【摘要】身處信息科技時(shí)代的人們深知科技變革之迅速，強(qiáng)國(guó)發(fā)展之需要。為發(fā)展各國(guó)綜合實(shí)力、提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，各國(guó)都在不斷探索培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才的有效途徑。STEM教育在美國(guó)的實(shí)施成果為美國(guó)社會(huì)的發(fā)展培養(yǎng)了大量綜合素質(zhì)人才、產(chǎn)出了大規(guī)模創(chuàng)新性科技成果。近年來(lái)STEM也得到了國(guó)際教育的認(rèn)可，各國(guó)紛紛探索實(shí)踐，著力培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才。這種教育同樣在我國(guó)也引起了高度重視。因此，為培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才以應(yīng)對(duì)未來(lái)的科技指數(shù)攀升，筆者研究教育教學(xué)相關(guān)理論，在一線不斷進(jìn)行探索實(shí)踐。近日，聯(lián)合國(guó)教科文組織將在中國(guó)上海設(shè)立國(guó)際STEM教育研究所，也為我國(guó)開(kāi)展STEM教育帶來(lái)了新的研究平臺(tái)，其主要職能是促進(jìn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的教育，涵蓋從幼兒到成人的各個(gè)階段，致力于為全民提供包容、公平、適切和優(yōu)質(zhì)的STEM教育。這與筆者所研究探索的STEM教育的貫通培養(yǎng)不謀而合。

【關(guān)鍵詞】STEM教育 ?探客 ?Tinker ?創(chuàng)客 ?Maker ?綜合實(shí)踐活動(dòng)課程

【中圖分類(lèi)號(hào)】G52 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2024）04-0172-03

為優(yōu)化STEM教育的實(shí)施，落實(shí)STEM教育培養(yǎng)目標(biāo)，助力科技創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，在教育實(shí)施階段，筆者不斷在創(chuàng)新方面進(jìn)行研究，前期實(shí)施階段總面臨一種為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，或者空談創(chuàng)新，找不到著力點(diǎn)和切入點(diǎn)的窘境。那么什么是創(chuàng)新？面對(duì)創(chuàng)新應(yīng)該秉承什么理念？保持怎樣的心態(tài)呢？當(dāng)下大多數(shù)所謂的創(chuàng)新都是在引導(dǎo)基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)答案。創(chuàng)新應(yīng)該是不可預(yù)見(jiàn)的，因?yàn)閯?chuàng)是突發(fā)性的；新是前所未有的，所以創(chuàng)新不是在一個(gè)課堂中預(yù)設(shè)出來(lái)的，而是隨時(shí)隨地可能發(fā)生的，那么我們需要留給創(chuàng)新足夠肥沃的土壤，和足夠充足的養(yǎng)分和空間，才有可能看到成果破土而出的那一刻。土壤是技能，養(yǎng)分是知識(shí)，技能和知識(shí)固然重要，而應(yīng)對(duì)失敗，再次嘗試的勇氣更是一種必不可少的能力。這些也正是綜合素質(zhì)人才的核心素養(yǎng)。因此，筆者認(rèn)為將探客（Tinker）教育引入小學(xué)STEM課程為技術(shù)與工程的實(shí)施與發(fā)展奠定能力基礎(chǔ)，將創(chuàng)客（Maker）教育融入中學(xué)STEM課程為發(fā)展技術(shù)與工程提供提升空間。通過(guò)貫通培養(yǎng)最終達(dá)成STEM教育目標(biāo)是值得嘗試的途徑。

