STEM來了，學(xué)科之間如何“拆墻”

文/劉博智 董魯皖龍

STEM來了，學(xué)科之間如何“拆墻”

文/劉博智 董魯皖龍

圖/攝圖網(wǎng)

當(dāng)中國(guó)課改轟轟烈烈地行進(jìn)到深水區(qū)時(shí)，美國(guó)教育圈也開始掀起一場(chǎng)教育革命，而在這場(chǎng)革命中，催生出了一門新的交叉學(xué)科——STEM，即Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）。

如今，在歐美紅透半遍天的STEM已悄然進(jìn)入中國(guó)中小學(xué)的課堂。STEM這場(chǎng)變革到底會(huì)給中國(guó)教育帶來什么，如何克服“異地栽植”帶來的水土不服？

一次特殊的合作教學(xué)

“今天，我們讓滑翔機(jī)飛起來?！痹诒本┲嘘P(guān)村三小三年級(jí)的一節(jié)活動(dòng)課上，來了兩個(gè)老師，一個(gè)是學(xué)生們熟悉的語文老師朱一文，另一個(gè)是正在該小參觀學(xué)習(xí)的芬蘭全科老師Jaana Hekkanen。

此前，兩位老師已在微信上溝通了很久。從討論課程主題到分別在各自國(guó)家的課堂上試驗(yàn)，時(shí)間花了大半年，而一切都是為了這一堂合作教學(xué)課。

在讓滑翔機(jī)飛起來之前，中關(guān)村三小的孩子們已經(jīng)做了7節(jié)課的準(zhǔn)備。前5節(jié)課，朱一文帶著孩子們做思維導(dǎo)圖，了解滑翔機(jī)的力學(xué)原理、制作方法。第6和第7節(jié)課調(diào)試滑翔機(jī)，朱一文給每個(gè)小組的學(xué)生發(fā)了一張表格，用來記錄數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)飛行問題、尋找原因、調(diào)試解決。

在這場(chǎng)合作教學(xué)課上，經(jīng)過一次次師生間的問答，學(xué)生們不斷地調(diào)整滑翔機(jī)，最終他們的滑翔機(jī)達(dá)到了沿直線飛行、機(jī)翼左右平衡、俯仰適度的要求。

在首都師范大學(xué)教授孫明明看來，這節(jié)滑翔機(jī)課恰恰體現(xiàn)了項(xiàng)目教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。這節(jié)課里講到了三個(gè)力，重力、差力和升力，而中國(guó)課標(biāo)只要求講重力和差力，項(xiàng)目教學(xué)是超課標(biāo)的，這給了孩子們更大的發(fā)揮空間，也給了老師很大的發(fā)揮空間。

“在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生是主體，老師是引導(dǎo)，而在項(xiàng)目教學(xué)中，老師成了一個(gè)支持者?！睂O明明認(rèn)為，這也對(duì)老師的素養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)，項(xiàng)目式教學(xué)要求老師不僅要有廣博的知識(shí)，而且要有跨學(xué)科的素養(yǎng)?！拔磥恚愕臄?shù)學(xué)是體育老師教的，將不再是一句調(diào)侃，而是變成了現(xiàn)實(shí)。”

美國(guó)威斯康辛大學(xué)白水分校教授梁國(guó)立認(rèn)為，這種基于項(xiàng)目教學(xué)的STEM教育是對(duì)當(dāng)下時(shí)代要求的回應(yīng)。中國(guó)制造業(yè)在2010年已排名世界第一，美國(guó)社會(huì)產(chǎn)生了緊迫感，因而提出發(fā)展STEM課程，以增加他們?cè)谥圃鞓I(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

一場(chǎng)學(xué)科之間的“拆墻”運(yùn)動(dòng)

STEM的一個(gè)核心關(guān)鍵詞是學(xué)科融合。在一些學(xué)校，學(xué)科融合的課堂形式不僅見于STEM課堂中，也在對(duì)傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)進(jìn)行的重構(gòu)中。

文獻(xiàn)[2]的爐子結(jié)構(gòu)與操作方法不改動(dòng)，但是安裝在焙燒爐內(nèi)的電熱管應(yīng)該改作換熱管。筆者曾經(jīng)在廣西冶金研究院鋼鐵室的軋鋼車間使用過一臺(tái)電熱絲爐，5 mm直徑的電熱絲就敞口擱置在爐子內(nèi)壁的耐火磚上，電熱絲用了很多年都不需要更換。因此筆者想到必須將文獻(xiàn)[2]焙燒爐中的電熱管改作換熱管，管內(nèi)再也不需要安裝電熱絲。自制或購(gòu)買一臺(tái)電熱爐，用高溫風(fēng)機(jī)通過保溫輸送管向焙燒爐內(nèi)的換熱管內(nèi)通熱風(fēng)，以傳熱方式加熱爐內(nèi)的鉬精礦，從換熱管出來的余熱風(fēng)返回?zé)犸L(fēng)爐回收余熱。調(diào)節(jié)溫度分別提供焙燒爐與脫油脫水爐。

