会长兼秘书长、中国教育学会科创教育联盟秘书长
将创意写作纳入STEM学习，是本书的一个有价值的创新。书中总结了一系列非常实用的STEM教学策略，包括引导学生自主探索、给学生充分的时间、重视学生的先前知识、注重记录和写作四个方面，让每一位教师都能很快将STEM教学与创意写作有机地结合起来，为我国从事STEM教学的教育工作者提供了清楚地说明和精彩的示范。
——李亦菲 北京师范大学科学传播与教育研究中心副主任、中国教育学会青少年创新教育分会理事长
“科学不只是一个学校实验、或元素周期表、或波的属性。它是世界运行的方法，是一种重要的了解、探索以及参与世界的方式，通过科学，我们可以拥有改变世界的能力。”
——巴拉克·奥巴马 美国前总统
在826全美机构，想象力与教育总是能碰撞出火花。他们中能够用其独特和振奋人心的方式，将创意写作与STEM学科中*有意思的部分结合起来。通过这些课堂，学生们学到很多关于这个世界的知识，还有机会用一些真实的科学探索去想象并打造新的世界。
——斯派克·琼斯 美国导演，奥斯卡*编剧获得者
《基于课程标准的STEM教学设计》提供了一些高质量的STEM活动，这些活动非常容易操作，而且对中学生们极具吸引力。通过一些动手活动来学习，在STEM学科的世界中不断探索，激发创造力、好奇心，提高自信心，这不仅非常有意思，而且独具一格。
——乔格·佩雷兹 美国基督教青年会家族发展与社会责任、青年发展部副主席
科学不仅非常有意思、具有创造力，而且非常重要。而本书正是一本能够让所有人意识到这一点的一本书！《基于课程标准的STEM教学设计》通过一种有意思而且积极的方式，帮助我们启发未来科学家，向他们展示STEM学科的魅力，让所有学生有机会去探索STEM学科在日常生活中所起到的作用。
——丽贝卡·思科鲁特 科普作家、畅销书《永生的海拉》作者
传统科学教育的一大悲剧就是学生们往往不能够意识到科学其实是一个创造的过程。在《基于课程标准的STEM教学设计》中，通过创意写作，将想象力及表达艺术直接带入科学课堂，这种结合不禁令人感到欣喜。
——布莱恩·格林 哥伦比亚大学物理、数学教授，世界科学节创始人之一
第七章 那里面可能有骨头
3节课，每节课90分钟
STEM说明：生命科学
写作活动：技术写作、创意写作、叙述写作
嘘……这是一个秘密。本课将重点关注科学如何应对未知。
在本课中，学生们将扮演生物学家和侦探双重角色，对一个神秘物件（猫头鹰食丸）进行详细的分析，并且尝试重现在该神秘物件中发现的生物种类。通过反复多次分析（整合之前分析收集的信息、同事们分享的想法和更完善的背景信息），从每一次分析中获得更多的信息，根据这些信息，学生们不断完善自己关于这个神秘物件的假说。在进行技术类实验记录的写作的同时，学生们还有机会进行一些科幻写作。
之前我们曾将这个教案命名为“猫头鹰食丸”，随后我们将题目改为“鸟类和骨头”，之后我们又进行了修改。我们不希望学生通过任何方式获得关于本课要研究的神秘物件（也就是猫头鹰食丸）的任何信息。学生们一开始知道得越少，他们越能够切身体会到，收集更多的直接证据，多进行一些研究，收集更多的背景知识，能够帮助科学家们获得更好的结论。
随着课堂的进行，学生们会慢慢了解神秘物件里面有些什么，以及这些东西怎么会出现在神秘物件中。根据这些了解，学生们对神秘之物也会有越来越合理的猜测。所以，本课让学生们有机会全身心投入到科学实践中。学生们会提问题、分析数据，并根据手头的信息去建构、完善和修改自己对问题的解释。
