王 子

一般而言，高中教師在校內(nèi)參與的團隊活動，大多是被組織、被安排的以學科組為單位的教研活動，同一學科組內(nèi)教師專業(yè)背景、學科知識往往單一而雷同。隨著STEM 教育在教學一線的深入探究和開展，科學、技術(shù)、工程和數(shù)學學科變得越來越一體化，單一學科教師對STEM 教育的研究與實踐有著明顯的局限性。江蘇省錫山高級中學（以下簡稱“錫山高中”）于2014 年啟動了“想象·創(chuàng)造”課程基地建設，以“融藝術(shù)與科學，在想象中創(chuàng)造”為主題，構(gòu)建STEM 課程體系。在這樣的背景下，STEM 教育專業(yè)社群以去行政化的組織方式，于2016 年的秋季學期成立，現(xiàn)在該社群主要成員是錫山高中研創(chuàng)式大任務課程的授課教師，他們來自不同學科，在STEM 課程開發(fā)方面都有自己獨到的經(jīng)驗。

一、突出能力目標，跨學科融合開發(fā)課程

如何構(gòu)建適合高中生的STEM 課程，是我們社群內(nèi)成員一直在思考和著力解決的問題。我們牢記STEM 課程必須突出“能力目標”，以項目任務為課程內(nèi)容的主要載體，以“動手做事”來訓練學生的問題解決能力。首先，興趣是最好的老師，課程設置必須類型多樣，滿足不同興趣和職業(yè)傾向的學生；其次，生涯規(guī)劃和生涯指導是高中階段非常重要的事情，必須面向?qū)I(yè)大類建構(gòu)我們的課程體系，讓學生在這樣的課程中體驗大學專業(yè)大類，判斷其人生方向是否適合此路徑發(fā)展；第三，將新的科學技術(shù)成就和成果及時引入課堂，讓學生在課程中提早接觸高精尖的技術(shù)。這一點對于學生未來的人生發(fā)展也是善莫大焉。

目前長期自主參與社群活動的是來自5 個學科的12 位教師，都有任教校本課程和研究性課程的經(jīng)驗。全體社群成員研讀新版課程標準，圍繞課程核心素養(yǎng)，以計算機技術(shù)為支撐，調(diào)查學生的課程需求、分析社會的課程期待，結(jié)合本校和本地區(qū)實際情況，在歷時5 年的校本化實踐基礎之上，萃取技術(shù)、理化生學科、藝術(shù)學科核心內(nèi)容，圍繞學科大概念，融合學科課程，先后開發(fā)了10 多個項目課程，社群成員在自己的課程領(lǐng)域逐漸有了話語權(quán)。如化學學科張晶老師開發(fā)的“染整工藝的探究與實踐”課程，在課程實踐中，學生將體驗類似研究生學習階段的課題研究過程，利用染整技術(shù)實現(xiàn)對織物的化學重塑，學生全程參與課題的擬定、實驗探究、性能測試；美術(shù)學科的朱海蓮老師開發(fā)的“工業(yè)設計基礎”課程，要求通過具體主題演講、物品觀察、理論文獻閱讀及實際物品的設計等手法培養(yǎng)學生的思考能力、動手能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力。

二、利用社會資源，產(chǎn)學研育一體化，提高課程質(zhì)量

如何評價一門STEM 課程的好壞？我們覺得，學生能夠發(fā)自內(nèi)心地喜歡課程內(nèi)的項目、任務和工作，興高采烈地跟隨教師去完成這些任務，在這個過程中鍛煉解決問題的能力，同時學到相關(guān)的專業(yè)知識，練出自學的能力、競爭和協(xié)作的能力、創(chuàng)新創(chuàng)造的能力以及知識應用的能力，在完成項目的過程中獲得實際成果，獲得成就感和自信心，［1］這可以作為判斷優(yōu)秀STEM課程的標準和依據(jù)。在STEM 課程實施過程中，社群內(nèi)的教師也逐漸發(fā)現(xiàn)了很多的問題。例如：學生在解決項目問題期間，經(jīng)常會遇到很多專業(yè)知識、高新技術(shù)問題，雖然社群內(nèi)有很多具備鉆研精神的年輕教師，但在處理一些專業(yè)問題上還是力不從心；STEM 課程中的很多項目涉及物化生實驗，而高中的實驗室遠遠不能滿足學生的需要。軟硬件的限制使得很多課程不能如愿形成項目成果，從而削減了學生的積極性和完成項目的信心。

