高凱

近年來，STEM教育作為一種新的教育模式正在逐漸進(jìn)入廣大高中科技教師的視野，它強調(diào)以科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多學(xué)科融合的方式，著力提升學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，對培養(yǎng)高中生的核心素養(yǎng)可以起到至關(guān)重要的作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，社會發(fā)展和教育改革都更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，尤其是創(chuàng)造性解決問題的能力。這恰好和STEM教育的理念相吻合。我們教授給學(xué)生的應(yīng)該是面對問題如何思考，面對困難如何解決。所以，STEM教育理念更容易被從事科技教育的教師所接受。

但STEM教育進(jìn)入中國后，還是出現(xiàn)了一些“水土不服”的現(xiàn)象。因此大家更多地在關(guān)注如何將STEM教育本土化，STEM教育如何更好地與現(xiàn)有國家課程相互融合等問題。其實這些問題歸根結(jié)底都是STEM教育如何在國內(nèi)落地的問題。目前，STEM教育的課程并不是國家規(guī)定的必修內(nèi)容，因此首要面對的問題就是課時，如何為STEM教育騰出課時就變得尤為重要了。另一個棘手的問題就是師資，由于國內(nèi)中小學(xué)的課程是分科課程，教師們在上課時只關(guān)注自己所教授的學(xué)科，而STEM教育更希望培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科運用知識的能力，這也對教師提出了新的要求。

2014年，我接觸到STEM教育，最初的認(rèn)識也只是停留在跨學(xué)科、綜合運用知識解決問題這兩點上。而隨著當(dāng)前教育改革的不斷深入發(fā)展，對學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求不斷提高，我們發(fā)現(xiàn)原有的強調(diào)以知識記憶為重點的課程內(nèi)容已經(jīng)不能適應(yīng)新時代的要求，必須轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式。讓學(xué)生真正了解知識的學(xué)習(xí)不應(yīng)該僅停留在考試卷上，更應(yīng)該注重知識在真實生活中的運用，讓學(xué)生能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的知識運用到問題的解決中，真正做到教學(xué)與運用融為一體。在對STEM課程的教學(xué)實踐中，我深刻體會到這也是STEM教育所追求的教育價值。由此看來，新的需求、新的教育模式對教師的角色提出了更高的要求。從STEM教育的本質(zhì)看，教師不能再只關(guān)注自己所教授的學(xué)科和內(nèi)容，更應(yīng)該從學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的角度進(jìn)行課程設(shè)置和教學(xué)。

個人認(rèn)為，在STEM教育中教師承擔(dān)著與在傳統(tǒng)教學(xué)中不同的角色，對教學(xué)活動的實施起到不同的促進(jìn)和推動作用。高中生具有比小學(xué)及初中階段的學(xué)生更高的認(rèn)知水平、理解能力和思維能力，他們有自己的觀點和想法，已經(jīng)具備自主開展探索和實踐的能力。在高中階段的教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的能力與素養(yǎng)，希望學(xué)生能夠靈活地運用知識解決問題，幫助學(xué)生養(yǎng)成一種正確的思維習(xí)慣，對于學(xué)生未來的全面發(fā)展會有積極的影響。依據(jù)國家課程設(shè)置的要求，高中階段開設(shè)有信息技術(shù)和通用技術(shù)2門技術(shù)課程，而STEM教育中的一個重要組成要素就是技術(shù)。所以，在我所在的學(xué)校，我們嘗試把技術(shù)類課程與STEM教育相結(jié)合，由此實施STEM教育。在新的融合式教學(xué)中，教師的角色也與單一學(xué)科教師有所區(qū)別。通過一段時間的實踐，我們發(fā)現(xiàn)在高中的STEM課堂上教師如果能恰當(dāng)?shù)剡\用“導(dǎo)演型教師”“支持性教師”和“分享型教師”這些角色，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，豐富學(xué)習(xí)體驗，促進(jìn)高中學(xué)生在以項目為載體的課堂中，加深對知識的理解，逐漸將知識內(nèi)化為個人的經(jīng)驗。

以學(xué)生職業(yè)生涯為導(dǎo)向的導(dǎo)演型教師

在新一輪高考改革中，最為明顯的變化就是取消了文理分科，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、愛好、特長自主選擇考試科目。當(dāng)然，隨之而來的一個新的問題就是，學(xué)生要在高一開始就明確自己未來在大學(xué)所要學(xué)習(xí)的專業(yè)方向，也就是近幾年非常熱門的一個詞匯——職業(yè)生涯規(guī)劃。有了明確的職業(yè)生涯規(guī)劃，學(xué)生也可以更好地將自己的興趣轉(zhuǎn)變?yōu)橹救ぃ罱K成為自己的職業(yè)選擇。在未來的工作中，始終能夠帶著熱情，職業(yè)幸福感也會油然而生。由此一來，我們不難發(fā)現(xiàn)STEM教師在這一領(lǐng)域中大有可為，我們的教學(xué)是以接近于解決真實問題的項目作為教學(xué)載體的，在項目實施過程中，學(xué)生也有著非常深刻的直觀感受，能夠在高中甚至是更早的階段就對相關(guān)領(lǐng)域的工作有深入的了解。