一、問(wèn)題提出

雖然培養(yǎng)技術(shù)工程人才的課程教育主要體現(xiàn)在高等教育階段，但早期發(fā)現(xiàn)與培養(yǎng)技術(shù)工程創(chuàng)新人才是加大21世紀(jì)優(yōu)秀人才培養(yǎng)不可或缺的一部分，為人才的培養(yǎng)提供了強(qiáng)而有力的先決條件。重視基礎(chǔ)教育階段科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)是應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)峻的國(guó)際人才市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的重要策略。筆者認(rèn)為從小學(xué)甚至從幼兒園到高中教育階段的貫通教育是培養(yǎng)創(chuàng)新科技人才的基本路徑，是培養(yǎng)創(chuàng)新科技人才的有效模式。筆者在開(kāi)發(fā)與實(shí)施STEM課程的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在小學(xué)階段STEM課程更多注重跨學(xué)科融合，其重點(diǎn)更加偏向M（數(shù)學(xué)）與S（科學(xué)）的知識(shí)與技能的培養(yǎng)。對(duì)于T（技術(shù)）與E（工程）的課程教育體現(xiàn)則有所欠缺。筆者認(rèn)為究其根本原因?yàn)閿?shù)學(xué)是科學(xué)的基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)和科學(xué)是產(chǎn)生技術(shù)的前提，技術(shù)是自然科學(xué)理論的應(yīng)用。而工程是將數(shù)學(xué)、科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)生活創(chuàng)造出符合人們目的的產(chǎn)品，可以說(shuō)是技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用。即STEM課程的發(fā)展順序?yàn)镸-S-T-E。例如，從麥克斯韋用數(shù)學(xué)方法計(jì)算并預(yù)測(cè)電磁波的存在—赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)并發(fā)射了電磁波—探尋電磁波的作用，馬可尼無(wú)線電通信實(shí)驗(yàn)成功—無(wú)線通信電技術(shù)成熟—實(shí)施無(wú)線電技術(shù)工程項(xiàng)目，使得無(wú)線電技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)中廣泛應(yīng)用（如微波爐、監(jiān)測(cè)人體健康數(shù)據(jù)、雷達(dá)定位、氣象預(yù)測(cè)、航空航天通信等）。因此，相對(duì)于學(xué)科融合，具有技術(shù)工程的課程開(kāi)發(fā)難度較高、開(kāi)發(fā)成本大，在學(xué)生相關(guān)能力培養(yǎng)和提升方面更是有著很強(qiáng)烈的無(wú)助感。

二、涵義解讀

（一）探客（Tinker）的含義及發(fā)展

“探客”一詞是由英文單詞“Tinker”轉(zhuǎn)變而來(lái)，“Tin？鄄ker”譯為補(bǔ)鍋匠、白鐵匠。探客教育基于皮亞杰的建構(gòu)主義思想以及杜威的新三中心論。2005年，美國(guó)教育家基弗爾·塔利（Gever Tulley）于舊金山創(chuàng)立Tinkering學(xué)校。學(xué)校不設(shè)置課程與考試，旨在為6歲及以上年齡的孩子創(chuàng)造基于真實(shí)材料與工具的活動(dòng)環(huán)境，鼓勵(lì)基于好奇心的動(dòng)手實(shí)踐、協(xié)作創(chuàng)造，給予孩子們空間和自主權(quán)以鍛煉實(shí)際解決問(wèn)題的能力。此外，2008 年以來(lái)，美國(guó)舊金山博物館的 Tinkering 空間以實(shí)驗(yàn)融合 STEM 知識(shí)與思想為理念，一直致力于鼓勵(lì)游客參與 Tinkering 活動(dòng)以動(dòng)手體驗(yàn)創(chuàng)造的意義。2013年，“第十屆國(guó)際計(jì)算機(jī)娛樂(lè)技術(shù)進(jìn)展會(huì)議”提議，將 Tink？鄄ering 理念作為有效的知識(shí)生產(chǎn)模式延伸至教育領(lǐng)域。

（二）創(chuàng)客（Maker）的含義及發(fā)展

“創(chuàng)客”一詞是由英文單詞“Maker”轉(zhuǎn)變而來(lái)，“Maker”譯為制造者，是指那些能夠?qū)⒆约旱南敕ê蛣?chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，自學(xué)資源豐富、開(kāi)源平臺(tái)的建立等豐富了創(chuàng)客的制作途徑，降低了成為創(chuàng)客的門(mén)檻，同時(shí)信息科技也使得創(chuàng)新思路的交流途徑和效率也得到了極大的提升，這不僅有助于促進(jìn)普通人成為創(chuàng)客的動(dòng)力，更加有助于創(chuàng)客教育的開(kāi)展與發(fā)展。創(chuàng)客教育讓學(xué)生根據(jù)自己的目標(biāo)，通過(guò)利用已知材料和技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)某產(chǎn)品的制作，將自己的想法和興趣愛(ài)好轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。

