STEM课程 教师版Lower Level13年级.docx
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STEM课程教师版LowerLevel13年级
序言：
STEM课程使用说明
STEM课程包含教师版和学生版，教师版为课程引入、知识讲解、实验器材、实验步骤等，每节课的建议时间分配在各部分的括号内标明。
每个实验课后，需要学生完成相应的实验报告填写，作为结果性评价依据。
其中知识拓展部分可根据课程实际时间和学生对知识点掌握情况选择性讲解。
学生版为辅助材料和习题，教师可以通过实际教学进度和学生实际学习情况合理选取习题作为课堂练习或课后作业。
例如，若课堂进度较快，可在学生版中选取部分习题作为课堂练习对知识加以巩固，如果学生接受程度较弱，不必要求完成所有习题。
部分课堂讲解内容不包含的细节部分，需要教师在互联网或书籍上查找填充讲解内容及相关图片。
前言
什么是STEM？
STEM——是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）这四个词的开头字母的组合。
其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的控制和利用、解决社会发展过程中遇到的难题；数学则作为解决技术与工程学科问题的基础工具。
STEM课程重点是加强对学生四个方面的教育：
一是科学素养，即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学）理解自然界并参与影响自然界的过程；二是技术素养，也就是使用、管理、理解和评价技术的能力；三是工程素养，即对技术工程设计与开发过程的理解；四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。
工程设计过程
1.确定问题。
工程设计开始之前，首先要确定问题。
比如，让学生建造一座桥，首先要确定建桥的技术参数，明确造桥中安全性和成本的重要性，并进一步定义要解决的问题。
确定问题之后，要制定合理的解决方案。
每一种问题的解决方案都不是唯一的，也没有明显的正确答案。
在这个阶段，学生可以采用多种方法进行解决，比如可以进行头脑风暴、查阅资料等手段。
2.分析方案。
在这个过程中，学生需要对每个方案是否满足条件进行分析评判，分析评判可以用系统的方法进行。
比如，在设计一个天气瓶的时候，会遇到该用什么材料、每种材料的利弊问题。
学生可以通过分组，继续运用头脑风暴的方法进行方案的分析，教师可以要求每个小组提出一种或两种解决方案，将每个小组的方案再进行讨论，分析每一种方案的优势与缺陷，并按照每个小组选择的方案进行制作。
3.优化方案。
在设计解决方案之后，需要优化解决方案。
学生需要对他们所设计的方案进行测试，在测试中发现方案的不足之处，同时收集相关数据并找到能够改进的地方。
教师要引导学生对设计的因素作优化更改，从而确定每个因素会对设计方案造成什么影响。
让学生认识到项目设计过程反复性的特点。
在制作的过程中，要不断引导学生对自己的设计方案进行优化，同时，要对每一种新的方案进行测试，直到他们认为的最符合要求的方案出现。
4.小组交流。
在整个项目设计的过程中，要鼓励学生与小组内的、班级内的同学交流。
如果条件允许，还应该鼓励他们和更多的专业人士如设计工程师、物理老师、化学老师等更多的可以给他们支持的人进行交流。
在每一个环节，都要给学生留出较多的时间表达自己的观点和想法。
STEM课程介绍
本课程包含三个STEM项目式学习课程，适用于小学四年级和五年级（上）学段，每个项目适用于一学期。
项目一小小天气预报员
适用于小学四年级（上）。
配合“溶解”课程，指导学生获得一些简单的自然科学基础知识，了解基本的气象学知识，激发学生的科学兴趣，获得初步的科学分析能力。
项目二桥梁的奥秘
适用于小学四年级（下）。
通过桥梁设计，学生将学习桥梁结构及设计思路，进行简单的桥梁设计与制作，进行稳定性测试，发现不足并提出改进方案。
激发学生的创造兴趣，体验桥梁建筑师的角色，探索桥梁的奥秘。
项目三生态圈
适用于小学五年级（上）。
通过学习生态系统，气压和风的形成。
通过创建、观察并了解一个生态系统或生物栖息地，最终搭建一个完整的生态圈，包含水、空气、土壤、动物、植物和微生物。
