湛麗芬

一、問(wèn)題的提出

2017年6月，中國(guó)教科院召開全國(guó)第一屆STEM教育發(fā)展大會(huì)，發(fā)布了《中國(guó)STEM教育白皮書》，提出了《STEM教育2029行動(dòng)計(jì)劃》，旨在以服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)路為宗旨，整合社會(huì)資源，建立由政府部門科研機(jī)構(gòu)、高新企業(yè)、社區(qū)和學(xué)校相融合的中國(guó)STEM教育生態(tài)系統(tǒng)，打造一批理念先進(jìn)、特色鮮明、質(zhì)量先的STEM教育示范基地，培養(yǎng)一批國(guó)家發(fā)展急需的創(chuàng)新人才。STEM教育現(xiàn)已經(jīng)納入到國(guó)家課程中，逐漸在初中學(xué)校推廣和實(shí)施。如何落實(shí)這些課程，怎么把這些課程的理念變成學(xué)校真正的課程實(shí)踐，成為我們目前面臨的重要挑戰(zhàn)。

二、概念的界定

STEM教育是 Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）和 Mathematics（數(shù)學(xué)）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。其中，科學(xué)是可檢驗(yàn)的解釋客觀事物的形式和組織;技術(shù)是在科學(xué)的基礎(chǔ)上具體解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的詳細(xì)規(guī)則;工程是科學(xué)和數(shù)學(xué)的某種應(yīng)用。STEM教育主要培養(yǎng)學(xué)生四方面的素養(yǎng)：一是科學(xué)素養(yǎng)，即認(rèn)識(shí)、理解自然界客觀事物的能力;二是技術(shù)素養(yǎng)，也就是基于科學(xué)素養(yǎng)解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力;三是工程素養(yǎng)，即對(duì)技術(shù)的具體實(shí)踐能力;四是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，也就是學(xué)生發(fā)現(xiàn)、表達(dá)、解釋和解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的能力。

三、開展STEM教育的組織與實(shí)施路徑

1.師資的培養(yǎng)

STEM教師能力是一種特殊能力。STEM教除了具備教師資格、擁有教師的基本能力以外，還需要滿足STEM教育的跨學(xué)科需要，以及在跨學(xué)科教學(xué)中對(duì)STEM教育理解和采用相應(yīng)的教學(xué)方法的能力。

STEM教育是跨學(xué)科的教育，涉及不同學(xué)科，也涉及不同的教學(xué)實(shí)踐，要用到不同的教學(xué)方式、教學(xué)工具和教學(xué)輔助手段，需要教具備包括整合資源的能力在內(nèi)的多項(xiàng)能力。

STEM教師的能力要素包含五個(gè)維度，一是具有教學(xué)實(shí)踐和評(píng)價(jià)的能力，這是STEM教師最核心的能力。二是具有課程開發(fā)和整合的能力，STEM課程有別于其他課程，STEM是個(gè)主題式的課程，教師除了要具備扎實(shí)的學(xué)科知識(shí)外，還要整合各學(xué)科的教學(xué)資源。三是要具有協(xié)同性，知道如何解決問(wèn)題和如何有效教學(xué)。

目前，由于STEM培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開發(fā)課程和培訓(xùn)費(fèi)用很高，除了有個(gè)別發(fā)達(dá)地方，比如杭州，聘請(qǐng)美國(guó)有經(jīng)驗(yàn)的STEM教師來(lái)手把手地開展示范教學(xué)，成效比較顯著。其他大部分初中學(xué)校，主要采取教師自學(xué)與科組研學(xué)相結(jié)合的的模式。另外，學(xué)校定期進(jìn)行一些較低級(jí)的專題培訓(xùn)、教學(xué)案例分享等，師資培訓(xùn)效果不明顯。

2.課程的設(shè)置

STEM教育實(shí)踐并不是簡(jiǎn)單地將四門學(xué)科組合起來(lái)，而是要把學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究客觀世界的過(guò)程。由此可見，STEM關(guān)注的重點(diǎn)是創(chuàng)設(shè)有效的跨學(xué)科 STEM課程。

