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(無錫市市北高級中學(xué) 江蘇 無錫 214045)

20世紀(jì)90年代美國提出STEM教育理念，STEM教育運(yùn)動在全球范圍內(nèi)興起．21世紀(jì)以來，我國也開始關(guān)注STEM教育理論并就STEM教育在基礎(chǔ)教育階段的實(shí)施途徑展開研究、嘗試．但由于我國教育環(huán)境的復(fù)雜性，仍未形成廣泛共識．因此，文章結(jié)合國外STEM教育開展經(jīng)驗(yàn)，就高中階段引入STEM教育的必要性及現(xiàn)存實(shí)施策略的可行性做出分析，以期對高中階段STEM教育發(fā)展提供參考思路．

1 STEM教育提出背景及其本質(zhì)特征

20世紀(jì)90年代，美國國家科學(xué)基金會(NSF )首次將“STEM”——作為科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)4門學(xué)科的縮寫．它不是4個(gè)學(xué)科的簡單拼湊，強(qiáng)調(diào)學(xué)科間的有機(jī)融合．STEM教育的提出是基于美國當(dāng)時(shí)面臨STEM相關(guān)學(xué)科教育質(zhì)量下降及學(xué)生對STEM相關(guān)專業(yè)興趣減退等問題，目的在于培養(yǎng)科技創(chuàng)新型人才，提高國際競爭力[1]．

進(jìn)入21世紀(jì)，“集成式STEM”(integrated STEM)的概念逐漸明晰，其本質(zhì)特征是跨學(xué)科整合，以科學(xué)與工程問題為課程主線，通過創(chuàng)造一個(gè)多維空間，為學(xué)生提供一系列具有一定關(guān)聯(lián)性的學(xué)習(xí)經(jīng)歷[2]．

2 國內(nèi)STEM教育研究現(xiàn)狀

我國關(guān)于STEM教育的研究始于2008年，但在此之后的5年間發(fā)展緩慢，2014年之后相關(guān)研究文獻(xiàn)明顯增多，并呈現(xiàn)出多研究方法、多研究領(lǐng)域和多研究內(nèi)容的趨勢[3]．研究初期主要介紹國外STEM教育的相關(guān)理論(如相關(guān)法案、報(bào)告述評、師資培訓(xùn)、評價(jià)體系等)及國外(主要是美國)STEM教育實(shí)踐案例．近年來，研究者們開始思考如何實(shí)現(xiàn)STEM教育的本土化，將其融入國內(nèi)課堂，滲透到實(shí)際教學(xué)中(諸如“面向STEM教育的創(chuàng)客教育模式研究”[4]、“非正規(guī)教育環(huán)境下青少年STEM教育活動的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究”[5]、“STEM視野下的科學(xué)課堂‘做中學(xué)’項(xiàng)目設(shè)計(jì)——以‘蠟燭抽水機(jī)——大氣壓力’為例”[6]等等)．

目前，STEM教育的實(shí)施嘗試主要在小學(xué)、初中階段進(jìn)行，高中階段引入STEM教育的研究和實(shí)踐則相對匱乏．

3 引入STEM教育的必要性分析

高中階段引入STEM教育的研究和實(shí)踐則相對滯后，可能的原因是：一方面，高中教學(xué)內(nèi)容更為專精，要把技術(shù)、工程課程與科學(xué)課程整合在一起更加困難；另一方面，高中生面臨選拔性考試，課業(yè)壓力大，課時(shí)緊張．