学科知识及所需能力培养
根据21世纪核心技能对中小学生能力的培养，该项目通过师生间相互沟通、学生间相互沟通、学生学会服从管理、师生及生生间合作协调等合作沟通能力，学习化学、生物、气象、工程、文化等相关基础知识，在观察比较及动手操作的活动中完成项目，侧重培养学生的细致观察能力、合作交流能力、准确描述能力及动手操作能力。
●学科知识：
每节课所涉及的学科知识如下，建议教师进行学科组集体备课，跨学科授课，共同参与STEM项目。
●21世纪核心技能：
学生通过项目式学习收获技能培养的等级。
✓理解：
能够理解某项技能所涉及的具体活动，为什么需要掌握该技能。
✓应用：
能够将某项技能运用在学习生活中，并帮助自己提高学习效率与效果。
✓评价：
能够针对某项技能评价自己的运用情况，反思自己的不足与提高方向；同时能够评价他人运用某项技能的情况，是否能帮助到团队/自己的学习。
小小天气预报员
●学科知识：
化学
物理
生物
数学
气象工程
历史文化
1.1
√
√
√
√
1.2
√
√
√
√
2.1
√
√
2.2
√
3.1
√
3.2
√
4.1
√
4.2
√
5.1
√
5.2
√
6.1
√
√
√
6.2
√
7.1
√
√
√
√
√
√
7.2
√
√
√
●21世纪核心技能：
理解
应用
评价
学习与创新技能
1.批判性思考和解决问题能力
√
2.沟通与协作能力
√
3.创造与革新能力
√
数字素养技能
1.信息素养
√
2.媒体素养
√
3.信息通信与技术素养
√
职业与生活技能
1.灵活性与适应能力
√
2.自动性与自我导向
√
3.社交与跨文化交流能力
√
4.高效的生产力
√
5.责任感
√
6领导力
√
√
桥梁的奥秘
●学科知识：
物理
化学
数学
工程
历史文化
1.1
√
1.2
√
√
√
2.1
√
√
√
2.2
√
√
3.1
√
3.2
√
√
4.1
√
4.2
√
√
5.1
√
√
√
●21世纪核心技能：
理解
应用
评价
学习与创新技能
1.批判性思考和解决问题能力
√
2.沟通与协作能力
√
3.创造与革新能力
√
数字素养技能
1.信息素养
√
2.媒体素养
√
3.信息通信与技术素养
√
职业与生活技能
1.灵活性与适应能力
√
2.自动性与自我导向
√
3.社交与跨文化交流能力
√
4.高效的生产力
√
5.责任感
√
6领导力
√
√
生态圈
●学科知识：
化学
物理
生物
数学
气象工程
历史文化
1.1
√
√
√
1.2
√
2.1
√
√
2.2
√
√
3.1
√
√
3.2
√
√
4.1
√
4.2
√
5.1
√
√
5.2
√
√
√
6.1
√
√
6.2
√
√
●21世纪核心技能：
理解
应用
评价
学习与创新技能
1.批判性思考和解决问题能力
√
2.沟通与协作能力
√
3.创造与革新能力
√
数字素养技能
1.信息素养
√
2.媒体素养
√
3.信息通信与技术素养
√
职业与生活技能
1.灵活性与适应能力
√
2.自动性与自我导向
√
3.社交与跨文化交流能力
√
4.高效的生产力
√
5.责任感
√
6领导力
√
√
项目时长
周次
小小天气预报员
桥梁的奥秘
生态圈
Week1
1.1引言
1.1引言
1.1引言
1.2化学知识：
宝贵的唾液
1.2物理知识：
桥梁的结构
1.2生物知识：
生物多样性
Week2
2.1化学知识：
牛奶里有水吗
2.1实验课：
桥梁模型初步设计
2.1实践课：
寻找生物多样性地域
2.2实验课：
不同物质的溶解
2.2数学知识：
长度与面积
2.2实验课：
水生生物多样性
Week3
3.1化学知识：
衣服脏了怎么办
3.1实验课：
力学原理
3.1实验课：
孔雀鱼的喂养与繁殖
3.2活动课：
动手动脑
3.2物理知识：
桥梁稳定性探索
3.2实验课：
卤虫卵的孵化
Week4
4.1化学知识：
影响溶解的因素
4.1实验课：
桥梁承重能力探索
4.1实验课：
土壤中的微生物
4.2数学知识：
线性图表
4.2物理知识：
跨海大桥设计
4.2实验课：
瓶子中的生态圈
Week5
5.1化学知识：
溶液浓度的探究
5.1实验课：
结构工程小实验
5.1气象学知识：
风的形成
5.2实验课：
自制冰棍
5.2物理知识：
