-089-2020年
第47期（总第247期）
摘 要：STEM 教育倡导多学科融合，运用跨学科的知识来解决生活中的问题，从而培养学生的批判性思维、协作意识、创造能力、创新精神和问题解决能力。文章作者结合自身开展的《自制电动车》项目，从项目设计出发，总结了在中学开展STEM 教育的有效途径。
关键词：STEM 教育；项目设计；工程；途径中图分类号：G632.0
文章编号：2095-624X（2020）47-0089-02
STEM 是科学（Science）、技术（Technology）、
工程（Engineering）和数学（Mathematics）的总称，倡导多学科融合、注重创新精神和实践能力培养的STEM 教育，近年来引起了教育界的广泛关注。
在今天，STEM 教育更强调的是一种动手做的课堂学
习，使学生在参与以活动、项目和问题解决为基础的学习过程中，运用跨学科的知识来解决生活中的问题，从而培养学生的批判性思维、协作意识、创造能力、创新精神和问题解决能力。由此可见，如何有效开展STEM
教育就显得尤为重要。
一、从项目制作切入，激发学生兴趣
基于项目的STEM 学习从项目设计入手，既可以提高学生的兴趣，又可以提高教师的专业技能。
1.选择合适的学生项目
合适的项目，是指学生生活中感兴趣的，适合学生动手制作而且成本不高的活动。在STEM 教育中，学生
的兴趣是开展的根本，没有兴趣就容易失去学习动力，学生对项目感兴趣的程度在一定程度决定了我们STEM 教育的效果。以《自制电动车》项目为例，学生常常接触玩具车，但这与亲自动手制作一辆能跑的车的感觉完全
不同。基于电机的自制电动车项目从学生生活中来，取材方便便宜，包括3V 直流电机、齿轮、车轮等，每组成
本不超过10元，很容易获得学校的支持。另外，加工工
具只需台式曲线锯、小功率台钻、热熔胶等 ，经简单培训后，所有中学生都能使用。
2.预留足够的设计空间
预留足够的设计空间，是指在项目制作的限定条件
里，让学生充分发挥创意进行设计制作。在项目制作里，既要让作品有共性，又要让不同层次的学生展示不同的特点，体现不同层次的思维，这样学生才会花更多时间投
入到项目学习中来。此外，给学生足够的设计空间，即鼓励学生创新设计，培养学生的高阶思维。
以《自制电动车》项目为例，只要求电动车跑10米，不
限制作材料和传动装置，不限加工工具，因而在实际制
作中，出现了不少独特的设计。如底盘类，“四轮底盘”车和“坦克底盘”车；性别类，女生设计的“海豚车”与“公共汽车”，男生设计的“F1赛车”与“超酷跑车”。在技术上有用激光切割加工、3D 打印机打印、台式曲线锯加工的车，传动结构则有选用皮带轮的车和选用多齿轮传动的车等。留有足够的设计空间，学生能够自由发挥，同
时也能提高他们的设计能力和选择材料与工具的能力。
3.结合比赛的项目测评
评价是项目设计的一个重要组成部分，如何评价会
影响学生学习的效果，结合比赛来检测项目的效果就是一种很好的评价方式。一方面，比赛是一种成果展示的方式；另一方面，比赛能检验项目的设计合理程度， 也能锻炼教师的课程策划能力。此外，比赛的氛围是学校乐于看到的场面，它会推动项目的可持续发展。
以《自制电动车》项目为例，评价方式包括结构造
型评分和电动车10米竞赛两部分。结构造型由学生对作
品的造型、加工水平、材料的连接方式打分；10米竞赛则分为班赛和校赛，班赛以快和直线评分，最先通过终点的得分最高；校赛则在科技节期间，从班中选出2组，以10米赛道最快到终点者胜。这样结合比赛进行评价，学
生的兴趣非常高，每年科技节比赛场地人山人海，此项目也成为广东省东莞市东莞中学松山湖学校（以下简称我校）科技节的经典项目。
二、以STEM 理念引领，拓展项目设计
项目制作的重点若是验证那些已经摆在学生面前的
事实，教师控制过程与结果，这就失去了做中学的意义。因此，学生的兴趣被激发后，我们需要适时融入STEM
理念，拓展项目的知识与内涵，让学生在做中学，从而达到培养核心能力的目的。
1.融合多学科的知识
在项目学习中，其核心组成部分就是将分散的学
科知识融入具有挑战性的问题或难题的项目活动中，而STEM 强调的也是跨学科学习，两者高度吻合，这也要求
我们在进行项目设计的时候，要融合多学科的知识。
中学开展STEM 教育的有效途径
郑敏祥
（广东省东莞市东莞中学松山湖学校，广东 东莞 523808）
文献标识码：A
——以《自制电动车》为例
-090-2020年第47期（
总第247期）
以《自制电动车》项目为例，融入了物理、数学、
通用技术及美术等多学科的知识，以STEM的角度分，包
括多方面的知识。如科学（S）：电机原理，传动比原理，电
机堵转易烧坏原因等；技术（T）：切割技术、钻孔技术、
焊接技术、打磨技术等；工程（E）：传动系统、加工流