（三）探客、創(chuàng)客與STEM中工程部分的關(guān)系

三、STEM教育貫通培養(yǎng)實(shí)施策略

（一）STEM課程貫通培養(yǎng)實(shí)施背景

國(guó)際上，美國(guó)國(guó)家教育進(jìn)展評(píng)估（NAEP）于2013年出臺(tái)《2014年NAEP技術(shù)與工程素養(yǎng)評(píng)估框架》，是首次將技術(shù)和工程學(xué)科并列的學(xué)科素養(yǎng)與評(píng)估框架 。作為STEM教育的核心目標(biāo)，技術(shù)與工程素養(yǎng)逐漸受到國(guó)際重視。為幫助人們做出有關(guān)技術(shù)的明智決定，更好地為技術(shù)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和使用作出貢獻(xiàn)，2020年7月13日美國(guó)頒布《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：技術(shù)和工程在STEM教育中的作用》，分析了該標(biāo)準(zhǔn)的研制背景和內(nèi)涵，闡釋其學(xué)段貫通和資源整合的課程體系，深度解構(gòu)技術(shù)和工程的實(shí)踐框架與交互圖景。

我國(guó)的STEM教育于2017年被納入新課標(biāo)，其本土化的過(guò)程中，STEM課程體系日漸完善，學(xué)校利用STEM教育跨學(xué)科融合屬性提升相關(guān)知識(shí)與技能方面得到了廣泛的認(rèn)可，進(jìn)行了策略研究以及實(shí)施探索，其成果多數(shù)停留在提升各學(xué)科成績(jī)，發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)等層面。但進(jìn)一步將數(shù)學(xué)和自然科學(xué)的相關(guān)知識(shí)技能以及核心素養(yǎng)發(fā)展到技術(shù)工程方面沒(méi)有明確目標(biāo)，落實(shí)培養(yǎng)STEM綜合素質(zhì)人才缺乏具體實(shí)施策略的研究與探索實(shí)踐。

（二）STEM課程貫通培養(yǎng)實(shí)施路徑

近些年來(lái)，STEM教育和創(chuàng)客教育在我國(guó)得到了重視，而非正式教育下的探客教育卻鮮有實(shí)施。非正式教育的課余時(shí)間階段，一般家長(zhǎng)會(huì)選擇具有功利性的課外補(bǔ)習(xí)，不會(huì)用大量的時(shí)間去讓孩子接觸探客教育。缺乏市場(chǎng)的情況下就更加缺乏第三方開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)課程的動(dòng)力。綜上所述，筆者探索更合適的實(shí)施場(chǎng)所和實(shí)施途徑，嘗試在小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中融入探客教育，在中學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中融入創(chuàng)客教育，形成貫通培養(yǎng)從而達(dá)成STEM綜合素質(zhì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)。筆者所進(jìn)行實(shí)踐的學(xué)校是一所十二年制公辦學(xué)校。除小學(xué)、初中和高中以外還配套有一所幼兒園，實(shí)施統(tǒng)一課程管理與規(guī)劃。這有助于preK-12的貫通課程體系的探索與實(shí)施。橫向整合跨學(xué)科課程、縱向貫通學(xué)段，有助于構(gòu)建完善的STEM教育體系；整合各級(jí)各類(lèi)多元主體，打通產(chǎn)學(xué)研用合作壁壘，探索協(xié)同育人和評(píng)估機(jī)制。