STEM教育代表了課程組織方式的重大變革。北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院教授余勝泉曾撰文指出，目前中小學(xué)最廣泛應(yīng)用的課程模式是分科教學(xué)模式。然而，要讓學(xué)生為未來的職業(yè)發(fā)展做準(zhǔn)備，他們必須超越學(xué)科的界限進(jìn)行思考。STEM教育的課程設(shè)計(jì)應(yīng)該使用“整合的課程設(shè)計(jì)模式”，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和對(duì)學(xué)科之間關(guān)系的關(guān)注。

說起來容易，但分門別類的課程如何“拆墻”呢？美國(guó)馬里蘭大學(xué)教授赫希巴奇提出兩種最基本的課程模式：相關(guān)課程模式和廣域課程模式。

對(duì)于這兩種模式，赫希巴奇舉了兩種課堂的例子。在一種課堂里，上物理課可能需要學(xué)生預(yù)先掌握數(shù)學(xué)概念，數(shù)學(xué)和物理教師要通過溝通，讓這兩次課的時(shí)間節(jié)點(diǎn)相近且數(shù)學(xué)課的教學(xué)排在前面。這就是所謂的相關(guān)課程模式，它將各科目仍保留為獨(dú)立學(xué)科，但各科目教學(xué)內(nèi)容的安排注重彼此間的聯(lián)系。

在另一種課堂模式里，教師要圍繞建構(gòu)和測(cè)試太陽(yáng)能小車組織課程。教師要通過設(shè)計(jì)太陽(yáng)能小車，將科學(xué)、技術(shù)和工程等STEM學(xué)科相關(guān)知識(shí)滲透在內(nèi)，讓學(xué)生通過活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。廣域課程模式取消了學(xué)科間的界限，將所有學(xué)科內(nèi)容整合到新的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。STEM教育的廣域課程模式不再把物理、化學(xué)作為獨(dú)立的學(xué)科存在，而是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等內(nèi)容整合起來，形成結(jié)構(gòu)化的課程模式。

一件舶來的華美外衣如何穿好

實(shí)際上，從2015年開始，STEM教育已經(jīng)開始出現(xiàn)在我國(guó)的文件和規(guī)劃中。

2015年9月，教育部發(fā)布《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》，意見明確指出，建議學(xué)校探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式。在中國(guó)的校園里，也逐漸出現(xiàn)了新的教育模式的探索。

中關(guān)村三小的語文老師孫敬斌中規(guī)中矩教了十幾年的語文課，2015年開始，他的課堂發(fā)生了一次“革命”。

“我從沒想過自己的語文課可以跟其他學(xué)科的老師一起上。但我發(fā)現(xiàn)四年級(jí)語文有《潮水》這篇課文，科學(xué)課里有水溶解的課，品德課里有節(jié)約用水的內(nèi)容，這些都是講‘水’，為什么不讓它們流到一起呢？”

有了這個(gè)想法后，孫敬斌就開始跟其他學(xué)科的老師一起梳理內(nèi)容融合點(diǎn)，然后進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)。

在梁國(guó)立看來，像孫敬斌這樣習(xí)慣了傳統(tǒng)的分科教學(xué)的老師，要邁出跨學(xué)科的這一步，似乎并不容易。

“怕幫別人掙了錢，荒了自己的地?！睂O敬斌坦言，剛開始“革命”時(shí)，自己確實(shí)抱著這樣的顧慮。

STEM火到中國(guó)后，很多學(xué)校迫不及待地想披上這件舶來的華美外衣。有段時(shí)間，很多學(xué)校都找到上海STEM云中心創(chuàng)始人張逸中，想要做STEM課程，但一聊之后，張逸中發(fā)現(xiàn)有些校長(zhǎng)并不了解STEM。

“有的人只是餓了，需要一碗米飯，給他一碗紅燒肉，未必是好的?！睆堃葜姓f。由于STEM教育的出口始終是走向信息時(shí)代的創(chuàng)新，課程設(shè)計(jì)有信息化的內(nèi)在要求，學(xué)校一旦采用STEM課程，學(xué)生必須具備基本的科學(xué)素養(yǎng)，學(xué)校需要有一定的硬件環(huán)境及師資，如果連學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)都沒有弄清楚做STEM教育的目標(biāo)，張逸中并不建議這樣的學(xué)校盲目參與。※