（山東省濰坊第一中學(xué)，山東 濰坊 261201）

STEM 作為科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technolo-gy)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科的縮寫，強調(diào)學(xué)科間的有機融合。STEM 教育就是建立在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機融合的基礎(chǔ)上，以設(shè)計和探索為目的，對技術(shù)問題的解決進行科學(xué)探索，其課程目標是提升學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)素養(yǎng)，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。[1]

一、STEM 主題實驗室建設(shè)背景

STEM 主題實驗室是指基于STEM 教育，學(xué)生在教師指導(dǎo)下圍繞某一主題開展學(xué)習(xí)和研究的實驗室。在STEM 主題實驗室中，教師作為引導(dǎo)者，提出研究任務(wù)，學(xué)生根據(jù)主題，組建小組，利用各種前沿技術(shù)進行學(xué)習(xí)、思考、討論、設(shè)計、制作、總結(jié)及展示。實驗室可以分為多個區(qū)域，如體感教學(xué)區(qū)、操作區(qū)、展示區(qū)等，目的就是更好地實現(xiàn)教育功能。有效地將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等科目學(xué)習(xí)融合在一起，讓學(xué)生從解決實際問題出發(fā)，在培養(yǎng)STEM 思維的同時，不斷提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。[2]

濰坊一中作為山東省重點中學(xué)、省首批辦好的十九所重點中學(xué)之一、省規(guī)范化學(xué)校和省首批藝術(shù)教育示范校，積極爭取市委市政府和市教育局的支持，投資建設(shè)STEM 主題實驗室。實驗室規(guī)劃建設(shè)總面積800 平米，分8 個教學(xué)室，開設(shè)機器人、編程、創(chuàng)客馬拉松、航模、APP 制作、視頻制作、家居設(shè)計、太陽能、可替代能源、定格動畫、橋梁設(shè)計、游戲設(shè)計、模擬城市、布藝設(shè)計、木藝設(shè)計等模塊，為學(xué)生提供多樣性必選、選修課程。在規(guī)劃、建設(shè)和使用的過程中，我們進行了相關(guān)探索研究。

二、STEM 主題實驗室規(guī)劃建設(shè)的原則

STEM 主題實驗室是學(xué)生學(xué)習(xí)、研討、探究、實踐的主要場所，實驗室建設(shè)要立足學(xué)校實際，以學(xué)生為中心，服務(wù)為宗旨，同時要考慮新技術(shù)、新應(yīng)用的發(fā)展，在空間建設(shè)上為學(xué)生提供可隨時隨地發(fā)生有效學(xué)習(xí)的氛圍。

（一）選址便于學(xué)生活動

實驗室建設(shè)的目的是為學(xué)生搭建有效開展STEM 學(xué)習(xí)活動的場所，最好的做法就是將實驗室建在學(xué)生身邊，為學(xué)生提供隨時可交流分享、動手實踐的場所。我校在主題實驗室的選址方面就頗費周折。學(xué)校在基建的過程中規(guī)劃了科技館，地上三層、地下一層，內(nèi)外樓梯，占地近3000 平米，空間設(shè)計合理。但距離是個問題，由于學(xué)校面積大，科技館距離中心教學(xué)區(qū)比較遠，學(xué)生從最遠的教室到科技館步行來回約需要30 分鐘，扣掉課間時間，學(xué)生上課有效時間不足30 分鐘，時間上不能保證實現(xiàn)教學(xué)計劃。為更好的方便和服務(wù)學(xué)生，主題實驗室最終選址在圖書館的一樓，原圖書閱覽室搬遷至二樓。學(xué)生社團活動中心也設(shè)在圖書館一樓，主題實驗室與學(xué)生活動中心融為一體，整個圖書館一樓成為學(xué)生興趣與特長、活動與實踐、分享與交流的一體空間，而二樓圖書閱覽室也成為學(xué)生閱讀圖書、在線學(xué)習(xí)的有效補充，為學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)提供了最大化的可能。

