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北京市第五中学分校　编著 著

图书标签:

• STEAM教育
• 项目式学习
• 课程设计
• 教学资源
• 科学教育
• 技术教育
• 工程教育
• 艺术教育
• 数学教育
• 创新思维

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121324383

版次：1

商品编码：12162663

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：胶版纸

页数：52

字数：26000

正文语种：中文

内容简介

北京五中分校的steam课程，是参考国际优秀steam课程课例，进行改造和创新，旨在让学生开展以问题解决为基础的项目式学习，在习得科学知识的基础上，增加动手做的课堂体验。学生应用所学到的数学和科学知识应对真实世界的挑战时，通过定义问题、研究思考、计划、制作、测试、反思以解决问题。

作者简介

　　北京五中分校是北京市科技示范校。2007年，北京市五中分校在美国夺得了全球第25届头脑创新大赛项目冠军；在全国*一届中小学生创新思维(DI)竞赛上，学校的八支代表队将全部奖牌的一半尽收囊中。自2006年至今，在连续五届的全国青少年未来工程师竞赛中，共获得5次团体*一名。2009年，在北京青少年科技创新大赛和北京市金鹏科技论坛两项重要的科技赛事上，夺得6个一等奖。

目录

项目一　棉花糖塔挑战 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
项目二　设计镶嵌图案 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4
项目三　手电筒设计与制作挑战 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
项目四　飞行项目挑战赛 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12
项目五　纸牌搭桥（1） ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15
项目六　纸牌搭桥（2） ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18
项目七　风动力小车设计挑战 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 21
项目八　硬纸板自动机（1） ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23
项目九　硬纸板自动机（2） ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25
项目十　投石机的设计与制作 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 29
附录1　团队协作 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 32
附录2　创新思维的SCAMPER 策略 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 37
附录3　设计思维 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 40
附录4　工程思维 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43

前言/序言

STEAM教育是近几年国际科技教育领域新兴的研究和实践范式，逐渐被越来越多的人认可和接受。STEAM教育关注对科学知识的解释，科学探究的实践，以及工程设计的结合，其目标是整合各领域知识和技能，将知识学习与生活实践结合起来，解决真实世界中的实际问题，培养创新型人才。

STEAM倡导孩子超学科学习的概念，注重学习与现实世界的联系；在学科之间，相互支撑，相互补充，共同发展。在相互碰撞中，培养各方面技能和认知，强调孩子的主动探索精神。同时鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高，培养孩子的综合素养，从而提升其全球竞争力。

本书关于STEAM 课程的研发，是参考国际优秀STEAM课程课例，进行改造和创新，最后形成十个活动项目。在活动项目的实践过程中，让学生开展以问题解决为基础的项目式学习，在习得科学知识的基础上，增加动手做的课堂体验。学生应用所学到的各学科的知识在应对真实世界的挑战时，他们定义问题、研究思考、计划、制作、测试、反思以解决问题。

