勞浩勛 鄒婷 葉炎富

STEM+教育理念與科學(xué)思維

近幾年，“STEM教育”成了教育領(lǐng)域的熱搜詞，正日益被認(rèn)為是教育活動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。數(shù)據(jù)顯示，目前教育界對STEM知識(shí)和技能的需求一直在增長，這種趨勢還將持續(xù)很長一段時(shí)間。201 7年9月，廣州市教育局為進(jìn)一步打造科技教育品牌亮點(diǎn)，推動(dòng)地區(qū)間科技教育交流合作，進(jìn)一步提升青少年科技教育的品牌力和影響力，舉辦了越秀區(qū)STEM+教育體驗(yàn)系列活動(dòng)。其中筆者團(tuán)隊(duì)（廣州市勞浩勛名師工作室）負(fù)責(zé)的紙飛機(jī)比賽秉承STEM+教育理念，不僅融入了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等元素，而且首創(chuàng)性地將STEM+評(píng)價(jià)融入科技體育活動(dòng)中。本次STEM+評(píng)價(jià)秉承“賽中玩、評(píng)中學(xué)”的創(chuàng)新理念，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，協(xié)助構(gòu)建核心素養(yǎng)觀，給學(xué)生帶來了不一樣的參與體驗(yàn)。

STEM+是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）4門學(xué)科英文首字母的縮寫。其中科學(xué)包含生物、化學(xué)、物理、地理等不同學(xué)科;技術(shù)和工程是在創(chuàng)新過程中，可能遇到的相關(guān)工程與技術(shù)難題;數(shù)學(xué)則作為解決相關(guān)工程與技術(shù)難題的基礎(chǔ)工具，貫穿整個(gè)過程。至于STEM+中最后的“+”，代表著融合與整合、拓展與創(chuàng)新。需要指出的是，STEM+教育并不是上述4種學(xué)科的簡單組合，而是將學(xué)習(xí)到的各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通的有機(jī)整體。STEM+教育，旨在培養(yǎng)學(xué)生跨越傳統(tǒng)學(xué)科的界限，動(dòng)手解決實(shí)際問題的能力。為了更好地衡量STEM+教育的教學(xué)成果，往往會(huì)針對課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)一套與之對應(yīng)的STEM+評(píng)價(jià)表。依靠開放性的問題設(shè)計(jì)，STEM+評(píng)價(jià)可以在一定程度上還原學(xué)生提出、分析、解決問題的思維方式，量化他們在項(xiàng)目中獲得的能力提升。這就引出了下一個(gè)概念一一科學(xué)思維。

科學(xué)思維是一種正確、高效、具有可操作性的思維。科學(xué)思維方式強(qiáng)調(diào)思維的加工處理方式和途徑的科學(xué)性?？茖W(xué)思維是創(chuàng)新活動(dòng)的靈魂，在科技創(chuàng)新活動(dòng)中起核心作用。在實(shí)踐過程中，學(xué)生可通過不斷的提問、假設(shè)、探究、試錯(cuò)和總結(jié)，學(xué)習(xí)用科學(xué)思維的方式方法去思考問題、解決問題。而開展科技體育項(xiàng)目，是鍛煉學(xué)生科學(xué)思維的最佳方式之一。

每年廣州市越秀區(qū)都會(huì)舉辦科技活動(dòng)周

選取STEM+評(píng)價(jià)的載體

研究構(gòu)建STEM+評(píng)價(jià)體系，首先得確定研究對象?，F(xiàn)今，科技體育項(xiàng)目已經(jīng)成為學(xué)校體育的一個(gè)重要組成部分，包括“四模一電”，分別是航模、海模、建模、車模、無線電。

在諸多項(xiàng)目中，筆者團(tuán)隊(duì)最熟悉的是航模，曾多次以教練、領(lǐng)隊(duì)、工作人員、裁判等身份參加國家級(jí)、省市級(jí)以及區(qū)級(jí)航模教育競賽活動(dòng)。航模運(yùn)動(dòng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不僅有利于學(xué)習(xí)航模理論，對將來航空專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)與研究工作的開展也有諸多裨益。其中誕生于1992年的“飛向北京一飛向太空”全國青少年航空航天模型教育競賽活動(dòng)（以下簡稱“飛北”），是目前國內(nèi)最成熟的科技體育運(yùn)動(dòng)之一。最近幾年，“飛北”賽事不僅大大推動(dòng)了青少年科技體育活動(dòng)的開展，還衍生出了一個(gè)分支——“放飛夢想”紙飛機(jī)教育競賽。于是團(tuán)隊(duì)成員提出，不妨以紙飛機(jī)類比賽為切入點(diǎn)，嘗試構(gòu)建其STEM+評(píng)價(jià)體系。

