周健 黃廷勛

摘要：本文介紹了本團(tuán)隊在近幾年，根據(jù)本土化情況，在STEM教育理念下完成的教材、活頁式學(xué)習(xí)手冊、教學(xué)云課程及云平臺等幾個成果的設(shè)計思路。通過對本團(tuán)隊成果的分析，進(jìn)一步闡明STEM教育的重要性，同時，明確STEM教育強調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)情境中融合跨學(xué)科知識解決問題，能幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建新的知識體系，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的多種能力，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。種種跡象表明STEM教育在解決教育傾斜及推動社會終身教育方面都能取得良好的效果。

關(guān)鍵詞：STEM教育 多元模式 構(gòu)建知識體系 終身學(xué)習(xí)

STEM教育是近年來頗為流行的一種教育理念。它強調(diào)學(xué)習(xí)者在創(chuàng)設(shè)的工程情境中，結(jié)合自身及團(tuán)隊所擁有的多方知識解決情境中的問題，幫助學(xué)習(xí)者融合跨學(xué)科知識，構(gòu)建新的知識體系。它是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決問題能力，協(xié)作能力和實踐創(chuàng)新能力的直接途徑。在教學(xué)中如何將這一教育理念與實際教學(xué)相結(jié)合，是本團(tuán)隊探討STEM 教育的本土化的實施策略。本團(tuán)隊從社團(tuán)培訓(xùn)入手，進(jìn)行初期嘗試，并形成部分成果，STEM教育在精熟教育、創(chuàng)新教育方面確實具有優(yōu)越性。

社團(tuán)是學(xué)校多元文化特色集結(jié)地，參與社團(tuán)的學(xué)生來自多個專業(yè)，社團(tuán)人數(shù)約20-30人，授課時間為一周一次，共計2個課時。授課人數(shù)少、授課時間短、學(xué)生水平參次不齊，如果使用傳統(tǒng)教學(xué)方法授課，難度較大。本團(tuán)隊結(jié)合STEM教育理念，開展以綜合實踐課程為主的授課，通過設(shè)置不同的大任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生組成小團(tuán)隊，結(jié)合個人及專業(yè)的優(yōu)勢完成整個學(xué)習(xí)過程，這一過程，我們明確看出STEM教育的優(yōu)勢。當(dāng)然，在實施中我們也發(fā)現(xiàn)STEM 教育的一些問題，比如，對指導(dǎo)教師提出較高要求，課程項目的設(shè)置要有一定的高度，課堂及課后的組織學(xué)習(xí)與引導(dǎo)等都與傳統(tǒng)教育教學(xué)大有不同。

一、STEM教學(xué)構(gòu)建社團(tuán)培訓(xùn)教學(xué)的多元模式

在社團(tuán)培訓(xùn)教學(xué)中，因為多專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活時間安排不同，每周面授課只有一次，現(xiàn)階段的相關(guān)教材不太適合社團(tuán)學(xué)習(xí)，因此本團(tuán)隊根據(jù)實踐積累，編寫了本土化的教學(xué)學(xué)材《3D 打印社團(tuán)培訓(xùn)教材——3D one建模實訓(xùn)指導(dǎo)》及學(xué)習(xí)手冊《3D 打印社團(tuán)活頁式學(xué)習(xí)手冊—3D one懸賞任務(wù)書》，并利用云班課平臺打造了跟本土化教學(xué)學(xué)材配套的完整的3D打印課程STEM教育教學(xué)云課程及云學(xué)材，利用移動終端互助線下教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)全過程的智能化，實現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí)，借助線上可視積分排位、懸賞任務(wù)、學(xué)習(xí)錦囊等激勵方式促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，提高其學(xué)習(xí)自主性，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)收集，實現(xiàn)精熟教育。我們還借助云班課的聊天模塊及微信群搭建起學(xué)習(xí)交流平臺，豐富學(xué)生們學(xué)習(xí)陣地，方便學(xué)生們相互交流，督促他們完成團(tuán)隊學(xué)習(xí)。

多元化的教學(xué)模式使教師的角色從知識的傳播者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和陪伴者。教師們利用啟迪、引導(dǎo)、陪伴、鼓勵的方式組織教學(xué)，實現(xiàn)真正的生本教學(xué)。同時教師也會有更多的時間用于獲取資源，處理數(shù)據(jù)，分析教育教學(xué)中各種案例與問題，還能針對不同學(xué)生進(jìn)行個性化指導(dǎo)，實現(xiàn)真正的個性化教學(xué)。