STEM項目更多的是培養(yǎng)未來的理工類和工程類人才，教師在項目設(shè)計的過程中也要盡量地使項目涉及領(lǐng)域廣泛，可以在機械、電子、編程等相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行項目選擇。學(xué)生通過參與項目過程，能夠發(fā)現(xiàn)自己感興趣的領(lǐng)域和自己擅長的工作，為自己的職業(yè)生涯作好規(guī)劃。

在我們的STEM課堂中曾經(jīng)做過一個名為“越障達(dá)人”的項目，以設(shè)計與制作越障機器人為主要內(nèi)容。教師設(shè)計這個項目的初衷是希望學(xué)生靈活運用機械結(jié)構(gòu)的知識，設(shè)計和制作一個能越過規(guī)定障礙的機器人，以解決一個實際問題。在項目檢測和評價中，教師事先設(shè)計了各種高低不同的障礙物，學(xué)生則要通過機器人的結(jié)構(gòu)變化突破這些障礙。在這個項目的制作過程中，學(xué)生能夠?qū)缀沃R、物理知識自然地融入其中。在項目展示環(huán)節(jié)中，我們發(fā)現(xiàn)每組同學(xué)的設(shè)計都各有特色，實現(xiàn)方式也迥然不同。例如，有的組在提高機器人底盤時用到剪叉結(jié)構(gòu)，有的則用到連桿機構(gòu)。在完成項目之后，學(xué)生對機械專業(yè)的應(yīng)用前景有了初步的了解。在后期對學(xué)生的追蹤反饋中，我們發(fā)現(xiàn)有部分學(xué)生在高考填報志愿時就選擇了機械領(lǐng)域的專業(yè)。在對學(xué)生的訪談中，學(xué)生說：“通過課程內(nèi)容，我對機械領(lǐng)域有了初步認(rèn)識，感受到了機械之美，在選擇專業(yè)的時候也就更加理性，能夠找到自己感興趣的專業(yè)?！庇纱丝梢?，導(dǎo)演型的STEM教師將會對學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃起到至關(guān)重要的作用。

個人認(rèn)為，導(dǎo)演型教師是相對主演型教師而言的。在STEM課堂中，教師更像是一個項目或活動內(nèi)容的策劃者，學(xué)生根據(jù)主題內(nèi)容進(jìn)行實踐探索，彰顯出學(xué)生在課堂中的主體地位。教師在課程中要依據(jù)對學(xué)生年齡特點及認(rèn)知水平的分析，設(shè)定適合于不同年齡段學(xué)生的任務(wù)。在教學(xué)過程中，為學(xué)生搭建腳手架，幫助學(xué)生利用已知學(xué)習(xí)未知，不斷探索新的知識領(lǐng)域。同時，教師還將在學(xué)生對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識、世界觀的形成等方面發(fā)揮“導(dǎo)演”的作用。

面向問題解決的技術(shù)支持型教師

STEM教育為提高學(xué)生的動手實踐能力創(chuàng)造了良好的機會，讓學(xué)生在“做”中體會實踐的快樂，最重要的是，能夠在實踐中發(fā)現(xiàn)自己的興趣和愛好。學(xué)生的興趣愛好廣泛，教師卻不可能涉獵所有的領(lǐng)域。因此，教師的技術(shù)支持的角色就顯得尤為重要，在STEM教育中教師既要把自己的工程經(jīng)驗教授給學(xué)生，又要幫助學(xué)生拓展學(xué)習(xí)資源。

學(xué)習(xí)資源的拓展可以幫助學(xué)生精準(zhǔn)化地解決問題，教師首先要對這些資源進(jìn)行甄別，找到適合每個學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)變得更加個性化、精準(zhǔn)化。隨著教育信息化進(jìn)入2.0時代，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源也變得極大豐富，各種學(xué)習(xí)平臺、慕課平臺等也隨之豐富起來，這也使得教師技術(shù)支持的角色成為了指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的一個重要載體。高中階段要注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，STEM教育更是把學(xué)習(xí)交還給了學(xué)生。在問題和任務(wù)的驅(qū)動下，當(dāng)學(xué)生遇到各種設(shè)計和技術(shù)問題時，并不是首先向教師尋求幫助，而是要嘗試通過自己的努力明確解決方案，并付諸行動。這樣學(xué)生就必須主動地為解決問題而開展學(xué)習(xí)，從“老師要我這樣做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔蚁脒@樣做”“讓我想想能怎樣做”。