探客和創(chuàng)客都是實(shí)施STEM課程的有效手段，為STEM課程提供重要嘗試。幼兒園階段的STEM課程融入探客教育。內(nèi)容目標(biāo)以認(rèn)知結(jié)構(gòu)、探索材料為主；課程設(shè)計(jì)以開(kāi)放式探索—修補(bǔ)—制作為路徑呈螺旋式上升發(fā)展。利用學(xué)?，F(xiàn)有資源，帶領(lǐng)學(xué)生充分接觸大自然和社會(huì)環(huán)境，在探索中熟悉身邊的材料。在游戲中，利用身邊的材料進(jìn)行簡(jiǎn)單的修補(bǔ)工作，如，搭建、連接、調(diào)整等。通過(guò)體會(huì)動(dòng)手實(shí)踐給客觀事物帶來(lái)的影響，不斷主動(dòng)構(gòu)建相關(guān)知識(shí)體系。1～3年級(jí)階段的STEM課程融入探客教育。內(nèi)容目標(biāo)以認(rèn)知材料、探索工具為主；課程設(shè)計(jì)以開(kāi)放式探索—修補(bǔ)—制作為路徑呈螺旋式上升發(fā)展?；趯?duì)材料和結(jié)構(gòu)理解的前認(rèn)知，利用真實(shí)材料真實(shí)工具進(jìn)行初級(jí)修補(bǔ)。主要在認(rèn)識(shí)材料、利用材料和探索工具使用方法及安全使用工具等方面進(jìn)行積極主動(dòng)的嘗試。沒(méi)有預(yù)期產(chǎn)品，沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)和對(duì)錯(cuò)，隨時(shí)產(chǎn)生新想法新思路，并隨時(shí)根據(jù)真實(shí)反饋進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，具有生成性。通過(guò)體會(huì)多次嘗試，迭代調(diào)整，培養(yǎng)工匠精神。4～6年級(jí)階段的STEM課程融入創(chuàng)客教育。內(nèi)容目標(biāo)以使用工具和材料進(jìn)行制作、發(fā)展技術(shù)能力為主；課程設(shè)計(jì)以修補(bǔ)—制作—技術(shù)工程為路徑呈螺旋式上升發(fā)展。基于初級(jí)修補(bǔ)能力所發(fā)展出的相關(guān)素養(yǎng)，利用現(xiàn)代材料和相關(guān)技術(shù)工具將學(xué)生的目標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行制作產(chǎn)出。在設(shè)計(jì)和制作的過(guò)程中不斷發(fā)展相關(guān)技術(shù)能力。通過(guò)開(kāi)放性思考嘗試提出解決方案并實(shí)踐，在STEM課程貫通培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)技術(shù)和工程素養(yǎng)的提升。7～9年級(jí)階段的STEM課程融入創(chuàng)客教育。內(nèi)容目標(biāo)以利用技術(shù)手段和特定材料進(jìn)行制作、通過(guò)深入研究去解決問(wèn)題能力為主；課程設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)—制作—技術(shù)工程為路徑呈螺旋式上升發(fā)展。基于大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)累積、計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)與發(fā)展，將各種技術(shù)工具綜合運(yùn)用，從而達(dá)到更高精度的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品產(chǎn)出，發(fā)展解決問(wèn)題的能力，如，3D打印技術(shù)的應(yīng)用。9～12年級(jí)階段的STEM課程融入創(chuàng)客教育，內(nèi)容目標(biāo)以設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目方案并實(shí)施為主，依據(jù)方案尋找合適的材料、應(yīng)用高級(jí)技術(shù)手段和專(zhuān)業(yè)工具設(shè)計(jì)制作所需產(chǎn)品，從而解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題。課程設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)—制作—技術(shù)工程為路徑呈螺旋式上升發(fā)展。外顯技術(shù)和工程素養(yǎng)，從而實(shí)現(xiàn)貫通教育STEM綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的落實(shí)。