（二）空間效益最大化

我校從上百類課程中，選擇開設(shè)13 門課程，根據(jù)課程類別，將相近的課程安排在同一個教學(xué)室。比如，太陽能和可替代能源、游戲制作和APP 制作，在有限的條件下為學(xué)生提供更多的選擇。

（三）普惠與專業(yè)相結(jié)合

與我校新高考改革選課走班結(jié)合，學(xué)生高中期間總共可以選擇8 個模塊進行學(xué)習(xí)；考慮學(xué)生的興趣愛好和未來發(fā)展，與藝術(shù)類17 個模塊同時開課，這樣每節(jié)課有24 個模塊供250 名學(xué)生選擇。在目前的條件下（實驗室、教師等），STEM 課程不可能面向所有學(xué)生開放，比如本學(xué)期僅面向高二年級開課，有500 余人選擇了創(chuàng)新課程。隨著課程建設(shè)的逐步完善和師資力量的補充，學(xué)校將面向高一、高二兩個年級開設(shè)課程。課程完成，學(xué)生可以獲得2 個學(xué)分，共有4 個學(xué)期，學(xué)生可以選擇4 個模塊進行學(xué)習(xí)。同時，為了滿足特長學(xué)生的學(xué)習(xí)和選拔，學(xué)校成立了相關(guān)的社團。比如機器人社團，就是人工智能和編程課程成績突出、特長明顯的學(xué)生組成，主要利用周末、自習(xí)、寒暑假等時間集中進行培訓(xùn)和練習(xí)。這種方式的選拔和培訓(xùn)效果非常明顯，機器人社團在2018、2019 年度，共獲得6 項全國冠軍。

（四）師生共同設(shè)計方案

方案設(shè)計是非常重要的一個環(huán)節(jié)，與后期的建設(shè)、裝修、模塊選擇、上課等息息相關(guān)。學(xué)校成立實驗室建設(shè)籌備小組，由專家團隊、教師代表、家長代表、學(xué)生代表等組成，征集各方的意見建議。我校共設(shè)計了5 套建設(shè)規(guī)劃方案，從空間利用、教室采光、課程開設(shè)等方面，研究確定了2 套方案；籌備小組成員通過多次論證，對設(shè)備選型、課程開設(shè)及建設(shè)方案等進一步細化研究，確定最終方案。

三、STEM 主題實驗室建設(shè)策略

（一）課程資源建設(shè)

目前針對高中階段的、可借鑒使用的STEM 課程資源比較少，我校在論證階段選擇開設(shè)的模塊也是接近高中學(xué)生、主要針對初中生開設(shè)的課程，如何建設(shè)適合高中生、符合學(xué)校實際的課程成為我們必須面對的問題。我校采取的策略是教師主導(dǎo)進行課程目標、課程內(nèi)容、課程活動和課程環(huán)境的設(shè)計，以任務(wù)驅(qū)動的方式由學(xué)生分組實施工具優(yōu)化、活動優(yōu)化、技術(shù)優(yōu)化與人員優(yōu)化等,逐步完善STEM 課程的設(shè)計與實施,彰顯其學(xué)本價值。

（二）師資隊伍建設(shè)

高中階段的教學(xué)任務(wù)比較重，師資也比較緊張，我校的STEM 教師主要由信息技術(shù)、通用技術(shù)教師和職員組成，沒有專職的教師。為有效推進STEM教學(xué)實施，學(xué)校成立科學(xué)教育處，設(shè)立STEM 專職崗位，同時根據(jù)通用技術(shù)課的特點，在保證學(xué)生通用技術(shù)必修學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，將每周一次通用技術(shù)課調(diào)整為隔周一次通用技術(shù)課，給學(xué)生更多的課時選擇，達到教師滿工作量、學(xué)生修滿學(xué)分的平衡。

（三）管理組織建設(shè)