學(xué)生在航模賽事中整體素質(zhì)都會(huì)得到提高

在“飛北”總決賽中，紙飛機(jī)類項(xiàng)目的參與人數(shù)眾多。

說干就干，團(tuán)隊(duì)開始分析將STEM+評(píng)價(jià)引入紙飛機(jī)比賽的可行性。紙飛機(jī)是一種無動(dòng)力模型，也是大多數(shù)人的童年玩具。作為學(xué)?？萍俭w育活動(dòng)中最常見的形式，紙飛機(jī)因簡單易學(xué)、趣味十足，總能贏得學(xué)生們的青睞。如果通過STEM+評(píng)價(jià)活動(dòng)，牢牢吸引學(xué)生的注意力，并在此基礎(chǔ)上點(diǎn)撥一些科學(xué)知識(shí)，不僅能大大提高他們的動(dòng)腦和動(dòng)手能力，還能讓他們愛上科學(xué)，“寓玩于學(xué)當(dāng)中”。

為此，在廣州市教育局科研處、越秀區(qū)教育局綜合科的支持下，筆者團(tuán)隊(duì)嘗試開展了STEM+教育體驗(yàn)系列活動(dòng)：選取部分“飛北”“放飛夢想”的比賽項(xiàng)目作為市賽和區(qū)賽內(nèi)容，特別設(shè)計(jì)了系列評(píng)價(jià)表，首創(chuàng)性地將STEM+評(píng)價(jià)融入到科技體育活動(dòng)中。這個(gè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)秉承了“賽中玩、評(píng)中學(xué)”的創(chuàng)新理念，突出入文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新等核心素養(yǎng)，在凸顯比賽成績的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步綜合考察學(xué)生在整個(gè)比賽活動(dòng)中思維開發(fā)、實(shí)施的全過程以及團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新意識(shí)等。

由“飛北”衍生的“放飛夢想”紙飛機(jī)教育競賽，開發(fā)了很多新的紙飛機(jī)競賽項(xiàng)目。

在紙飛機(jī)比賽中運(yùn)用STEM+評(píng)價(jià)

STEM+評(píng)價(jià)的特色在于打破學(xué)科界限，建立學(xué)科集成，在這個(gè)過程中將學(xué)生的思維習(xí)慣由“低階思維”向“高階思維”提升。在活動(dòng)、項(xiàng)目、問題解決的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。這些恰好也是新課改渴望達(dá)成的目標(biāo)。在紙飛機(jī)比賽中，主要以答辯的形式實(shí)現(xiàn)STEM+評(píng)價(jià)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

第二，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有梯度性。評(píng)價(jià)梯度的上升，正好反映了學(xué)生綜合能力的實(shí)際水平。以口頭答辯環(huán)節(jié)為例，最高梯度設(shè)置為：具有豐富的模型制作經(jīng)驗(yàn)和開拓創(chuàng)新能力，能夠獨(dú)立解決模型制作中的難題;能夠結(jié)合STEM+理念，有條理地說明紙飛機(jī)的性能、特點(diǎn)以及制作過程的注意事項(xiàng)，設(shè)計(jì)紙飛機(jī)時(shí)有自己獨(dú)特的想法，口頭與書面表達(dá)準(zhǔn)確、得體。次一級(jí)梯度設(shè)置為：具有較豐富的模型制作經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的動(dòng)手能力，能夠解決實(shí)際比賽中的問題;能夠結(jié)合STEM+理念說明紙飛機(jī)的性能、特點(diǎn)以及制作過程的注意事項(xiàng)，對紙飛機(jī)有自己的想法，但口頭與書面表達(dá)能力一般。最基本的梯度設(shè)置為：較為欠缺模型制作經(jīng)驗(yàn)，解決比賽中實(shí)際問題的能力較差;不能結(jié)合STEM+理念說明紙飛機(jī)的性能、特點(diǎn)以及制作過程的注意事項(xiàng)，對紙飛機(jī)缺乏了解。這樣一來，就可以針對相同的知識(shí)點(diǎn)，做出有梯度的評(píng)價(jià)。

第三，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具有合理性。這一點(diǎn)很好理解，即在制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須參考?xì)v屆比賽項(xiàng)目規(guī)則及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合較多裁判員的判罰經(jīng)驗(yàn)。

體現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的STEM+評(píng)價(jià)