程、装配流程等；数学（M）：摩擦力的估算、传动比的
计算、转矩的计算等内容。这其中以传动比和转矩的核
心知识，串起了整个项目设计。在经历本次项目后，学
生会对核心知识有深刻的理解，也发展了计算思维。
2.体现工程设计的过程
STEM项目学习以工程设计为基石，在这个基础上，学
生用他们所学的科学、技术、数学各个领域的知识来解
决真实世界中有意义的问题。因此，一个良好的设计项
目，要体现工程设计的过程。一般来说，工程设计的过
程有如下七个步骤：①识别问题和制约因素；②调查研究；
③形成概念；④分析观点；⑤建立模型；⑥测试与优化；
⑦沟通和反思。
以《自制电动车》项目为例，学生的项目设计正是
经历了完整的工程设计的过程，逐步培养其工程思维。
具体如下表所示。
3.注重培养核心的能力
基于项目的学习经常由学生需要解决的诸多问题组
成，这些问题融入了真实的情境，学生在解决问题的过
程中对科学、技术、工程和数学各个领域里的概念都会
形成深刻的理解。同时，这种学习方式要求学生要有批
判性的思维并善于分析，有团队协作能力，强化了学生
的高阶思维能力。
以《自制电动车》项目为例，在每一个环节里，我
们注重对学生进行核心能力的培训，从绘制小车图样、
选择材料和加工过程、选择工具、测试与修改小车、小
组合作完成项目、作品的展示和汽车波箱的调查等方
面，去培养学生的图样表达、工程思维、物化能力、技
术意识、合作态度、语言表达和调查能力等。通过这些
能力的培训，让学生感觉参加项目制作会有所收获，从
而有持久的学习动力。
三、以校本建设为目标，升华STEM课程
在当前的教学环境下，再热闹的项目活动也会面临
学科教学和考试的压力。因此，完善项目设计，将项目
设计开发成校本课程，形成STEM课程品牌，这样的项
目才会更有生命力，才能更持久地开展STEM教育。
1. 开设校本课程，巩固STEM成绩
东莞汽车
在我校目前的课程体系中，教师在校本课程里拥有
较高的自由度，可以自己把控教学内容，不影响正常的
学科教学，学校也不会干预太多。一方面，教师可以从
最小的、最简单的、自己最拿手的项目做起，结合项目
开设校本课程，这样就有了固定的时间，固定的人员以
及固定的场所推进项目；另一方面，要基于STEM理念
对课程进行设计，逐步提高自己的课程设计能力。此外，教
师要结合我校的活动如科技节等，对课程的成果进行展
示，吸引更多的学生和教师参与，造成影响力。
2. 完善项目资源，形成STEM品牌
在开设校本课程的过程中，既要有品牌意识，逐步
完善项目资源，又要从备课、主题、学习环境、教师定位、
学生定位、课程资源等多方面去思考项目如何进行多学
科整合；既要想方设法吸收整合学科的教师参与进来，组
成跨学科学习共同体，提高STEM课程效率，又要通
过不同渠道与社区伙伴或商业机构合作，让专业人士在
STEM课程中发挥作用，从而给项目带来更大的真实性。
这样，通过一系列的措施完善项目资源，逐渐形成STEM
课程品牌，就有机会推广到全校。
《自制电动车》项目先是手工制作校本课程，注重
的是对电动车如何能动这个事实的验证；然后我们以创
客的理念对课程进行了改进，强调的是各种加工技术的
运用；后来，我们运用STEM的教育理念对项目进行了
改进，从一开始就给学生灌输工程思维，学生在完成任
务的过程中逐步深化工程设计的思想。在这个过程中，课
程越来越成熟，逐渐变成了我校的品牌校本课程。2017
年，此项目作为东莞市通用技术展评项目推向全市；
2018年，东莞市市赛又在小车的基础上加上智能硬件，变
成了智能小车的制作。
可见，从项目制作入手，以STEM理念引领去开发
品牌校本课程，是一种开展STEM教育的有效途径。
[参考文献]
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普拉罗，（美）詹姆斯·R·摩根.基于项目的STEM
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作者简介：郑敏祥（1979— ），男，广东湛江人，中
学高级教师，本科，研究方向：STEM教育、创新创客教育。识别问题和制约因素
1.竞赛要求：10米跑道快者胜
2.3V电机一个，轮胎相同
3.加工要求：切割、打孔、焊接等
调查研究
（学生台上展示）
1.传动装置有哪些？有什么特点？
2.汽车的波箱是怎样工作的？
3.山地车上坡时该如何调节变速器？
形成概念小车的结构与造型有什么设计理念？
分析观点
1.如何选择传动装置？
2.如何让小车走直线？
3.场地的摩擦力如何估算？
建立模型  1.设计图怎么画？
2.模型怎样制作？
测试和优化（实地进行）1.测试要注意什么问题？
2.问题出在哪里？
沟通和反思
（学生书面展示）
1.小组分析作品出现的问题
2.小组介绍作品
电动车项目的工程设计过程表