STEM項目的實施過程中，教師與學(xué)生的關(guān)系更像是大學(xué)里面導(dǎo)師帶研究生的教學(xué)模式。教師的工程項目經(jīng)驗要比學(xué)生豐富，可以在項目研究或是工程設(shè)計過程中給予學(xué)生一些經(jīng)驗，讓他們少走彎路。例如，我曾經(jīng)帶領(lǐng)學(xué)生研究的項目“基于RFID的超市快速結(jié)賬裝置”，由于之前我接觸過RFID的射頻卡技術(shù)，知道讀卡器的發(fā)射功率會影響掃描距離。但是我并沒有直接告訴學(xué)生該如何解決這個問題，而是讓學(xué)生在實踐過程中發(fā)現(xiàn)這個問題后主動查閱資料，設(shè)計實驗完成問題的解決。由此一來，學(xué)生掌握和經(jīng)歷的是一條問題解決的路徑，相應(yīng)的知識也會內(nèi)化為學(xué)生的經(jīng)驗。我認(rèn)為，在STEM項目的制作過程中，教師了解學(xué)生的項目后，在項目的每個關(guān)鍵節(jié)點都要給予一定的技術(shù)支持和幫助。同時也要及時總結(jié)和反思，幫助學(xué)生形成自己的項目經(jīng)驗。

教學(xué)相長的快樂分享型教師

STEM項目講求的是明確的結(jié)果、發(fā)散的過程。教師提出明確的項目結(jié)果，學(xué)生在達(dá)成這個目標(biāo)時會有不同的技術(shù)路徑和實現(xiàn)方法。也恰是在這個環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出學(xué)生的創(chuàng)造性解決問題的能力。在傳統(tǒng)的課堂中，教師在進(jìn)入課堂之前就能夠預(yù)期學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，但是在STEM課堂中教師卻無法在上課之前預(yù)期學(xué)生能夠用什么樣的方法解決問題，最終取得怎樣的結(jié)果。這樣一來，教師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中也能夠教學(xué)相長。不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生正在成為教學(xué)資源的創(chuàng)造者和生產(chǎn)者。

我曾經(jīng)在一節(jié)課上給學(xué)生講直流電機的控制方式，通過程序控制電機的運動狀態(tài)。這個內(nèi)容講解完成以后我提出了相應(yīng)的項目要求：用直流電機制作1個項目，解決生活中的1個問題；在項目中最多可以使用2個直流電機；項目完成后，產(chǎn)品的尺寸不能超過50厘米×50厘米。

開始制作后，我發(fā)現(xiàn)每組學(xué)生的設(shè)計各有特色。在高中的教學(xué)中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的同理心和換位思考的意識。因此，在項目設(shè)計時我開始引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會和身邊的問題，引導(dǎo)他們形成正確的價值觀。在上述項目設(shè)計中，有的學(xué)生覺得夏天天氣炎熱，希望能夠制作手持式風(fēng)扇；有的學(xué)生認(rèn)為每天在學(xué)校擦黑板是一件非常麻煩的事情，制作的是雙電機擦黑板機器人；還有的學(xué)生關(guān)注到弱勢群體，認(rèn)為老年人或者行動不便的人在家里換燈泡是個需要解決的問題，于是就設(shè)計了幫助人們換燈泡的機械手臂……學(xué)生的設(shè)計讓教師眼前一亮，從許多設(shè)計中我們都看到了學(xué)生的愛心和正能量，也幫助教師拓展了思路。在此之前，我也沒有想到依托直流電機可以設(shè)計出如此多的模型，可以提出如此多的問題解決方案。

STEM課程往往能夠給學(xué)生帶來快樂，讓學(xué)生增加自信。在制作過程中的苦與樂也只有指導(dǎo)教師最為清楚，當(dāng)學(xué)生完成項目制作獲得成功的時候，教師要及時與學(xué)生進(jìn)行分享，與他們一起歡呼、擊掌、擁抱。讓學(xué)生體會到他們不是一個人在奮斗，背后還有教師的支持與鼓勵。

綜上所述，學(xué)生無疑是STEM教育中的主體，教師的角色則是內(nèi)容的策劃者、技術(shù)的支持者和快樂的分享者。在STEM課程中，師生關(guān)系非常和諧，經(jīng)?？梢钥吹皆赟TEM課程中師生一起平等地討論問題，一起進(jìn)行工程設(shè)計。通過STEM課程的實施，能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而這種激發(fā)我認(rèn)為是內(nèi)在的，可以讓學(xué)生能夠真正理解知識學(xué)習(xí)的意義。