前言

2017年2月，教育部頒布的《小學科學課程標準》首次讓工程和技術以獨立學科領域的方式進入科學課程，STEM框架雛形初現，這在我國科學教學發展中是一個標志性的躍升。STEM即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）與數學（Mathematics）四個英文單詞的縮寫，它是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，將四個原本獨立的科目有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養。

科學教育的本質是引領學生探索和發現世界，讓學生能夠學習到如何設計，學會解決問題和懂得創新，這也是STEM教育的精髓所在。開展STEM教育時，要在小學科學課程中學會創新解決問題的基礎上注重學生的動手操作以及解決問題的能力，提高學生對科學的興趣，進而激發學生積極創新的動力，使STEM教育與小學科學課程有更好的整合。

隨著新課標的頒布，全國小學科學教育界掀起了學習和實施STEM教育的風潮。但我國以往的科學課程教學相關的參考書籍很少，給欲開展STEM課程的教育工作者帶來了不少的困難。本書為配合小學科學新課標的頒布而推出，全書案例由多位小學科學一線教師在其開展STEM教學活動經驗的基礎上，不斷進行總結與修改而成，給欲開展STEM教學的教育工作者提供可行性參考。

本書在寫作過程中力求在以下幾個方面能有所體現和創新：

1．貼近課程。所有的案例皆以當前的小學科學教材為藍本，充分發掘原有教材內容中的科學知識、工程與技術領域內容，尋找其中最適合開展STEM教育的教學內容，結合數學、藝術等學科知識，加以創新與加工后完成。

2．操作性強。每一篇案例都是經過教師的課堂實踐，進行了多次修改與打磨而最終定稿的，力求使每一篇案例都符合學生的心理特點與掌握知識的程度。讓學生通過動手制作物品，讓該年段的孩子能學有所獲，學有所成，享受了解物品工作原理的樂趣。

3．適合課堂。本書每一個案例都在結合原有課本知識的基礎上，增加了學生獨立動手實踐的內容，通過激發兒童對周圍世界的內在好奇心，調動學生的學習興趣，讓原本枯燥的知識通過學生在課堂上的動手實踐能更好地掌握，同時能有效開拓學生創新思維，讓教師運用STEM方式開展課堂教學活動。

4．圖文并茂。案例配有豐富有趣的圖片，讓閱讀本書的讀者都能感到一定的趣味性，不會乏味。此外，讀者通過閱覽案例中的流程圖和結構設計圖，能更了解課程內制作產品的具體流程和成品的模樣，且制作步驟配有制作時的分步圖，讓每一位想要完成產品的讀者，可形象直觀掌握操作方法，輕松上手。

全書20多個案例分為物質科學、生命科學和宇宙科學三大領域，可供各位老師在教不同領域知識時選擇。相較于以往注重物質科學方面的教參，本書給了各位教師更多的選擇，提高STEM教育在小學科技教育中的實用性。每個案例皆由13個部分組成，分別為：

1．STEM目標。將每一節案例學生所需要掌握的目標分為科學、數學、工程和技術四個模塊進行描述。清晰明了地讓使用者了解學習該案例所需掌握的內容，以幫助學生在相互關聯的、真實世界的、跨學科的問題情境中獲得問題解決技能。

2．適合年段。全書案例分為高、中和低三個年段。

3．背景。說明教學內容選擇的知識背景和學生認識的背景。

4．需求。說明學生通過案例制作出產品的適用情況及需求。

5．設計思想。介紹編寫該案例的初衷和產品的期望，方便教師理解設計意圖。

6．結構設計。配以結構圖，清晰呈現給讀者依照案例完成的作品內部細節和組成部分。

7．工具和材料。將案例所需的材料列出，方便使用該案例的教師準備器材。

8．步驟。用圖文對照的形式展現制作流程，使用者可簡便地依照該步驟制作作品，并體現個性化的特征。

9．展示與交流。提供依據案例所制作的成品如何在課堂展示的建議。

10．評價。立足于案例指出評價的主要方向、可使用的依據，以及可采用的評價方法。

11．知識拓展。提供拓展知識，進行課外教學，開闊學生的視野，或供學有余力的同學自行學習擴充知識廣度。

12．職業鏈接。配與案例內容相關的職業，不僅讓學生明白知識的實用性，更能向他們滲透正確的職業觀，幫助學生日后制定自己的職業規劃。

本書可在常規科學課堂上作為教學內容的補充，或用作第二課堂的教參使用；也可在學校科技活動或比賽前，用作對學生的思維訓練指導，促進孩子動手能力的發展；更可供各位家長指導孩子使用，依據本書在家就能輕松培養孩子的科學素養，提高孩子多方面的能力。

因為對STEM教學的研究仍在進行中，我們在此只是體現了作者對STEM教學的理解，編寫的案例可能仍有欠缺或不完善之處，希望借此書的撰寫與出版能拋磚引玉，能夠與更多的STEM教育工作者進行更深入地研討，歡迎各位使用者提出寶貴意見。