學(xué)校成立中學(xué)生科學(xué)院，作為學(xué)生創(chuàng)新自主管理組織。中學(xué)生科學(xué)院實行院長負責(zé)制，設(shè)院長1 人，秘書長1 人?？茖W(xué)院下設(shè)辦公室（成員由各研究院導(dǎo)師組成），辦公室設(shè)管理員、導(dǎo)師等若干職位。同時成立全能智造研究院、人工智能研究院、創(chuàng)新設(shè)計研究院、STEM 教育研究院、高端物理創(chuàng)新研究院5 個研究院。中學(xué)生科學(xué)院的主要成員均為選修創(chuàng)新課程的學(xué)生，他們的研究方向確定，學(xué)習(xí)內(nèi)容和項目難度上高于普通學(xué)生。主要目標是發(fā)現(xiàn)那些具有嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、務(wù)實的科學(xué)精神、主動的創(chuàng)新意識、較強的創(chuàng)新能力和實踐能力的學(xué)生，鼓勵他們積極參與各類青少年科學(xué)競賽活動。

四、STEM 主題實驗室建設(shè)的啟示

（一）統(tǒng)籌人才培養(yǎng)體系

STEM 教育強調(diào)教育管理部門、基礎(chǔ)教育和企業(yè)等相關(guān)要素的協(xié)同，并發(fā)揮各自在政策制定、教育研究、課程制定、資源支持和項目實踐等方面的優(yōu)勢，為STEM 教育提供系統(tǒng)支持。[3]STEM 教育要實行暢通計劃，貫通各學(xué)段教育，在人才培養(yǎng)和招生規(guī)劃進行統(tǒng)籌，充分發(fā)揮各類型學(xué)校的優(yōu)勢，構(gòu)建良好的、可持續(xù)發(fā)展的人才培養(yǎng)體系。

（二）加強師資隊伍的培育

STEM 理念的誕生，對教師提出了更高的要求：教師不僅要掌握多領(lǐng)域的知識，還要具備跨學(xué)科綜合的能力。所以，打破學(xué)科邊界，加強教師間的緊密合作，開展教師間的互動交流對STEM 教師至關(guān)重要。[4]目前，社會培訓(xùn)機構(gòu)的師資力量和課程資源總體比學(xué)校強，專業(yè)性較強但師資良莠不齊。一方面，學(xué)?？梢耘c社會培訓(xùn)機構(gòu)溝通協(xié)作，實現(xiàn)人才共育；另一方面，學(xué)校要充分調(diào)動各學(xué)科教師尤其是中青年教師的積極性，強化STEM 教育培訓(xùn)，在日常的教育教學(xué)中加強學(xué)科融合。

（三）加強與職業(yè)教育的銜接

由于對STEM 的理解不同，STEM 教育的內(nèi)涵也有很多不同的擴展，涉及的學(xué)科、技能和內(nèi)容較多，沒有標準，沒有系統(tǒng)，而且隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和智能制造等產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，STEM 教育的內(nèi)容也在不斷更新。作為學(xué)校，需要與時俱進的促進教與學(xué)的變革，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)、多樣和個性化的學(xué)習(xí)支持，更重要的是根據(jù)本校的實際和優(yōu)勢，做好頂層設(shè)計，加強與職業(yè)教育的銜接，讓職業(yè)教育更多的參與到學(xué)校的STEM 教育中來。

（四）加強與科技企業(yè)的聯(lián)合

STEM 教育不能單純依靠學(xué)校的力量，需要社會團體、公眾的廣泛參與，尤其是科技企業(yè)的支持和配合。學(xué)校要積極與企業(yè)溝通，讓企業(yè)參與教育改革，獲得企業(yè)戰(zhàn)略、資金和技術(shù)支持。學(xué)校提供STEM 教師專業(yè)發(fā)展的課程資源和培訓(xùn)方案，企業(yè)提供跨學(xué)科的教學(xué)資源和針對性的行業(yè)指導(dǎo)，實現(xiàn)STEM 理論知識學(xué)習(xí)與教學(xué)能力提升的有效融合，逐步建立校企合作的人才培養(yǎng)模式。