STEM課程要求學(xué)生解決的是實(shí)際問(wèn)題，而實(shí)際問(wèn)題來(lái)自于生活，以問(wèn)題為載體，運(yùn)用科學(xué)的知識(shí)、技術(shù)的思維方法、數(shù)學(xué)的計(jì)算和邏輯思維能力，來(lái)解決系統(tǒng)化的復(fù)雜的工程問(wèn)題。

目前，我校開展STEM教育有校本課程、社團(tuán)活動(dòng)等類型。根據(jù)我校實(shí)際情況，要想進(jìn)行全方位的課程整合的確難度較大。因此，我們因地制宜，主要在七年級(jí)開展，具體操作如下：一、面向全體學(xué)生，由學(xué)生自主組合，自由選擇做什么和怎么做;二、少數(shù)既有興趣又有能力的學(xué)生，可自主選取教材的部分內(nèi)容進(jìn)行較高層次的探究，并向全班匯報(bào)活動(dòng)成果;三、根據(jù)多數(shù)學(xué)生的實(shí)際情況，選取教材的部分章節(jié)改編成集體活動(dòng)，活動(dòng)的共同點(diǎn)包括：探究任務(wù)和目標(biāo)比較明確，情境創(chuàng)設(shè)有適度的障礙，背景資料、探究方法等比較容易獲得，可操作性較強(qiáng)的。

STEM課程資源整合的核心特征是趣味性、體驗(yàn)性、協(xié)作性和設(shè)計(jì)性。

趣味性。首先，在內(nèi)容的選擇上要選取與學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活息息相關(guān)的內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們的創(chuàng)新動(dòng)力，加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶，從而達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果;其次，在課程實(shí)施過(guò)程中，要突出學(xué)生的主體地位，創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生主動(dòng)參與，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

體驗(yàn)性。建構(gòu)主義認(rèn)為“情境”是學(xué)習(xí)環(huán)境的要素之一。STEM課程常常是基于真實(shí)問(wèn)題的項(xiàng)目探究性式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在問(wèn)題情境中解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。

協(xié)作性。STEM 課程是基于復(fù)雜情境中的有一定難度的問(wèn)題，學(xué)生往往很難獨(dú)立完成，需要在教師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下協(xié)同合作，在此過(guò)程中，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生與他人的溝通能力和合作能力。

設(shè)計(jì)性。在進(jìn)行STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的探究過(guò)程中，需要學(xué)生設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的不同方案，并從中選擇出最優(yōu)方案。美國(guó)學(xué)者莫里森認(rèn)為，設(shè)計(jì)是認(rèn)知建構(gòu)的過(guò)程，也是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的條件。設(shè)計(jì)是 STEM教育取得成功的關(guān)鍵因素。能促進(jìn)知識(shí)的融合和遷移。

3.課程的組織與實(shí)施

2016年發(fā)布的《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出了人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實(shí)踐創(chuàng)新六大學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，在尋找培養(yǎng)學(xué)生面臨未來(lái)挑戰(zhàn)必備的核心素養(yǎng)路徑的同時(shí)，STEM教育出現(xiàn)在人們的視野中，它正是基于時(shí)代要求和人才需求發(fā)展而來(lái)的，是與培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)相對(duì)應(yīng)的教育教學(xué)方式。STEM教育關(guān)注的是學(xué)生問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)。而問(wèn)題解決包括問(wèn)題生成、方案設(shè)計(jì)、方案實(shí)施與效果評(píng)估四個(gè)階段。在教育教學(xué)實(shí)踐中也注重凸顯出學(xué)生的主體性地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、知識(shí)的理解和運(yùn)用，注重學(xué)生自我反思與總結(jié)等。STEM課程的組織與實(shí)施過(guò)程，主要包括以下四個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的情境

（2）選擇具有真實(shí)性、挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目

（3）活動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)

（4）學(xué)習(xí)評(píng)估

四、結(jié)束語(yǔ)

在初中階段開展STEM教育，培養(yǎng)學(xué)生利用跨學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的關(guān)鍵能力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，這與當(dāng)前我國(guó)新課改培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的理念是一致的。但具體實(shí)施需要有教育政策頂層設(shè)計(jì)保障，加大力度培訓(xùn)專業(yè)化的STEM教育教師隊(duì)伍，增加資金、技術(shù)的扶持，整合社會(huì)資源，引入相關(guān)社會(huì)力量的幫助。