?本书系“中国STEM教育2029行动计划”阶段性研究成果,以《STEM教师能力等级标准》为编写指导,致力于提升小学四至六年级教师的STEM教学设计能力。本书从理论层面对STEM教育“整合”进行了诠释和说明,并根据学科整合程度,将STEM教学模式分为学科常规课中的STEM学习、学科的课外STEM学习和跨学科的STEM学习。针对这三种教学模式,本书提供了23个课例,根据小学四至六年级学生的认知水平和身心发展规律来展示教学设计。书中一方面展示了设计思维、工程思维、科学思维和计算思维等高阶思维,并以此作为培养学生的目标的实践过程;另一方面则采用了丰富的过程性评价,弥补了一般STEM课例忽视高阶思维和评价方式的缺憾。

STEM教育强调不同学科之间的融合和跨学科的教学。当前基础教育阶段学校仍然是以学科教学为主，开发跨学科课程、打破学科之间的界限是学科融合和跨学科教学的关键。
为了帮助基础教育阶段教师解决这些难题，中国教育科学研究院STEM教育研究中心组建了一支由教育专家、教研员和一线优秀教师组成的团队，致力研发出优质的STEM课程资源，为学校开展STEM教育提供可操作的示范课例和教学方法。这些课程资源课例包括了优秀的STEM课程应该具有的框架和基本要素，同时提供了丰富的实践活动课例。我们相信，这些资源课例的有效利用不仅可以成为基础教育阶段教师开展STEM教育的抓手，也可作为STEM课程资源开发时模仿的样例。
我们期待这套“STEM精品课程资源丛书”能够成为基础教育阶段学校开展跨学科学习实践、做好科学教育加法的有效工具；成为基础教育阶段教师的贴心朋友和伙伴，也能让我们以丛书为平台，成为一个学习共同体。

在当今全球大变革的时代,科技革命加剧了全球格局的重塑,高科技人才成为大国博弈的根本。STEM教育应运而生,成为全球多个国家培养科技人才的重要战略。2014年,我国香港地区开始率先推行STEM教育。2017年,中国教育科学研究院成立了STEM教育研究中心,先后发布了《中国STEM教育白皮书》,提出了“中国STEM教育2029行动计划”,通过建立STEM教育协同中心、召开全国STEM教育发展大会、开展相关课题研究等推动我国中小学STEM教育的开展。
目前中国教育科学研究院已经出版了一套“中国STEM教育2029行动计划丛书”,为我国中小学教师提供了学习STEM教育的理论知识和相关方法。虽然这套丛书提供了大量的STEM课例,但以片段课例为主,帮助教师理解STEM教育的理论和方法。而完整的STEM课例对中小学教师来说,更具备可借鉴性和可操作性。因此,“STEM精品课程资源丛书”以“中国STEM教育2029行动计划丛书”为基础,向全国小学征集了丰富的课例,精心打磨后收录在《小学STEM精品课程资源课例(上册)》和《小学STEM精品课程资源课例(下册)》中,旨在帮助我国小学教师有效开展STEM教育。
小学STEM课例在全国一共征集了400余个优秀课例,经过层层筛选之后,最终优中选优选取了44个课例。之后依据《STEM教师能力等级标准》和“中国STEM教育2029行动计划丛书”的理论基础,由我国内地、香港特别行政区和澳门特别行政区的STEM专家进行指导修改,最终收录在《小学STEM精品课程资源课例(上册)》和本书中。
《小学STEM精品课程资源课例(上册)》和《小学STEM精品课程资源课例(下册)》都包括理论介绍和课例展示两个部分。两册书的理论层面都对STEM教育“整合”进行了诠释和说明,并根据学科整合程度,将STEM教学模式分为学科常规课中的STEM学习、学科的课外STEM学习和跨学科的STEM学习。两册书的课例数量有所不同,上册收录了21个课例,下册收录了23个课例。
《小学STEM精品课程资源课例(下册)》的课例一方面能够培养学生核心素养,落实2022年版义务教育课程标准要求;另一方面则采用了丰富的过程性评价,弥补了一般STEM课例忽视高阶思维和评价方式的缺憾。课例也能针对小学四至六年级学生的认知水平和身心发展规律,关注学生学习兴趣的需要,从学生熟悉的身边事情寻找题材,并涵盖STEM相关学科的知识。许多课例中的不少活动设计具备系统性训练和难度依次递增的特征,并且关注学生的合作能力、审美能力和动手操作能力的提升。许多课例也融合了有关社会责任、关爱他人的情感态度等价值观教育。
鉴于具备实践性的课例并非完美,本书特地邀请了我国内地、香港特别行政区和澳门特别行政区的多位专家撰写课例点评,期待课例的优点和不足能够为教师提供一个全面理解STEM课程开发和STEM教学设计的机会。同时也希望本书能成为我国小学四至六年级教师开展STEM教育和跨学科教育的工具。希望我们的努力能助推我国STEM教育的发展,助力新课程标准的落实和落地。