核心素養(yǎng)的“跨領(lǐng)域性”，強(qiáng)調(diào)的是連接學(xué)科知識(shí)與生活世界（真實(shí)情境）的“可連接性”。這與STEM+評(píng)價(jià)注重的打破學(xué)科界限、建立學(xué)科集成的理念不謀而合。有鑒于此，筆者特意總結(jié)了在紙飛機(jī)賽事中引入STEM+評(píng)價(jià)后，對學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)產(chǎn)生的作用。

1.體現(xiàn)人文底蘊(yùn)的核心素養(yǎng)

STEM+評(píng)價(jià)以紙飛機(jī)為載體。而紙飛機(jī)這種充滿智慧的民間藝術(shù)品，能夠喚醒學(xué)生的人文情懷。每組參賽選手在制作紙飛機(jī)的過程中，都對其設(shè)計(jì)的紙飛機(jī)賦予了特殊含義，如對國家的祝福、對未來的期望等。

手?jǐn)S飛機(jī)三人接力團(tuán)體項(xiàng)目比賽記分表（樣例）

在STEM+評(píng)價(jià)表的最后，針對學(xué)生現(xiàn)場答辯的表現(xiàn)，給出了相應(yīng)的評(píng)分。

針對手?jǐn)S飛機(jī)三人團(tuán)體接力賽，給出的評(píng)判建議。其中第三條是對學(xué)生網(wǎng)絡(luò)搜集信息能力的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：紙飛機(jī)雖飛得遠(yuǎn)，但為了更遠(yuǎn)，搜了吉尼斯的紀(jì)錄（但沒成功）;加機(jī)翼，以及其他部件的調(diào)整。

2.培養(yǎng)科學(xué)精神的核心素養(yǎng)

理性思維、敢于質(zhì)疑、勇于探究，這些科學(xué)精神核心素養(yǎng)體現(xiàn)在STEM+評(píng)價(jià)活動(dòng)的方方面面。在紙飛機(jī)現(xiàn)場制作環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)表提出了數(shù)個(gè)問題：怎樣的紙飛機(jī)，能飛得遠(yuǎn)、飛得高、飛行時(shí)間長？為了解決這個(gè)問題，學(xué)生需要運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理等多門學(xué)科的知識(shí)，理性思考，敢于批判和質(zhì)疑。

3.獲得學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的核心素養(yǎng)

在整個(gè)STEM+評(píng)價(jià)活動(dòng)中，學(xué)生須獨(dú)立完成每個(gè)項(xiàng)目，是絕對的主體。為了完成任務(wù)，學(xué)生首先要具備篩選信息的能力。在比賽的過程中，組委會(huì)專門提供了信息查詢場所。學(xué)生在項(xiàng)目完成過程中，可借助多媒體的力量，獲得大量的網(wǎng)絡(luò)資源，以便更快地完成紙飛機(jī)的制作。通過這種訓(xùn)練，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力會(huì)得到極大提升。

4.強(qiáng)調(diào)實(shí)踐創(chuàng)新的核心素養(yǎng)

在STEM+教育中，學(xué)生的任務(wù)是解決實(shí)際問題。為了獲得更好的成績，學(xué)生需要多次試飛、改進(jìn)紙飛機(jī)，循環(huán)往復(fù)，才能得到一個(gè)比較理想的作品。而以往的應(yīng)試教育，學(xué)生只需分析和解決問題。STEM+評(píng)價(jià)則要考察學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的全過程，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐創(chuàng)新能力。在整個(gè)過程中，學(xué)生解決問題的能力得到了一次飛躍。

對學(xué)生來說，紙飛機(jī)活動(dòng)承載著他們對飛行的向往。融合STEM+評(píng)價(jià)后，紙飛機(jī)賽事的關(guān)注點(diǎn)從最終的結(jié)果，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生在整個(gè)活動(dòng)中開發(fā)思維、享受科學(xué)成果、發(fā)現(xiàn)自身優(yōu)點(diǎn)的過程。最終，筆者希望能得出構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)體系，給學(xué)生帶來不一樣的參賽體驗(yàn)。將STEM+評(píng)價(jià)運(yùn)用到“紙飛機(jī)”科技體育項(xiàng)目當(dāng)中，是一項(xiàng)創(chuàng)新，在使STEM+的內(nèi)涵和外延越來越豐富的同時(shí)，也體現(xiàn)了創(chuàng)新科技、教育和體育協(xié)同發(fā)展的探索和趨勢。

STEM+教學(xué)案例，在規(guī)定架構(gòu)下用機(jī)器模擬彎曲的手指。

STEM+教學(xué)強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作和實(shí)踐創(chuàng)新能力