但實(shí)際上，在高中開展STEM教育是十分有意義的．一方面，學(xué)生在STEM項(xiàng)目中應(yīng)用科學(xué)課(如化學(xué)、生物、物理)習(xí)得的知識解決實(shí)際工程問題，獲得學(xué)以致用的效能感，不僅可以鞏固、深化對科學(xué)理論知識的理解，還會激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)知識的熱情；另一方面，高中生能夠較早地體驗(yàn)到STEM領(lǐng)域的工作狀態(tài)，了解STEM相關(guān)職業(yè)及其發(fā)展前景，無疑會對其今后的就業(yè)選擇具有指導(dǎo)意義；更為重要的是，STEM項(xiàng)目通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)工程情境，以項(xiàng)目式教學(xué)帶動學(xué)生主動地學(xué)習(xí)，促使學(xué)生利用跨學(xué)科的知識圍繞解決實(shí)際問題展開研究，設(shè)計(jì)并不斷優(yōu)化解決方案．在此過程中，學(xué)生終身發(fā)展需要的實(shí)踐能力、綜合運(yùn)用知識解決問題的能力、終身學(xué)習(xí)力等關(guān)鍵能力得到培養(yǎng)，科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)素養(yǎng)得以提升，創(chuàng)新思維得以發(fā)展，為培養(yǎng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才奠定了基礎(chǔ)．

4 開展STEM教育的幾種策略可行性分析

4．1 STEM課程取代科學(xué)分科課程

策略之一是STEM課程取代科學(xué)分程課程.

在中學(xué)階段開設(shè)綜合課程以取代科學(xué)分科課程的想法由來已久[7]，并在新一輪課改中正式成為國家基礎(chǔ)教育課程體系的重要組成部分，義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)也做出相應(yīng)修訂，并在一些課程改革實(shí)驗(yàn)區(qū)推行實(shí)施，其中浙江省成為綜合科學(xué)課程實(shí)施的典范．受此啟發(fā)，有研究者認(rèn)為用STEM課程代替科學(xué)分科課程，或許是STEM教育本土化的一條途徑．

但實(shí)際上，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到這樣做可能帶來的諸多問題：破壞了分科科學(xué)課程內(nèi)在的邏輯性，使得學(xué)生難以構(gòu)建牢固的知識框架系統(tǒng)[8]；學(xué)生的基礎(chǔ)知識儲備不足，基本方法掌握不牢，在STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中會感到非常吃力，拉大了學(xué)優(yōu)生與學(xué)困生之間的差距；學(xué)生的學(xué)科知識不扎實(shí)、不系統(tǒng)，難以支持其今后從事深入科學(xué)研究工作．以教育發(fā)展水平較高的芬蘭為例，2014年開始啟動的新一輪課改強(qiáng)調(diào)橫貫?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，要求學(xué)校每學(xué)年至少組織一次跨學(xué)科學(xué)習(xí)，但同時(shí)并未取消分科課程，以便給予學(xué)生學(xué)科知識和技能的有力支撐．

因此,在高中階段引入STEM課程的同時(shí)，應(yīng)繼續(xù)保持分科課程的存在，二者優(yōu)勢互補(bǔ)，才是實(shí)施STEM教育的有效途徑．

4．2 在分科教學(xué)中滲透STEM教育理念

策略之二是在分科教學(xué)中滲透STEM教育理念.

考慮到我國現(xiàn)行教育體制并未開設(shè)工程類課程以及與STEM教育相關(guān)的學(xué)科分科教學(xué)的現(xiàn)實(shí)，有研究者提出一條STEM課程實(shí)施途徑——以原有的科學(xué)技術(shù)課程為載體，在分科教學(xué)中滲透STEM教育理念[9，10]．該策略期望在我國分科教學(xué)體制的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)上，將工程設(shè)計(jì)作為科學(xué)和數(shù)學(xué)教學(xué)中的學(xué)習(xí)情境、動力要素和教學(xué)方法，加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解和綜合應(yīng)用，同時(shí)彌補(bǔ)分科課程與現(xiàn)代科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等一定程度上脫軌的不足．