丛书主编：王素，中国教育科学研究院国际与比较教育研究所所长，研究员，中国教育科学研究院未来学校实验室主任，中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任。主要研究领域涉及实证的国际教育政策比较研究、未来学校研究、中小学STEM教育研究、青少年科学素养监测研究、学校建筑与学习空间研究等。
本书主编：苏咏梅,香港教育大学科学与环境学系教授，环境可持续发展中心总监,曾任亚太教育研究协会（APERA）的主席和东亚科学教育协会（EASE）的执行委员。現任世界教育研究协会（WERA）的执行委员，香港的大学教育资助委员会研资局人文学及社会科学学科小组成员。主要研究领域包括：STEM 教育，科学与环境教育等。
李佳，北京市海淀区教师进修学校教研员，中国教育科学研究院博士后，“中国STEM教育2029行动计划”重要研究成员。主要研究方向为STEM教师专业发展和学生STEM素养评价。
罗天，教育学博士，首都师范大学教师教育学院讲师，研究生导师。研究方向主要包括科学教育、生物学课程与教学论、教师教育等。
廖伟峰，香港英华小学主任，常识科科主任。曾任香港教育大学项目主任、香港圣公会油塘基显小学常识科科主任。工作范畴主力优化课程与教学，发展特色校本课程，例如：森林课程、野外教室、海洋计划，发展手脑并用 STEAM 课程和电子教学于常识科的应用等。也曾多次于香港教育大学、广西师范大学、香港教育局等机构分享有关校本课程发展的教与学经验。

丛书序
前言
第1章?STEM教育:理论和进阶1
1.1?对STEM教育的再理解1
1.2?小学STEM教育中教学模式的运用4
1.3?教学目标的设计6
1.4?STEM教育中整合的模式和程度的设计11
1.5?STEM教学中评价的设计和实施13
1.6?参考书目与推荐阅读17
第2章?精品课例分析21
2.1?课例概述21
2.2?课例一:火星基地食物供给系统的设计27
2.3?课例二:智能雨水收集浇花器38
2.4?课例三:船的研究47
2.5?课例四:好玩的垃圾桶54
2.6?课例五:加油,太阳能热水器67
2.7?课例六:改变身边的环境:学生课桌椅的设计与实践86
2.8?课例七:如何有效防止高速路上追尾事故的发生96
2.9?课例八:铁丝陀螺的制作与竞赛110
2.10?课例九:自制白醋火箭并进行火箭性能测试131
2.11?课例十:火星风能发电车的设计与制作140
2.12?课例十一:菜园智能小助理150
2.13?课例十二:车载温馨提醒器的设计与制作163
2.14?课例十三:动手玩转麦轮小车174
2.15?课例十四:共创绿色智慧校园188
2.16?课例十五:自动感应洗手计时器198
2.17?课例十六:光影设计师210
2.18?课例十七:抗震建筑模型设计与搭建224
2.19?课例十八:利用人工湿地解决水体富营养化问题235
2.20?课例十九:混合动力小车的设计与制作248
2.21?课例二十:神奇的过山车258
2.22?课例二十一:流行性感冒防治小卫士268
2.23?课例二十二:智能红绿灯284
2.24?课例二十三:给爸爸做一个电子贺卡294