為了解決這些問題，提升課程質(zhì)量，社群內(nèi)多次組織研討，形成了如下解決方案：社群內(nèi)剛畢業(yè)不久的年輕教師與自己所畢業(yè)的高校聯(lián)系還比較密切，他們可以與自己的導師和未畢業(yè)的師弟師妹建立聯(lián)系，從兩個學校的層面開展“雙高”合作，將高校的優(yōu)質(zhì)課程、專業(yè)師資吸引到高中來，并且已有部分學生在高校實驗室開展相關(guān)的實驗。前文提到的社群內(nèi)教師開發(fā)的“染整工藝的探究與實踐”是與江南大學、東華大學合作開發(fā)；工業(yè)設計基礎課程是與江南大學和新南威爾士大學合作開發(fā)的。社群內(nèi)理工科院校畢業(yè)的教師，其同學有一部分在科研院所工作，如無錫量子感知研究所、702 所以及華中科技大學無錫研究院等，與科研院所建立聯(lián)系，定期組織學生前往參觀，了解其科研過程，設立學生校外課程實踐基地，在基地內(nèi)有專業(yè)人員對學生進行指導，能夠在課程中創(chuàng)設一種學術(shù)氛圍和探索研究的環(huán)境。此外，學校還利用本地高精尖的企業(yè)資源，如學校所處的惠山區(qū)軟件園內(nèi)的石墨烯企業(yè)、威孚力達催化凈化器公司等，幫助學生與企業(yè)內(nèi)的專業(yè)工程師建立聯(lián)系，學生圍繞研究的項目課題，理論結(jié)合社會實際，為解決項目問題打開新的思路。形成高中學校教育和高等院校、科研院所、相關(guān)企業(yè)等三者有機結(jié)合起來的產(chǎn)學研育一體化育人模式，充分利用校外教育資源，幫助社群內(nèi)教師和校外教育力量進行聯(lián)系，相對STEM 專業(yè)社群這個緊密的校內(nèi)團體，形成校外的松散型團體，內(nèi)外通力合作，打造高質(zhì)量的STEM 課程。

三、注重綜合素養(yǎng)，教學、科研兩手抓，提升教師專業(yè)發(fā)展

我校高品質(zhì)高中的建設，對教師的專業(yè)水平提出了新的更高的要求。教師的專業(yè)知識和能力構(gòu)成發(fā)生了變化，他們不僅需要具備所授學科知識、教育科學知識、兒童研究和信息技術(shù)等方面的知識，還要具有跨學科教學和合作教學的能力，具備指導綜合項目的能力，這就需要教師綜合素養(yǎng)的提升。STEM 專業(yè)社群作為學科組外的另一個學習陣地，不同學科的教師在專業(yè)社群內(nèi)協(xié)作并進，進行STEM 課程典型學習方式的探索，立足課堂教學，探索教師怎么教，學生怎么學，以此提升教師的專業(yè)水平。兩年一次的省評優(yōu)課，作為高水準的教學大賽，往年都是由學校組織教師參與選拔。最近的這次，我們通過專業(yè)社群內(nèi)部選拔的形式，讓社群內(nèi)的教師圍繞同一課題人人開課、相互聽課，課上完后，大家對這節(jié)課進行評課，發(fā)表各自的看法，提出改進意見，由參加過評優(yōu)課的教師作為評委最終推選出呂士媛老師參加省賽，后來，呂老師獲得了省一等獎的好成績。社群內(nèi)，同課異構(gòu)作為一種教學研討形式，為大家搭建了一個分享教學經(jīng)驗、探討教學藝術(shù)的平臺。無論是執(zhí)教者還是聽課者，都獲益良多，此舉也有效幫助了社群內(nèi)教師自覺探索課堂教學模式，逐步形成自身的教學特色。

在教師的職業(yè)生涯中，教育科研能力是其專業(yè)成長的重要助推。STEM 教育專業(yè)社群內(nèi)大多是來自不同學科的青年教師，亟須提高自身的教科研水平，所以，社群定期開展關(guān)于STEM 課程的專業(yè)閱讀和研究，定期邀請專家進行線上線下講座和研討。教師們開展讀書交流，聆聽教育科學研究所專家關(guān)于高中課程活動建設的講座，邀請教育期刊的編輯就教師如何撰寫教科研論文指點迷津，汲取除了本學科專業(yè)知識以外的各類知識，拓寬知識廣度，提升學術(shù)素養(yǎng)。這些活動都促進了社群內(nèi)教師專業(yè)水平的提升，使之能夠逐步將新理念、新成果應用到自己的教學實踐中，逐漸改變教學方法、教學手段，提高課堂教學效率。在這個過程中，社群內(nèi)教師總結(jié)課堂教法，提煉教學成果，在核心期刊上也發(fā)表了較多高質(zhì)量的學術(shù)論文，由他們主持或擔任主要成員的各項課題也都在穩(wěn)步推進或已結(jié)題。

四、緊抓課堂教學，在真實問題中改善學生的思維方式

STEM 課程旨在運用科學、技術(shù)、工程、數(shù)學的能力解決生活中的實際問題，是以活動為基礎、以項目為基礎和以問題解決為基礎的學習。［2］經(jīng)過社群的研討，我們總結(jié)了三種STEM課程的學習方式，在真實問題解決中提升學生的創(chuàng)造力、實踐力、勝任力。

