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2017 年颁布的《义务教育小学科学课程标准》（以下简称《课标》）新增了“技术与工程”领域的学习内容，旨在让学生综合所学的各方面知识，体验科学技术对个人生活和社会发展的影响，体会“做”的成功和乐趣，养成通过“动手做”解决问题的习惯。技术与工程教育始于美国，其主要目标是为了培养理工科人才，提升国家的科技实力。当前美国、日本及一些欧洲发达国家把技术与工程教育作为一种综合的教育模式——STEM（科学、技术、工程和数学），在不同的教育阶段与科学课程相互融合加以实施，取得了很好的效果。人教鄂教版小学《科学》教材借鉴和吸收了国内外STEM教育的经验和研究成果，通过STEM 单元将传统的科学教育和技术与工程教育融合在一起，培养学生的创新能力和工程思维。
技术与工程单元内容及分布《课标》关于“技术与工程”领域有三个主要概念：
16.人们为了使生产和生活更加便利、快捷、舒适，创造了丰富多彩的人工世界。
17. 技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。
18.工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。
这三个主要概念又分解为若干个子概念，分别在小学低、中、高不同阶段进行学习。这三个主要概念涉及技术、工程与生产、生活的关系，体现了对技术的理解，以及技术与工程的核心能力“设计”“制造”和“解决问题”。为了落实《课标》中“技术与工程”领域的学习目标，人教鄂教版小学《科学》教材结合自身特色，在每一册的最后一个单元安排了一个“技术与工程”领域单元，共计12个STEM 单元（见表1）。
这些STEM 单元严格遵照《课标》要求，按照学习进阶的方式，分成低、中、高三个阶段实施。在同一年级段，各单元对应的学习目标有一定的侧重，具体表现在“设计能力”“制作能力”“科学探究”和“对技术和工程的理解”的逻辑上升上。例如，在低年级有《制作小物品》《制作指南针》《制作小船》《从自然世界到人工世界》四个单元，《制作小物品》作为技术和工程的起始单元，主要让学生认识一些工具和学习使用工具，为以后各个单元的制作产品打下基础。小物品的结构比较单一，设计比较简单，随意度较大，学生可以用简单的草图表达自己的设计意图。《制作指南针》中的指南针相对于制作的小物品来说，结构更加复杂，需要选择一定的材料进行设计，涉及的科学知识也更多，难度有所提升。在《制作小船》单元，制作的小船结构更为复杂，每个结构和功能都有一定的对应关系，对设计和选择材料有更高的要求。最后的《从自然世界到人工世界》单元，让学生在前三个单元學习的基础上，对技术和工程有进一步的理解，了解技术与我们生活、社会的关系，了解发明创造的意义。在不同的年级，STEM 单元具有一定的进阶性：根据《课标》要求，按照“ 科学探究”“ 设计能力”“ 制作能力”和“ 对技术和工程的理解”四个梯度层层递进、循环上升，最终达成学习目标。
STEM 单元的编写思路
技术与工程教育注重和生活的联系，注重问题的解决，重视设计和测试在工程中的作用，多采取项目学习的方式进行，学习评价更加开放、多元。基于技术与工程教育的特点，人教鄂教版《科学》教材的STEM 单元在编写上注重创设真实的情境，通过生活情境引出问题，围绕问题或任务开展探索，在科学探索的基础上进行工程设计、制作或解决问题。这个过程可以反复进行，通过测试和评议反馈信息，不断改进，直到完成项目并进行项目评价（如图1）。
与其他单元不同，STEM 单元用同一个情境贯穿始终，创设的情境来自学生的生活，这也和本套教材注重学生生活经验圈这个线索相吻合。12 个STEM 单元的情境都基于学生的生活经验圈，从家庭和身边的问题，到学校、社区的问题，再到对田野和浩瀚宇宙的探索，由近及远，按照学生的生活经验圈逐渐扩展。引出问题后，利用研讨、观察、调查、实验等手段寻找解决方案，在此基础上产生设计方案。