无处不在的力
5.2实验课：
风速计制作
Week6
6.1实验课：
蓝色玫瑰
6.1知识串联复习
6.1实验课：
气压的测定
6.2实验课：
科学选种
6.2任务设计
6.2实验课：
海上冷气流的形成
Week7
7.1任务设计
7.1任务实施
7.1知识串联复习
7.2任务实施
7.2任务评估
7.2任务评估
Week8
8.1知识串联复习
8.2任务评估
考核展示方式
●过程性评价：
1.在小组讨论中，学生自我观点的表达及对他人意见的反馈（教师打分制）
2.实验报告的撰写及实验室安全意识（提问抢答计分制）
3.小组活动中充当的角色及团队合作能力（教师打分制）
4.学生对组员的评价及学生自我反思（表格式）
5.学生预习与作业完成情况记录及评价（表格式）
●结果性评价：
小小天气预报员
1.团队成绩：
关于冬天撒盐化雪的poster制作（小组互相投票）
2.天气瓶的制作评价（学生互相打分制）
3.演讲演示：
天气瓶的介绍（教师打分制）
桥梁的奥秘
1.团队成绩：
关于桥梁发展、桥梁设计和桥梁稳定性的poster制作（小组互相投票）
2.桥梁模型设计的制作评价（学生互相打分制）
3.演讲演示：
桥梁模型设计思路与成果介绍（教师打分制）
生态圈
1.团队成绩：
关于气压计和风速计的poster制作（小组互相投票）
2.生态圈、气压计和风速计的制作评价（学生互相打分制）
3.演讲演示：
生态圈的介绍（教师打分制）
过程性及结果性评价机制
过程性评价：
●学生观点及表达（教师打分制）
评分项
AdvancedLevel
4
ProficientLevel
3
Competent
2
Developing
1
Score
个人观点
观点明确，直接提出，有充分的内容支持自己提出的观点
提出观点，简单阐述观点，有支持自己观点的内容
提出观点并解释
提出观点，没有阐述完全
表达能力
表达通顺流畅，重点突出，语调语气有变化，表情丰富，有肢体语言和眼神交流
表达流利，语气语调丰富，有肢体语言和眼神交流
语言流畅，完整陈述
简短结束观点陈述，没有延伸内容
意见反馈
自己阐述的内容得到大家的肯定，同时仔细听取别人的讲话和表达，给出恰当的回答
自己阐述的观点能得到大部分同学的肯定，同时仔细聆听其他同学的讲话
得到小部分肯定和小部分提问质疑，没有仔细聆听其他同学的讲话
现场观众基本没有反馈
●学生态度与参与度（教师打分制）
模块
细则
5
4
3
2
1
0
操作准确
仪器使用准确
试剂使用准确
操作步骤准确
无仪器和试剂浪费
参与过程
熟悉实验步骤
引导小组实验按部就班进行
协助组员完成实验
积极参与实验过程中的讨论
角色完成
完成自我职责工作
监督组员完成各自工作
磨合组内角色使合作流畅
小组工作中体现出领导性
●学生评价与自我反思
你在实验过程中做了什么？
你完成的最好的部分是什么？
你最喜欢的过程是什么？
你没有做好的步骤是哪一个？
你喜欢和组内这些小朋友合作吗？
如果有你有10分可以分给你和你的小伙伴们，你会怎么分配？
●完成度及评价记录
你最喜欢你所在小组内的哪一个小朋友？
为什么？
（学生自填）
请描述你所在组内每个小朋友都做了些什么，你觉得他们做的好吗？
（学生自填）
请您对每一位参与实验的小朋友进行评价（教师自填）
结果性评价：
小小天气预报员
●团队协作成果（poster）（投票制）
按照投票结果积分，票数第一名的积5分，第二名积4分，第三名积3分，第四名积2分，第五名积1分，其他名次不积分。
●成果展示效果（天气瓶）（学生打分制）
满分10分
天气瓶内有少量未溶解试剂扣1分
天气瓶内有大量未溶解试剂扣2分
天气瓶破损扣3分
天气瓶无法反应当天天气状况扣1分
实验过程中有仪器损坏和试剂浪费扣1分
●实验报告（教师打分制）
实验报告完整——0-60分，6份报告每份10分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，每道题目均有合理答案——9-10分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，题目当中答案瑕疵较多，个别问题无法做出合理解释——7-8分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，但大部分题目中相关知识点描述不清——5-6分；