但這一策略在實(shí)際實(shí)施過程中，將會面臨不少困難．第一，STEM教育的本質(zhì)特征及核心價(jià)值在于綜合性、實(shí)踐性，它涉及較多的跨學(xué)科的綜合性知識，尤其是工程類、技術(shù)類知識，這對于單獨(dú)一門科學(xué)或數(shù)學(xué)教師來說，是很難勝任的；第二，一個(gè)STEM項(xiàng)目的實(shí)施往往需要較長的教學(xué)時(shí)間來保證，但在目前高中階段緊張的分科教學(xué)課時(shí)安排下，很難留出如此大段的時(shí)間用以項(xiàng)目學(xué)習(xí)．另外，一個(gè)支持性的評價(jià)機(jī)制對于有效的STEM教學(xué)是十分必要的，STEM項(xiàng)目具有多學(xué)科融合、實(shí)踐性等特點(diǎn)，需要多種評價(jià)工具支持(如準(zhǔn)備性評價(jià)、形成性評價(jià)、結(jié)論性評價(jià)等)，因此僅憑傳統(tǒng)的針對分科教學(xué)的結(jié)論性評價(jià)難以全面衡量教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況．

因此，在科學(xué)、數(shù)學(xué)課程中滲透STEM教育理念的策略在教育實(shí)踐中推行將面臨很大阻力．如果不能很好地解決以上提到的問題，STEM教育效果也將大打折扣．

4．3 將STEM教育納入學(xué)校教育

策略三是將STEM教育以校本課程、地方課程或國家課程的形式納入學(xué)校教育.

基于STEM課程與分科課程優(yōu)勢互補(bǔ)的關(guān)系，考慮到STEM項(xiàng)目的專業(yè)性、綜合性、復(fù)雜性和實(shí)踐性等特點(diǎn)，有研究者考慮將STEM課程作為一門單獨(dú)的課程，以校本課程、地方課程或國家課程的形式設(shè)置在高中教學(xué)中．

相對而言，這一策略更具合理性、可行性．因?yàn)椋行У腟TEM教學(xué)應(yīng)包含幾個(gè)關(guān)鍵因素：一套完整的標(biāo)準(zhǔn)和課程；教師教學(xué)能力強(qiáng)；一個(gè)支持性的評估問責(zé)制度；充足的教學(xué)時(shí)間；同等的獲得高質(zhì)量STEM教育的機(jī)會[11]．高中階段將STEM項(xiàng)目設(shè)置為一門獨(dú)立的課程，才能獲得有效的教育政策頂層設(shè)計(jì)保證，科學(xué)的課程標(biāo)準(zhǔn)與評價(jià)體系，專業(yè)的師資培訓(xùn)平臺，充足的資金支持等．

值得一提的是，這一策略的實(shí)施還需要處理好幾個(gè)關(guān)鍵問題．一是課程開發(fā)形式．目前主流的開發(fā)形式有3種——直接借鑒國外成熟的STEM案例[12]，國內(nèi)專業(yè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)STEM課程，一線教師基于學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)STEM課程[13，14]．其中，由于自身專業(yè)所限，一線教師很難完成完整的STEM課程的開發(fā)任務(wù)(如缺少嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u價(jià)機(jī)制)；二是教師培訓(xùn)形式．目前教師培訓(xùn)多以體驗(yàn)式、科普式的短期培訓(xùn)為主，專業(yè)性不夠強(qiáng)，收效并不明顯，應(yīng)考慮更為專業(yè)的培訓(xùn)形式；三是評估機(jī)制．科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u估機(jī)制與STEM教育相輔相成，相互影響和促進(jìn)．但目前國內(nèi)在STEM教育評估方面的研究還比較匱乏．

5 結(jié)語

高中階段開展STEM教育，培養(yǎng)學(xué)生利用跨學(xué)科知識解決實(shí)際問題的關(guān)鍵能力，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，這與當(dāng)前我國新課改培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的理念是一致的．將STEM教育以校本課程、地方課程或國家課程的形式納入學(xué)校教育體系是目前較為合理且行之有效的策略．但具體實(shí)施需要有教育政策頂層設(shè)計(jì)保障，專業(yè)研究團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜，雄厚資金、技術(shù)加持，以及社會各層面的共同參與．