不同年级对设计能力有一定的进阶性：低年级在给定材料的基础上，利用草图、简笔画或口述的方式进行设计;中年级结合设计草图，搜集材料和工具，进行研讨并修正自己的设计;高年级结合经济成本、环境、社会效益等多种因素进行设计，对一个系统工程进行考虑。工程设计、产品制作、测试和改进可以反复进行，根据测试反馈问题解决的情况，不断修正自己的设计和制作，直到最终的评价。
例如，《制作小船》单元，单元起始结合学生的实际生活，提出问题：我们都见过哪些船？想不想制作一个小船模型？然后明确任务：小船模型具有船的基本结构;能够平稳行驶;可以承载一定的重物。学生围绕这些要求开展探索：观察船，了解船的基本结构。
在给定的材料范围内选择材料，画出船的草图并说明是用什么材料制作的。进行制作，制作完成后进行测试。如果测试发现有问题，再修改自己的设计。
对制作的小船模型，从完成任务、创新、美观、小组合作等多个角度进行评价，评价不分等级，突出多元化，让学生获得成功的体验。教学活动和课时安排见表2。
与《制作小船》单元类似，其他11 个STEM 单元也是按照项目学习和问题解决的模式进行设计，一般安排5～6课时进行教学。STEM 单元在教材体系中的作用人教鄂教版《科学》教材将“ 技术与工程”领域的学习内容以单独的STEM 单元进行设计，主要基于以下目的：
1. 凸显技术与工程教育的重要性，更好地实现课程标准的学习目标
学生动手能力、解决问题的能力偏弱，创造性不足，是我国基础教育普遍存在的问题。多年的研究和实践表明，STEM 教育在培养学生这些能力方面具有无可替代的作用。人教鄂教版《科学》教材将技术与工程作为一个个STEM 教育单元进行设计，强化并凸显其价值。通过动手与动脑相结合的STEM 活动，培养学生的实践能力和创新能力，在问题解决的科学实践中体会科技与生活、科技与社会之间的关系，最终实现课程标准的学习目标。 2. 体现科学课程的综合性，整合不同领域的知识
综合性是小学科学课程的一个特性。小学生对于周围世界的认知没有分科意识，他们对自然的认识是整体的。小学《科学》教材要符合學生的认知特点，体现综合性。过去，小学《科学》教材在实际编写中往往分领域组织单元内容，这样容易让学生习得条块分割的知识。STEM 教育本身具有综合性，通过问题解决，将不同领域的知识加以整合，将科学、技术、工程、数学，甚至艺术有机地结合在一起。此教材利用STEM 教育单元，将本册和以往学习的不同领域的知识有机地结合在一起，避免知识的条块分割，让学生对科学形成一个整体认识。
例如，三年级下册《动力小车》单元，涉及的科学知识有力、运动、气球的反冲等知识，和本册《物体的运动》《周围的空气》《学习用品中的科学》等课紧密相关，利用这些知识理解问题、解决问题，能够使学生对科学与技术之间的关系理解得更加深入，同时也是对这些知识再次进行综合学习。
再如，六年级下册《飞向太空》单元，主要是让学生认识人类探索宇宙的工具，尝试制作“火箭”，并制订一个“火星定居”计划，这些活动涉及地球运动、太阳系、生态环境等知识，和本册《生物与环境》《无限宇宙》《地球的运动》等单元内容紧密相关。通过制作“火箭”、制订“火星定居计划”，可以将这些不同领域的知识有机地结合在一起。
3. 培养学生的工程思维
“技术与工程”领域不同于一般的科学知识领域，其思维方式主要是工程思维。工程思维是工程设计、研究和实践中形成的思维，其核心是问题解决能力，需要综合运用各种知识和技术解决问题，强调设计、实践和建构的作用。人教鄂教版小学《科学》教材将“ 技术与工程”和一般的科学单元分开设计，避免与以发现、解释为主导的科学思维相混淆，以更好地训练和培养学生的工程思维。STEM 单元的六个主要环节也体现着工程项目的一般流程：通过聚焦问题、科学探索、工程设计、产品制作、测试与改进、项目评价，开展跨领域、跨学科的开放式学习，通过问题解决将科学不同领域的知识及不同学科的知识进行有机融合，来培养学生的问题解决能力，提高他们的工程思维能力。