实验报告知识点描述不清，作答潦草——3-4分；
实验报告空白较多，作答量不满30%——1-2分；
实验报告空白——0分。
●实验装置（蓝色玫瑰、天气瓶）（投票制）
蓝色玫瑰玻璃瓶完整，瓶内结晶清晰——0-10分，由参观学生及家长评价投票计分，根据学生人数，每人3-5票；
得票数最高为10分，按票数等比例分配。
如最高得票数为15票，则1.5票记为1分，得6票的同学记为4分；
天气瓶密封良好，瓶内有完整簇状晶体——0-20分，由参观学生及家长评价投票计分，根据学生人数，每人3-5票；
得票数最高为20分，按票数等比例分配。
如最高得票数为20票，则1票记为1分，得6票的同学记为6分。
●组员评价（同组打分制）
组员评价是否乐于助人，善于合作——0-10分；
根据同组组员评价结果由教师统计评分。
桥梁的奥秘
●团队协作成果（poster）（投票制）
按照投票结果积分，票数第一名的积5分，第二名积4分，第三名积3分，第四名积2分，第五名积1分，其他名次不积分。
●成果展示效果（纸桥）（学生打分制）
满分10分
纸桥不能承重能力最差扣1分
在承重能力测试之前纸桥有损坏扣2分
实验过程中有仪器损坏和材料浪费扣1分
●实验报告（教师打分制）
实验报告完整——0-60分，5份报告每份12分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，每道题目均有合理答案——11-12分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，题目当中答案瑕疵较多，个别问题无法做出合理解释——9-10分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，但大部分题目中相关知识点描述不清——7-8分；
实验报告知识点描述不清，作答潦草——4-6分；
实验报告空白较多，作答量不满30%——1-3分；
实验报告空白——0分。
●结构和外观展示（投票制）
桥梁结构完整，外形美观——0-30分，由参观学生及家长评价投票计分，根据学生人数，每人3-5票；
得票数最高为30分，按票数等比例分配。
如最高得票数为10票，则1票记为3分，得6票的同学记为18分。
●组员评价（同组打分制）
组员评价是否乐于助人，善于合作——0-10分；
根据同组组员评价结果由教师统计评分。
生态圈
●团队协作成果（poster）（投票制）
按照投票结果积分，票数第一名的积5分，第二名积4分，第三名积3分，第四名积2分，第五名积1分，其他名次不积分。
●成果展示效果（生态圈、风速计、气压计）（学生打分制）
满分10分
风速计或气压计不能正常工作扣1分
生态圈、风速计或气压计有损坏扣2分
实验过程中有仪器损坏和试剂浪费扣1分
●实验报告（教师打分制）
实验报告完整——0-70分，7份报告每份10分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，每道题目均有合理答案——9-10分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，题目当中答案瑕疵较多，个别问题无法做出合理解释——7-8分；
实验报告字迹清晰，条理清楚，但大部分题目中相关知识点描述不清——5-6分；
实验报告知识点描述不清，作答潦草——3-4分；
实验报告空白较多，作答量不满30%——1-2分；
实验报告空白——0分。
●结构和外观展示（投票制）
生态圈完整美观，孔雀鱼存活良好——0-10分，由参观学生及家长评价投票计分，根据学生人数，每人3-5票；
得票数最高为10分，按票数等比例分配。
如最高得票数为15票，则1.5票记为1分，得6票的同学记为4分；
气压计和风速计保存良好，能正常使用——0-10分，由参观学生及家长评价投票计分，根据学生人数，每人3-5票；
得票数最高为10分，按票数等比例分配。
如最高得票数为10票，则1票记为1分，得6票的同学记为6分。
●组员评价（同组打分制）
组员评价是否乐于助人，善于合作——0-10分；
根据同组组员评价结果由教师统计评分。
小小天气预报员
课程介绍