二、STEM教學(xué)提升學(xué)生融貫構(gòu)建知識體系能力

學(xué)習(xí)多種門類知識，有助于構(gòu)建個人知識體系。構(gòu)建知識體系有兩個重要步驟，一是豐富知識積累，二是反復(fù)運用加深記憶。在知識的量與質(zhì)的積累過程中，找出相關(guān)共性及聯(lián)系，將它們編織成網(wǎng)。本團(tuán)隊在研究的過程中，進(jìn)一步明確僅靠教師授課及學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果并不如意，因此，筆者團(tuán)隊嘗試融入游戲化教學(xué)的思路，編寫活頁式學(xué)習(xí)手冊，引導(dǎo)學(xué)生完成每個小任務(wù)，打卡升級，再進(jìn)入下一關(guān)，通過不斷提升任務(wù)難度，一步步帶領(lǐng)學(xué)生突破自我，挑戰(zhàn)更高難度的任務(wù)。

以自編學(xué)習(xí)手冊《3D 打印社團(tuán)活頁式學(xué)習(xí)手冊—3D one懸賞任務(wù)書》中的燈塔項目為例，燈塔項目設(shè)計了三級學(xué)習(xí)任務(wù)，一級學(xué)習(xí)任務(wù)以大類引導(dǎo)為主，包括燈塔是什么，燈塔有什么作用，燈塔有哪些結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)有哪些設(shè)計要素，燈塔設(shè)計建模可能用到哪些命令等。這幾個大類可以幫助學(xué)生梳理出關(guān)于燈塔的知識框架，指引學(xué)生學(xué)習(xí)及探索的方向。二級學(xué)習(xí)任務(wù)則針對每個大類的問題下設(shè)細(xì)化指引，比如燈塔有什么作用這個大類中，則細(xì)化出護(hù)航照明、軍事防御、地理坐標(biāo)、宣誓主權(quán)等四個方向。學(xué)生找到答案后還需解釋原因，這就引導(dǎo)著學(xué)生對逐個知識點深入學(xué)習(xí)，比如，護(hù)航照明是燈塔最基本的作用，這決定它的建造位置一般在靠近海岸線或是容易觸礁的位置;軍事防御則是燈塔發(fā)展的深化，當(dāng)?shù)剀娛略O(shè)備裝架在燈塔上以護(hù)衛(wèi)周邊海域的安全;地理坐標(biāo)則是隨著各國經(jīng)濟(jì)科技及軍事的發(fā)展，船只航行不再需要單一的護(hù)航照明后，燈塔開始作為國家或地方的人文歷史坐標(biāo);宣誓主權(quán)則更是近代起最重要的作用之一。二級學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計是對一級任務(wù)的細(xì)化，更是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點內(nèi)容，學(xué)生通過小組分配各人負(fù)責(zé)一個或幾個二級任務(wù)，通過互聯(lián)網(wǎng)、課外書以及自己本身的知識積累探索相關(guān)答案，再借助小組學(xué)習(xí)交流的機(jī)會完成知識交換與架構(gòu)補充，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)、交流、溝通方面得到全方位的鍛煉，這種互動及互助不僅能讓他們在學(xué)業(yè)上獲益，還能幫助學(xué)生重拾學(xué)習(xí)信心，樹立自立自主自強意識，每個學(xué)生根據(jù)自己的能力及興趣分擔(dān)相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，再通過小組交流環(huán)節(jié)相互學(xué)習(xí)與展示，這使他們能夠感受到學(xué)習(xí)的趣味性，培養(yǎng)責(zé)任心收獲成就感，同時培養(yǎng)自己的性格。三級任務(wù)則是對二級任務(wù)的拓展，主要以選學(xué)為主，比如二級任務(wù)燈塔的作用下設(shè)的三級任務(wù)則有找出幾個你聽過的或者世界著名的燈塔，分析他們側(cè)重的作用是哪個，說出他們的建造時期，以及歷史背景。這些任務(wù)側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生再深入了解更多歷史、人文相關(guān)知識，幫助學(xué)生增長見識，為后續(xù)構(gòu)建更大的知識框架做好多樣性知識積累。