“技术与工程”领域是我国小学科学教育的一个新的领域，在开始阶段，教育观念还需要进一步转变，师资队伍、材料准备等方面会面临一定的挑战，这些都需要一个过程。另外，当前我国STEM 教育刚刚起步，在理论和实践方面都还有许多问题，需要我们进一步探讨。人教鄂教版小学《科学》教材也将不断吸收国内外成功的经验和研究成果，并把它们转化为教育实践，实现《课标》的要求，把小学阶段的技术与工程教育夯实、做好。
人民教育出版社课程教材研究所（100081）
技术与工程单元内容及分布《课标》关于“技术与工程”领域有三个主要概念：
16.人们为了使生产和生活更加便利、快捷、舒适，创造了丰富多彩的人工世界。
17. 技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造。
18.工程的关键是设计，工程是运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制造产品的活动。
这三个主要概念又分解为若干个子概念，分别在小学低、中、高不同阶段进行学习。这三个主要概念涉及技术、工程与生产、生活的关系，体现了对技术的理解，以及技术与工程的核心能力“设计”“制造”和“解决问题”。为了落实《课标》中“技术与工程”领域的学习目标，人教鄂教版小学《科学》教材结合自身特色，在每一册的最后一个单元安排了一个“技术与工程”领域单元，共计12个STEM 单元（见表1）。
这些STEM 单元严格遵照《课标》要求，按照学习进阶的方式，分成低、中、高三个阶段实施。在同一年级段，各单元对应的学习目标有一定的侧重，具体表现在“设计能力”“制作能力”“科学探究”和“对技术和工程的理解”的逻辑上升上。例如，在低年级有《制作小物品》《制作指南针》《制作小船》《从自然世界到人工世界》四个单元，《制作小物品》作为技术和工程的起始单元，主要让学生认识一些工具和学习使用工具，为以后各个单元的制作产品打下基础。小物品的结构比较单一，设计比较简单，随意度较大，学生可以用简单的草图表达自己的设计意图。《制作指南针》中的指南针相对于制作的小物品来说，结构更加复杂，需要选择一定的材料进行设计，涉及的科学知识也更多，难度有所提升。在《制作小船》单元，制作的小船结构更为复杂，每个结构和功能都有一定的对应关系，对设计和选择材料有更高的要求。最后的《从自然世界到人工世界》单元，让学生在前三个单元學习的基础上，对技术和工程有进一步的理解，了解技术与我们生活、社会的关系，了解发明创造的意义。在不同的年级，STEM 单元具有一定的进阶性：根据《课标》要求，按照“ 科学探究”“ 设计能力”“ 制作能力”和“ 对技术和工程的理解”四个梯度层层递进、循环上升，最终达成学习目标。
STEM 单元的编写思路
技术与工程教育注重和生活的联系，注重问题的解决，重视设计和测试在工程中的作用，多采取项目学习的方式进行，学习评价更加开放、多元。基于技术与工程教育的特点，人教鄂教版《科学》教材的STEM 单元在编写上注重创设真实的情境，通过生活情境引出问题，围绕问题或任务开展探索，在科学探索的基础上进行工程设计、制作或解决问题。这个过程可以反复进行，通过测试和评议反馈信息，不断改进，直到完成项目并进行项目评价（如图1）。
与其他单元不同，STEM 单元用同一个情境贯穿始终，创设的情境来自学生的生活，这也和本套教材注重学生生活经验圈这个线索相吻合。12 个STEM 单元的情境都基于学生的生活经验圈，从家庭和身边的问题，到学校、社区的问题，再到对田野和浩瀚宇宙的探索，由近及远，按照学生的生活经验圈逐渐扩展。引出问题后，利用研讨、观察、调查、实验等手段寻找解决方案，在此基础上产生设计方案。
不同年级对设计能力有一定的进阶性：低年级在给定材料的基础上，利用草图、简笔画或口述的方式进行设计;中年级结合设计草图，搜集材料和工具，进行研讨并修正自己的设计;高年级结合经济成本、环境、社会效益等多种因素进行设计，对一个系统工程进行考虑。工程设计、产品制作、测试和改进可以反复进行，根据测试反馈问题解决的情况，不断修正自己的设计和制作，直到最终的评价。