（三）STEM課程貫通培養(yǎng)實(shí)施意義

1.進(jìn)一步優(yōu)化并完善了STEM課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)。在主題內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，橫向跨學(xué)科、加強(qiáng)各個(gè)學(xué)科間的聯(lián)系從而更好地服務(wù)于課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。主題內(nèi)容的選擇上，同一內(nèi)容的學(xué)習(xí)縱向貫通不同學(xué)段進(jìn)行多次學(xué)習(xí)，不同學(xué)段的學(xué)習(xí)側(cè)重點(diǎn)不同，理解層次逐步加深，使學(xué)生對(duì)概念形成多角度理解，突出育人目標(biāo)的連續(xù)性和進(jìn)階性，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和綜合實(shí)力提升，從而實(shí)現(xiàn)隨機(jī)通達(dá)教學(xué)的效果。

2.建立資源庫(kù)，引導(dǎo)和幫助教師把握教學(xué)深度與廣度，資源共享有助于成果推廣與提升教師STEM課程指導(dǎo)和開(kāi)發(fā)水平。打破各校各地域之間的隔閡，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育、公平教育的實(shí)現(xiàn)。

3.促進(jìn)次生課程的發(fā)展，如銜接課程、學(xué)長(zhǎng)課程和開(kāi)學(xué)課程等。拓展開(kāi)發(fā)社會(huì)資源，為不同領(lǐng)域的資優(yōu)學(xué)生提供支持，尋求家校社合力，為其能力提升提供平臺(tái)和保障。

4.實(shí)現(xiàn)育人目標(biāo)，落實(shí)人才培養(yǎng)。滿足學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展、個(gè)性化培養(yǎng)，尊重學(xué)生個(gè)體化差異，提供個(gè)性化指導(dǎo)，促進(jìn)個(gè)體發(fā)展，提升科技創(chuàng)新力、意志品質(zhì)和綜合能力，進(jìn)一步達(dá)成STEM綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

四、結(jié)束語(yǔ)

STEM教育貫通培養(yǎng)能夠?qū)⒏鲗W(xué)段學(xué)習(xí)內(nèi)容、能力和渠道等方面相互銜接串聯(lián)成更為有效的教育復(fù)合體，是促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的重要保障。在STEM課程的貫通培養(yǎng)融合了探客和創(chuàng)客教育，為提升STEM課程中工程與技術(shù)的知識(shí)、技能和思維的占比打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。探客教育的引入不僅有助于創(chuàng)新思維的早期培養(yǎng)，還能夠彌補(bǔ)數(shù)字技術(shù)帶來(lái)的對(duì)真實(shí)工具真實(shí)操作的陌生，去感受真實(shí)的客觀世界，去觀察思考并驗(yàn)證事物的本質(zhì)。而數(shù)字技術(shù)就是建立在自然科學(xué)認(rèn)知的基礎(chǔ)上，還能夠補(bǔ)充學(xué)校教育中的失敗教育。失敗是不可避免的，面對(duì)不確定性，面對(duì)挑戰(zhàn)，學(xué)生能夠從容面對(duì)，調(diào)整心態(tài)面對(duì)失敗，再次嘗試，再次解決，只有這樣才有可能達(dá)到成功。

參考文獻(xiàn)：

[1]裔艷，聶竹明.深度融合勞動(dòng)教育與STEM課程：美國(guó)Tinker教育的經(jīng)驗(yàn)啟示[J].上海教育科研，2021（10）：41-46.

[2]修前前，王濤，倫應(yīng)杰，王忠厚.縱橫結(jié)合打破產(chǎn)學(xué)研用壁壘：美國(guó)《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：技術(shù)和工程在STEM教育中的作用》探究[J].世界教育信息，2022，35（10）：68-74.

[3]周靜，潘洪建.美國(guó)探客教育的內(nèi)涵、發(fā)展與價(jià)值探析[J].比較教育研究，2019，41（7）：44-50.

[4]張瑩.幼兒園創(chuàng)客教育的實(shí)施方法[J].甘肅教育，2023（21）：71-75.

作者簡(jiǎn)介：

李從芮（1989年2月—），女，北京市人，本科學(xué)歷，一級(jí)教師，研究方向：物理、綜合實(shí)踐、STEM課程。