由于作者水平有限，书中难免会有不妥之处，敬请广大读者批评指正。

STEAM课程项目手册 探索与创新的实践指南 引言 在日新月异的科技浪潮中，培养下一代的创新能力、解决问题的能力以及跨学科的思维方式已成为教育的核心目标。STEAM（科学、技术、工程、艺术、数学）教育的兴起，正是为了回应这一时代需求。它打破了传统学科的界限，鼓励学生将不同领域的知识融会贯通，以项目式学习（Project-Based Learning, PBL）为核心，通过动手实践，激发他们的求知欲和创造潜能。 本书，《STEAM课程项目手册》，正是为响应这一教育理念而精心打造的实践性指导。它并非一套枯燥的理论说教，而是一本充满活力、引领探索的行动指南。本书旨在为一线教育工作者、课程开发者、学校管理者以及对STEAM教育充满热情的家长提供一套系统、可操作的工具箱，帮助他们设计、实施和评估富有成效的STEAM课程项目。 我们深知，将STEAM理念转化为生动的课堂实践，需要丰富的创意、清晰的指导和可靠的资源。因此，本书的编写宗旨是：赋能 Educators，激发 Learners，创造 Future。 我们希望本书能够成为您在STEAM教育旅程中不可或缺的伙伴，助您点燃学生们心中科学的火花，驱动技术创新的引擎，解决工程挑战的难题，挥洒艺术的灵感，并以数学的逻辑武装他们的思维。 本书定位与价值 《STEAM课程项目手册》 定位为一本面向实际应用的指导书籍。它聚焦于如何将抽象的STEAM理念转化为具体的、可执行的项目活动。本书并非一个简单的项目集锦，而是提供了一套深入浅出的方法论和框架，帮助使用者理解STEAM项目设计的核心要素，并能在此基础上进行创新和拓展。 本书的独特价值在于： 1. 实践导向： 全书围绕“如何做”展开，提供具体的项目设计流程、案例分析和评估工具，让教育者能够快速上手，将理念转化为课堂实践。 2. 系统性： 涵盖了STEAM项目从概念提出、目标设定、资源准备、活动设计、实施过程、成果展示到评价反馈的全流程，确保项目设计的完整性和有效性。 3. 跨学科整合： 强调STEAM各学科之间的有机联系，引导教育者设计能够真正体现跨学科融合的项目，避免“拼盘式”的简单叠加。 4. 学生中心： 突出以学生为中心的学习模式，鼓励学生在项目中扮演主动探索者、问题解决者和创造者的角色。 5. 创新与可操作性： 提供可供参考的范例项目，并鼓励读者根据自身情况进行个性化改编，确保项目的灵活性和适用性。 6. 赋能教育者： 为教育者提供专业的指导和支持，帮助他们克服在实施STEAM教育过程中可能遇到的挑战，提升教学自信和专业技能。 本书内容框架 为了系统性地指导读者完成STEAM课程项目的设计与实施，本书的结构设计力求逻辑清晰、循序渐进。我们将从STEAM教育的理念基础出发，逐步深入到项目设计的具体细节，并通过丰富的案例加以阐释。 第一部分：STEAM教育的基石——理解与实践 第一章：STEAM教育的时代意义与核心理念 为何需要STEAM教育？——21世纪人才需求与教育变革的呼唤。 STEAM的构成与融通：深入理解Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics各自的内涵及其相互联系。 STEAM教育的教育哲学：探究式学习、协作学习、问题解决式学习等关键要素。 STEAM教育的目标：培养创新思维、批判性思维、协作能力、沟通能力等核心素养。 第二章：项目式学习（PBL）与STEAM教育的完美结合 PBL的本质与优势：以真实世界问题为驱动的学习模式。 PBL在STEAM教育中的角色：如何通过项目来整合学科知识和技能。 PBL的核心要素：挑战性问题、真实情境、学生主导、深度探究、公众展示。 STEAM项目的典型特征：开放性、探索性、动手性、创新性。 第二部分：STEAM课程项目的设计——从构想到落地 第三章：项目主题的选取与确立 如何发现有价值的 STEAM 项目主题？——关注社会热点、科技前沿、生活挑战、学生兴趣。 主题的适宜性评估：与课程目标、学生年龄、教学资源相匹配。 主题的延展性与深度：确保项目有足够的探索空间和学习容量。 案例分析：不同领域 STEAM 项目主题的构思过程。 第四章：项目目标的设定与分解 SMART原则在目标设定中的应用。 学科知识与技能目标：明确学生需要掌握的科学原理、技术工具、工程方法、艺术表现、数学概念。 核心素养发展目标：如解决问题能力、批判性思维、协作沟通、创新实践等。 项目成果目标：对学生最终产出的具体要求。 