结合生活当中的事例，配合小学科学“溶解”课程，帮助学生理解生活当中的现象，指导学生获得一些浅显的自然科学基础知识，激发学生的科学兴趣，获得初步的科学分析能力。
动植物的生理活动、日常家居中的清洁整理、生产过程的优化，都离不开溶液的概念，学生通过对该课程的学习，会发现与周围常见事物有关的浅显的科学知识，学习并应用于日常生活。
学生在此过程中，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯，了解科学探究的过程与方法，尝试应用于科学探究活动，逐步学会科学的看问题、想问题，全面发展观察思考能力。
激发学生对周围世界的求知欲与好奇心，指导学生用科学的手段完成带有创造性的手工艺品——天气瓶，培养学生爱科学、爱自然的情感，培养学生欣赏自然，珍爱生命，积极参与资源环境保护，关心科技新发展的兴趣趋向。
在这个单元当中，我们通过对水，有机溶剂的讲解，带领学生们自己配置多种有机溶液，重新用科学的眼光认识日常生活中常见的各种溶液，用盐的溶解、硫酸铜溶液等小实验帮助孩子们认识饱和溶液、过饱和溶液等基础化学知识，并利用所学到的知识，成功做出能根据温度变化预报天气的“天气瓶”，让学生们人人都成为“天气预报员”。
教学目标与进度表
知识目标
技能与情感目标
1.1引言
天气瓶原理
通过天气瓶原理、天气预报及各种天气特征，让学生了解本单元学习目标。
1.2化学知识：
认识水
溶解的概念、水资源
通过实验操作了解溶解的概念。
水带来的物质文明，引发学生对水资源保护的意识。
2.1化学知识：
牛奶里有水吗
认识油、水、酒精作为有机溶剂的特点，引入溶液密度的概念
实验安全意识与自我保护。
2.2实验课：
不同物质的溶解
实验：
不同物质的溶解
实验室安全与科学实验法
3.1实验课：
衣服脏了怎么办
洗衣粉的去污原理
通过溶解实验，培养学生自主学习的能力。
3.2活动课：
动手动脑
盐的形成及溶解
培养学生信息筛选的能力和批判性思维
制作盐的poster-1
4.1化学知识：
影响溶解的因素
学生将学习影响溶解的几大因素
小组活动分工。
4.2数学知识：
线性图表
学生学习图表的意义；学习曲线图表的意义
培养学生批判性思维
5.1化学知识：
溶液浓度的探究
通过观察区分不同溶液的浓度
填写实验报告
5.2实验课：
自制冰棍
学生学会“冰点”及结晶的概念
小组活动分工
6.1实验课：
蓝色玫瑰
根据结晶的概念制作蓝色玫瑰
填写实验报告
6.2实验课：
科学选种
不同浓度的溶液的意义。
复习科学实验法。
7.1任务设计
学生认识天气现象
学生实验活动、小组分工情况
7.2任务实施
配置溶液制作天气瓶
成品制作
利用制作的天气瓶跟踪记录一周的天气状况。
8.1知识串联复习
制作海报或PPT，复习水—盐—溶液密度—冰点与凝结——天气瓶制作原理。
8.2任务评估
以小组为单位到各个年级展示与讲解自己的学习成果，并将天气预报瓶赠予学校其他年级学生，养成观察天气气象的好习惯。
评价：
根据学生的手工成品、学习过程、演讲演示情况给予项目综合评价。
材料准备
蒸馏水、纯净水、天然樟脑、氯化铵、硝酸钾、硫酸铜、无水乙醇、蒸馏水、玻璃瓶、软木塞、棉线、天平、量筒、烧杯、玻璃棒、锥形瓶、称量纸、湿巾、食用色素、气球、新鲜柑橘、食盐、面粉、氯化铁、氯化亚铁、硫磺、试管、试管架、雪糕模具、冰糖、白砂糖、牛奶、可冷冻的冰箱一台、大烧杯或水浴锅、滴管。
学生项目学习档案、海报纸、彩笔、蓝丁胶
引言
Ø天气瓶原理（5min）：
“空山新雨后，天气晚来秋”最近的天气变化多端，有时冷得让人措手不及。
在这个单元，我们将一起来制作一个简易的天气预报瓶，把天气的变化掌握在自己的手中吧！
天气瓶内是蒸馏水、樟脑、乙醇、硝酸钾和氯化铵混合成溶液，密封在玻璃瓶子里。
随着温度的变化，瓶子里溶液的结晶也会发生不同的变化。
天气预报瓶原理涉及到温度和气压对内部水溶液的影响，以及瓶内与瓶外微弱的气压差，也可影响氯化铵，硝酸钾，樟脑得溶解度，从而预示着不同的天气条件。
如果液体澄清，说明天气将会是晴好的;
如果液体是朦胧的，有时伴有沉淀，那么天气也会像溶液一样多云;
如果悬浮的沉淀和朦胧的液体并存，说明暴风雨将会到来;
如果在晴朗的冬日里液体中有沉淀悬浮，就说明要下雪了。
Ø新知识讲解（20min）：
1.认识各种天气——天气预报对人们生活的影响
教师通过讲解天气预
升级会员 