第一，“翻轉(zhuǎn)學做”學習，尋找來源于真實生活的問題，面向?qū)W習的結(jié)果，邊做邊學，邊創(chuàng)邊學，以用致學，學習的內(nèi)容依問題而調(diào)整，探索未知世界，像科學家一樣做研究，重點發(fā)展創(chuàng)造力。

第二，“勞動實踐”學習，將課程與勞動教育相結(jié)合，在校內(nèi)挖掘資源，設立了10 多個勞動崗，讓學生像工程師一樣創(chuàng)新實踐，在真實勞動中提升實踐力。

第三，“項目孵化”學習。項目式的學習起始于2012 年，我們在不斷完善這種學習方式，讓學生觀察生活，開展調(diào)研，尋找創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方向，經(jīng)歷企業(yè)項目孵化全流程。學校設立了創(chuàng)業(yè)風投基金，組織創(chuàng)客路演、科創(chuàng)產(chǎn)品拍賣會，讓學生在虛擬創(chuàng)業(yè)中像企業(yè)家一樣經(jīng)營，重點形成勝任力。

在課程中，為了使學生形成一套完整的解決問題的思維方式，從發(fā)現(xiàn)生活中的問題，到最終解決問題，項目進行過程中信息的收集、方案的設計與實施及優(yōu)化評價，每一個步驟都由學生自己去了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。授課教師以青少年科技創(chuàng)新大賽、學校創(chuàng)客嘉年華活動等為契機，運用“課賽結(jié)合”模式，以賽促學，以賽促教，學生在創(chuàng)新創(chuàng)造中發(fā)現(xiàn)問題，并遵從工程設計的專業(yè)流程解決問題。由于高中生的知識儲備較少，動手能力也偏弱，從發(fā)現(xiàn)問題到形成送賽作品，專業(yè)社群的教師在這其中的作用不可小覷。以青少年科技創(chuàng)新大賽為例，一件優(yōu)秀的發(fā)明創(chuàng)造工程設計類參賽作品涉及的領(lǐng)域眾多，包括結(jié)構(gòu)設計、外觀設計、程序設計等，都不是一位同學或教師能獨立完成的，需要跨學科的專業(yè)知識指導，并與同伴協(xié)作完成。

2020 開源軟硬件課程班的一位同學發(fā)現(xiàn)，每到雨季，校園內(nèi)總有一段時間形成內(nèi)澇，學校對這一問題屢次試圖解決也沒能完全杜絕。他對這個問題十分感興趣，自己也做了實地考察，最終發(fā)現(xiàn)是傳統(tǒng)的開放式的下水口存在弊端，經(jīng)常會被落葉或者雜物堵住，也許這不是內(nèi)澇形成的主要原因，但他在和我商量后，確定自己的項目為“智能下水口的設計與制作”。預期效果是：非雨天，下水口處于關(guān)閉狀態(tài)；一旦下雨，下水口自動打開下水。開始設計解決方案了，經(jīng)過大量的資料搜集，他認為下水口數(shù)量龐大，不可能給其供電或連接智能控制設備，所以采用物理控制的方式，使用百葉窗的葉片結(jié)構(gòu)，因不同的需要實現(xiàn)自動開合。他設想，葉片平時關(guān)閉；雨天接觸到雨水，葉片吸水，重量發(fā)生變化，葉片自動打開；待晴天葉片風干后，又自動關(guān)閉。這個項目既涉及材料學，又涉及力學，作為一名通用技術(shù)教師，我感覺力有不逮，在指導學生畫好設計圖紙后，我邀請專業(yè)社群的校內(nèi)教師和校外工程師對學生進行指導。學生和化學教師探討用哪種材料比較合適，與物理教師一起對葉片進行受力分析，在專業(yè)結(jié)構(gòu)工程師的指導下，最終形成了智能下水口的基礎原型。

如上所述，課程中同一項目由多名教師協(xié)同指導，教師之間互相補充配合，共同呈現(xiàn)完成該項目所需要的學科知識的整體面貌，幫助學生形成系統(tǒng)性的認知。在完成項目的過程中，學生獲獎人次逐年穩(wěn)步提升，學生作品的科技含量也越來越高，各類比賽成果豐碩，學生的創(chuàng)新能力、問題解決能力和團隊合作能力以及探索精神等都得到很大的提升。

新冠肺炎疫情期間，我們STEM 教育專業(yè)社群的活動多在微信群或騰訊會議中交流。不同于其他類型的專業(yè)社群，STEM 專業(yè)社群的教師還需加強線下的實戰(zhàn)培訓活動。社群也會積極聽取群內(nèi)不同的專業(yè)知識需求，定期組織跨學科的專業(yè)培訓，提升社群成員的綜合素養(yǎng)，從而促使群員成長為專業(yè)而能力多元的新時代教師。