目标与评估的关联：如何使目标成为评价的标尺。 第五章：项目挑战性问题（Driving Question）的设计 什么是有效的驱动性问题？——开放性、引人入胜、激发思考。 驱动性问题的不同类型：探究式、解决式、创造式。 驱动性问题与项目目标的对应关系。 设计驱动性问题的策略与技巧。 案例：针对不同主题的驱动性问题设计范例。 第六章：学习活动与过程的设计 STEAM项目学习的典型流程：启动、探究、实践、反思、展示。 如何设计引人入胜的启动活动？——激发兴趣、引入问题。 探究与研究活动的组织：引导学生搜集信息、分析数据、形成假设。 动手实践与原型制作：工程设计过程、技术工具的应用、艺术创作手法。 协作与沟通的融入：团队分工、信息共享、意见交流。 反思与迭代：引导学生审视过程、分析问题、改进方案。 跨学科知识与技能的有机整合：如何让各学科知识自然地在活动中发挥作用。 第七章：资源需求分析与准备 物质资源：器材、材料、工具、技术设备（如3D打印机、传感器、编程软件等）。 信息资源：书籍、网络资料、数据库、专家访谈。 人力资源：教师指导、专家顾问、社区支持。 时间与空间资源：课时安排、实验室、创客空间、户外场地。 资源获取与管理策略。 第八章：成果展示与分享 多样的成果形式：模型、报告、演示文稿、视频、艺术作品、创新产品等。 如何设计有意义的展示平台？——课堂汇报、作品展览、科技竞赛、社区分享会。 展示与沟通能力的培养：引导学生清晰、有效地表达自己的创意与成果。 公众反馈与评价：从同伴、教师、家长、社区成员处获取有价值的反馈。 第三部分：STEAM课程项目的实施与评估 第九章：教师在STEAM项目中的角色 从知识传授者到学习引导者、促进者。 如何设计和管理项目？ 如何提供及时有效的支持与反馈？ 如何激发学生的学习动力和自主性？ 跨学科协作与教师专业发展。 第十章：学生在STEAM项目中的角色 主动的探究者、问题解决者、合作者、创造者。 如何培养学生的自主学习能力？ 如何提升学生的团队协作与沟通技巧？ 如何鼓励学生勇于尝试、不怕失败？ 第十一章： STEAM 项目的评估体系 评估的意义与目的：诊断、形成性评价、总结性评价。 过程性评估：观察记录、反思日志、同伴互评、教师评价。 结果性评估：项目成果的质量、创新性、展示效果。 核心素养的评估：如何评价学生在协作、创新、批判性思维等方面的进步。 多样化的评估工具与方法：量规（Rubrics）、评分标准、作品集、访谈。 评估反馈与指导：如何将评估结果转化为学生进一步学习的动力。 第十二章： STEAM 项目的挑战与应对策略 时间管理与进度控制。 学生兴趣与参与度的维持。 技术与资源的可获得性问题。 跨学科教师的协作困难。 评价的客观性与公正性。 安全教育与风险管理。 第四部分：精选STEAM项目案例库（示例） 本书将收录一系列精心设计的 STEAM 项目案例，涵盖不同年龄段和学科交叉点，旨在为读者提供具体的参考和灵感。每个案例都将包含： 项目名称与主题 适宜年级 学科融合点 核心驱动问题 学习目标（知识、技能、素养） 项目流程与活动设计 所需资源 成果展示形式 评估建议 拓展与变通思路 例如，部分案例可能包含： “我的城市，我的未来”： （工程、数学、艺术、地理）—— 学生设计一个可持续发展的城市模型，考虑能源、交通、建筑、绿化等因素。 “会唱歌的机器人”： （技术、工程、艺术、数学）—— 学生利用编程和电子元件制作一个能演奏简单旋律的机器人。 “智能农业的探索”： （科学、技术、工程、数学）—— 学生设计并模拟一个基于传感器和自动化技术的智能种植系统。 “时光胶囊的记录者”： （科学、技术、艺术、历史）—— 学生运用多媒体技术，制作一个代表当今社会重要元素的“时光胶囊”数字档案。 “生态平衡的守护者”： （科学、工程、数学、艺术）—— 学生研究本地生态系统，设计解决方案以改善或保护其生态平衡。 结语 《STEAM课程项目手册》 的编写，凝聚了我们对STEAM教育深刻的理解和对未来教育的殷切期望。我们相信，通过本书提供的系统性指导和丰富实践案例，教育者们能够更加自信、高效地开展STEAM教育，为学生们搭建一个充满探索、创造与无限可能性的学习平台。 STEAM教育并非遥不可及的宏大叙事，它就蕴藏在每一个好奇的眼神，每一次大胆的尝试，每一个巧妙的构思之中。本书正是为了捕捉和放大这些闪光点，将它们转化为孩子们认识世界、改变世界的力量。 愿本书成为您点燃学生学习热情、引领创新实践的得力助手。让我们携手，共同开启STEAM教育的美好未来！