学生们必须参与到基于事实证据的讨论中，在获得信息的同时，还将对信息进行评估，后还将与同伴进行信息的沟通与交流。学生们还需要整合自己观察到的信息，并且考虑先前掌握的知识和一些从外界获得的信息。上面提到的这些，都是学生们在活动中需要一直进行的任务——这些任务并没有先后顺序，而是贯穿活动始终，并且需要反复进行的——跟实践型科学家一样！（关于迭代的更多内容，详见《科学百科》。）
如果你想要给学生举一个关于这个过程的例子，你可以想想恐龙。在“恐龙”这个词开始出现之前，世界各地的人们发现了很多巨大的骨头。古代中国人认为这些是神话中出现的龙的骨头，而欧洲人则认为这些骨头来自巨人（人类）。随着越来越多的化石的发现，这些化石之间丝丝缕缕的关系也慢慢重见天日。 1842年，理查德·欧文将斑龙、禽龙和海拉尔龙分成一组，将其归为“dinosauria （恐龙总目）”，dinosauria这个词在希腊语中的大概意思是“恐怖的蜥蜴”。
然而，“恐怖的蜥蜴”这样的设想终还是土崩瓦解了。随着越来越多的化石被发现，我们对恐龙有了越来越多的了解，慢慢意识到恐龙其实一点也不像是蜥蜴。科学家们坚信，大部分恐龙都是恒温动物，而蜥蜴却是一种冷血动物。恐龙的腿部也要比蜥蜴直一些。另外，关于恐龙的“恐怖”，我们会认为大多是因为其巨大无比的体型，而这一点也慢慢被证实是错误的。后来我们慢慢发现了许多恐龙化石，有些恐龙的大小跟我们的家猫或者是鸽子差不多大。
提到鸽子，可以顺便跟学生说一下，鸽子其实也是一种恐龙。很多化石证据（这其中包括很多带有羽毛的恐龙化石）证明，现在的鸟类的祖先是恐龙中的手盗龙类。如果你愿意的话，你可以将鸽子、鸵鸟、企鹅或者隼等鸟类归到“恐龙”的名下（“鸟”这个词还是比较精确的，正如“鸟类恐龙”）。
总之，了解越多，越能够对我们的进一步学习有所帮助，同时，利用目前已知的信息，做出合理的猜测，这也是科学过程的一部分。在这个学习的过程中难免会有出错的时候。在本课中，老师不用给学生很多信息，既不需要跟他们过多说明他们要研究的对象，也不需要跟他们讲解应该怎样进行研究，鼓励学生们尝试不同的方式，不断思考自己的方式方法，根据实验中获得的反馈，对实验的方式方法进行修改（关于科学领域中“犯错误”的相关内容，详见《阅读指南》中的《“犯错误”是正常的》部分）。
虽然本课的卖点在于神秘性，不过如果学生们知道或者发现了神秘之物的真相，课堂也不会因此而结束。随着课堂的进行，某些之前对这方面就稍有了解的学生会兴奋地喊出神秘之物就是猫头鹰食丸。慢慢地，学生们会就神秘之物到底是什么做出自己的决定，然后报告自己完成了任务。不过，课堂不会就此结束。提醒学生，在我们进行的这些活动中，我们都非常注重直接证据——他们手头上有些什么，以及随后他们想要跟同学们分享哪些信息。
更重要的是，对于证据的强调能够略微调整课堂的方向。让学生们明白，一个好的科学理论要能够经得起各种质疑，这一点非常重要。从现在开始，今后所有的笔记和讨论都将围绕证据展开，这些证据如何肯定或否定假说，同时，根据证据，判断某一个假说是否成立。（基于课程的目的，本次活动中的假说既包括被普遍接受的猫头鹰反吐出来的食丸，也包括学生提出来的其他任何假说。关于假说和证据的更多内容，请参见《科学百科》。）
课时：探索发掘
在本课进行的过程中，要时刻注意不要将假定当作真相。本课的题目是《那里面可能有骨头》，不过作为老师，你不要告诉学生他们会在猫头鹰食丸中发现骨头（尽管他们基本上百分之百都能够找到）。如果在进行关于猫头鹰食丸的剖析或讨论的过程中，学生开始提出找到的骨头就是骨头，不要承认！问问学生，为什么他们认为找到的就一定是骨头呢？与此类似，在接下来的课堂上，不要告诉学生他们要重构一种生物或动物。如果学生认为自己重构出来的骨架是一种动物的话，问问学生为什么他们会这么认为。
……
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