例如，《制作小船》单元，单元起始结合学生的实际生活，提出问题：我们都见过哪些船？想不想制作一个小船模型？然后明确任务：小船模型具有船的基本结构;能够平稳行驶;可以承载一定的重物。学生围绕这些要求开展探索：观察船，了解船的基本结构。
在给定的材料范围内选择材料，画出船的草图并说明是用什么材料制作的。进行制作，制作完成后进行测试。如果测试发现有问题，再修改自己的设计。
对制作的小船模型，从完成任务、创新、美观、小组合作等多个角度进行评价，评价不分等级，突出多元化，让学生获得成功的体验。教学活动和课时安排见表2。
与《制作小船》单元类似，其他11 个STEM 单元也是按照项目学习和问题解决的模式进行设计，一般安排5～6课时进行教学。STEM 单元在教材体系中的作用人教鄂教版《科学》教材将“ 技术与工程”领域的学习内容以单独的STEM 单元进行设计，主要基于以下目的：
1. 凸显技术与工程教育的重要性，更好地实现课程标准的学习目标
学生动手能力、解决问题的能力偏弱，创造性不足，是我国基础教育普遍存在的问题。多年的研究和实践表明，STEM 教育在培养学生这些能力方面具有无可替代的作用。人教鄂教版《科学》教材将技术与工程作为一个个STEM 教育单元进行设计，强化并凸显其价值。通过动手与动脑相结合的STEM 活动，培养学生的实践能力和创新能力，在问题解决的科学实践中体会科技与生活、科技与社会之间的关系，最终实现课程标准的学习目标。 2. 体现科学课程的综合性，整合不同领域的知识
综合性是小学科学课程的一个特性。小学生对于周围世界的认知没有分科意识，他们对自然的认识是整体的。小学《科学》教材要符合學生的认知特点，体现综合性。过去，小学《科学》教材在实际编写中往往分领域组织单元内容，这样容易让学生习得条块分割的知识。STEM 教育本身具有综合性，通过问题解决，将不同领域的知识加以整合，将科学、技术、工程、数学，甚至艺术有机地结合在一起。此教材利用STEM 教育单元，将本册和以往学习的不同领域的知识有机地结合在一起，避免知识的条块分割，让学生对科学形成一个整体认识。
例如，三年级下册《动力小车》单元，涉及的科学知识有力、运动、气球的反冲等知识，和本册《物体的运动》《周围的空气》《学习用品中的科学》等课紧密相关，利用这些知识理解问题、解决问题，能够使学生对科学与技术之间的关系理解得更加深入，同时也是对这些知识再次进行综合学习。
再如，六年级下册《飞向太空》单元，主要是让学生认识人类探索宇宙的工具，尝试制作“火箭”，并制订一个“火星定居”计划，这些活动涉及地球运动、太阳系、生态环境等知识，和本册《生物与环境》《无限宇宙》《地球的运动》等单元内容紧密相关。通过制作“火箭”、制订“火星定居计划”，可以将这些不同领域的知识有机地结合在一起。
3. 培养学生的工程思维
“技术与工程”领域不同于一般的科学知识领域，其思维方式主要是工程思维。工程思维是工程设计、研究和实践中形成的思维，其核心是问题解决能力，需要综合运用各种知识和技术解决问题，强调设计、实践和建构的作用。人教鄂教版小学《科学》教材将“ 技术与工程”和一般的科学单元分开设计，避免与以发现、解释为主导的科学思维相混淆，以更好地训练和培养学生的工程思维。STEM 单元的六个主要环节也体现着工程项目的一般流程：通过聚焦问题、科学探索、工程设计、产品制作、测试与改进、项目评价，开展跨领域、跨学科的开放式学习，通过问题解决将科学不同领域的知识及不同学科的知识进行有机融合，来培养学生的问题解决能力，提高他们的工程思维能力。
“技术与工程”领域是我国小学科学教育的一个新的领域，在开始阶段，教育观念还需要进一步转变，师资队伍、材料准备等方面会面临一定的挑战，这些都需要一个过程。另外，当前我国STEM 教育刚刚起步，在理论和实践方面都还有许多问题，需要我们进一步探讨。人教鄂教版小学《科学》教材也将不断吸收国内外成功的经验和研究成果，并把它们转化为教育实践，实现《课标》的要求，把小学阶段的技术与工程教育夯实、做好。
人民教育出版社课程教材研究所（100081）