评分☆☆☆☆☆

《STEAM课程项目手册》这本书，给我带来的最大感受就是“启发”。它就像一把钥匙，打开了我思维的锁，让我看到了STEAM教育的更多可能性。书中并没有设置固定的“标准答案”，而是鼓励读者根据自己的实际情况，灵活运用其中的方法和思路。我尤其欣赏书中对于“跨学科融合”的强调，它不仅仅是将科学、技术、工程、艺术、数学孤立地分开讲解，而是巧妙地将它们融为一体，让学生在解决一个实际问题的过程中，自然而然地接触和运用到不同学科的知识。我尝试了书中一个关于“环保科技装置”的项目，它要求学生设计一个能够监测和净化空气的装置。在这个过程中，我的学生们不仅学习了传感器的工作原理和单片机的编程，还学会了如何运用流体力学来优化空气流通，以及如何从美学的角度来设计装置的外观。这本书不仅仅提供了项目的设计思路，更重要的是，它培养了一种解决问题的思维模式，一种将理论知识应用于实践，并从中获得创新灵感的思维模式。

评分☆☆☆☆☆

第一次接触《STEAM课程项目手册》这本书，纯粹是出于好奇，想看看如今的教育界都在玩些什么新花样。结果，这本书彻底颠覆了我对“课程手册”的刻板印象。它不像一般的教辅材料那样，只会告诉你“照做就行”，而是像一位经验丰富的老朋友，在你需要的时候，悄悄地在你耳边低语，给出最恰当的建议。书中不乏一些极具挑战性的项目，但作者总是能用一种非常接地气的方式来解读，将复杂的概念拆解成一个个易于理解的小步骤。我印象最深刻的是书中关于“机器人编程与艺术创作”的章节，它不仅仅是教你如何控制机器人做出简单的动作，更是引导你如何将编程语言的逻辑与艺术的韵律相结合，创造出独一无二的艺术作品。我尝试了其中一个项目，让机器人根据音乐的节奏来绘制图案，最终的结果出乎我的意料，它不仅完成了技术上的要求，更展现出了一种前所未有的艺术生命力。这本书的价值，绝不仅仅在于它提供了多少个项目，更在于它激发了我内心深处对创造和探索的热情，让我重新审视了教育的本质，以及它在培养下一代创新人才方面的关键作用。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《STEAM课程项目手册》这本书，是我近期读到的最令人兴奋的教育类书籍之一。它以一种非常生动有趣的方式，将STEAM教育的理念和实践相结合，让读者在轻松愉快的阅读过程中，就能掌握各种项目设计和实施的技巧。我非常喜欢书中对于“项目驱动式学习”的详细阐述，作者并没有把学生置于被动的接受者地位，而是鼓励他们成为主动的学习者和创造者。我特别提到书中关于“利用3D打印技术制作科学模型”的章节，它不仅仅是教你如何操作3D打印机，更重要的是引导你去思考，如何将抽象的科学概念，通过3D打印技术具象化，从而更好地理解和记忆。我的学生们用3D打印技术制作了一个精密的DNA双螺旋模型，这远远比看书上的插图来得直观和深刻。这本书不仅仅为我提供了一系列可操作的项目，更重要的是，它让我认识到，STEAM教育的精髓在于培养学生的创造力、批判性思维和解决问题的能力，而这本书正是实现这些目标的最有力的助手。

评分☆☆☆☆☆

《STEAM课程项目手册》这本书，从我翻开它第一页开始，就有一种被点燃了的感觉。它不是那种枯燥的理论堆砌，也不是那种遥不可及的学术论文，而更像是一本充满活力的工具箱，里面装着各种奇思妙想和实操方法。我尤其欣赏它在项目设计上的循序渐进，从最初的概念构思，到细致的资源准备，再到最后的成果展示，每一个环节都给出了清晰的指导和具体的案例。书中那些五彩斑斓的图示和清晰明了的步骤，让我这个对STEAM领域不算特别精通的读者，也能够毫不费力地跟着操作。我尝试了书中一个关于“可持续城市模型”的项目，原本以为会很复杂，结果在手册的引导下，从搭建微缩建筑到编程控制交通信号灯，整个过程既有趣又有成就感。更重要的是，这本书不仅仅教授“怎么做”，更强调“为什么这样做”，它鼓励我们在项目中融入科学探究、技术创新、工程设计、艺术表现和数学思考，让我深刻理解了STEAM教育的核心理念，并且能够灵活运用到自己的教学实践中。这本书为我打开了一扇新的大门，让我看到STEAM教育的无限可能，它不只是课程，更是一种解决问题、激发创造力的生活方式。

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到《STEAM课程项目手册》这本书的时候，我并没有抱太高的期望。毕竟，市面上关于STEAM的书籍多如牛毛，真正能让我眼前一亮的却少之又少。然而，这本书却出乎意料地让我感到惊喜。它没有华丽的辞藻，也没有晦涩难懂的理论，只有实实在在的干货。书中每一个项目的呈现都力求精简而精准，从材料清单到操作步骤，再到预期效果，都经过了精心设计。我尤其喜欢它在鼓励学生自主探索方面的篇幅，作者并没有把答案直接摆在面前，而是通过巧妙的提问和引导，让学生在解决问题的过程中，主动去思考、去尝试。我尝试了书中一个关于“智能家居模型”的项目，它要求学生设计并搭建一个能够响应特定指令的智能家居系统。在这个过程中，我的学生们不仅学习了电路知识和编程技能，更学会了如何分析问题、解决问题，以及团队协作的重要性。这本书不仅仅是为教育者提供了课程资源，更重要的是，它传递了一种教育理念，一种鼓励学生勇于尝试、不怕失败、并在实践中不断成长的教育理念。