三、STEM教學(xué)促使教學(xué)拓展與深化

教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會終身學(xué)習(xí)，直接影響著學(xué)生未來對生活和工作的態(tài)度，教學(xué)的拓展與深化能夠帶著學(xué)生們不斷前進(jìn)，這種深入探索的習(xí)慣一旦養(yǎng)成，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力就具有可持續(xù)性。在自編學(xué)習(xí)手冊《3D 打印社團(tuán)活頁式學(xué)習(xí)手冊—3D one懸賞任務(wù)書》中，我們?nèi)谌肓嗽S多相關(guān)設(shè)計。以學(xué)習(xí)手冊中航空母艦項目的動力及動能選擇部分設(shè)計為例，學(xué)生需要按照相關(guān)的表格先搜索學(xué)習(xí)現(xiàn)階段有哪些動力及動能裝置，在完成學(xué)習(xí)表格的過程中學(xué)生需要查詢多方面的知識，并在學(xué)習(xí)任務(wù)的引導(dǎo)下進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)動能的產(chǎn)生、傳輸、保存和運轉(zhuǎn)等知識，進(jìn)一步引發(fā)大家對如何利用動能的思考，逐步深入探索幾種使用不同動能的發(fā)動機(jī)的工作原理及構(gòu)造等，從而達(dá)到教學(xué)的拓展與深化。每層任務(wù)都符合最近發(fā)展區(qū)的設(shè)計，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，像游戲闖關(guān)一樣一層層解開知識的面紗，就不會覺得學(xué)習(xí)枯燥乏味，催他上進(jìn)的不是教師的督促，而是自己的興趣，學(xué)習(xí)的主動性油然而生，學(xué)習(xí)的效果可想而知。更重要的是這樣的設(shè)計可以讓學(xué)生們時刻對學(xué)習(xí)充滿激情，有創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生敢為人先的精神，這是教育和生活都非常需要的人生觀價值觀，也是大國工匠所需的一種的態(tài)度。

結(jié)語

傳統(tǒng)教學(xué)源于工業(yè)革命，為培養(yǎng)大量可以迅速投入工業(yè)生產(chǎn)的操作工人服務(wù)，但在現(xiàn)階段中國的發(fā)展已不能再延續(xù)以前的密集型產(chǎn)業(yè)，而是要向高精尖技術(shù)領(lǐng)域延伸，所需要的人才也不再是千篇一律只懂基礎(chǔ)操作的操作工人，而是需要兩種更為重要的人才，一種是極具豐富經(jīng)驗和大國工匠精神的大師級匠士，另一種則是具有創(chuàng)新意識，擁有豐富想象力又敢于嘗試的行業(yè)引路人，這兩類人僅僅依靠傳統(tǒng)教育培養(yǎng)，效率極低，如有STEM教育的加持，相信會有新的突破。

我們看到STEM教育的優(yōu)勢，也看到的多元化教育的有效性，實踐中我們可以看到學(xué)生的知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的更為扎實、寬廣，學(xué)生的思維更為活躍，充滿想象力，跨行業(yè)的知識儲備及思維能力必將使他們在未來更具挑戰(zhàn)力。

STEM教育是未來教育發(fā)展的趨勢，這對教師提出更高的要求，對教材的設(shè)計提出更多講究，在教學(xué)開展與教學(xué)形式上要求更加豐富，這是一種挑戰(zhàn)，同時它也充滿機(jī)遇，系統(tǒng)化的STEM教學(xué)資源如果可以得到好的推廣，教育資源傾斜的問題將得到良好的修復(fù)，也讓終身教育的實現(xiàn)變得容易，由教育引發(fā)的整個社會的變革已經(jīng)開始，我們應(yīng)該勇往直前！

參考文獻(xiàn)

[1] 金慧，胡盈瀅. 以 STEM 教育創(chuàng)新引領(lǐng)教育未來——— 美國《STEM 2026： STEM 教育創(chuàng)新愿景》報告的解讀與啟示 [J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2017（ 1） ： 17 - 25.

[2] 董宏建，胡賢鈺. 我國 STEAM 教育的研究分析及未 來展望[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2017（ 9） ： 114 - 120.

[3] 范燕瑞. STEM 教育研究[D]. 上海，華東師范大 學(xué)，2011.

[4] 楊曉哲，任友群. 數(shù)字化時代的 STEM 教育與創(chuàng)客教 育[J]. 開放教育研究，2015（ 5） ： 35 - 40.