國內(nèi)外STEM教育活動(dòng)類型分析

江豐光　和靜雯

【摘 要】國內(nèi)外的STEM教育普遍開展的類型有“基于教室開展的STEM課程”“正式與非正式場(chǎng)館結(jié)合的學(xué)習(xí)活動(dòng)”和“基于終身學(xué)習(xí)概念所設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)共同體STEM項(xiàng)目”三大類型。本文梳理了每種類型的教學(xué)理念，并提供國內(nèi)外教學(xué)案例與教學(xué)建議，針對(duì)三種類型中的參與主體、活動(dòng)時(shí)間、實(shí)施空間、項(xiàng)目形式、信息交流、課程資源和資金支持，進(jìn)行了對(duì)比分析，希望能為一線教師提供開展STEM教育的思路和可操作性的指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】STEM教育；校館合作；學(xué)習(xí)共同體；課程設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【論文編號(hào)】1671-7384（2017）11-0064-07

中國“十三五”規(guī)劃將STEM納入教學(xué)改革重點(diǎn)，2017年教育部首次把STEM概念融入課程標(biāo)準(zhǔn)。由此STEM教育成為中小學(xué)討論的熱點(diǎn)話題。STEM教育融合了跨學(xué)科的概念、科學(xué)教育中科學(xué)探究元素、技術(shù)工具等使用、工程設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)分析等作為中小學(xué)培養(yǎng)未來人才的教育方式。為了實(shí)現(xiàn)STEM教育的理念與培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)，在實(shí)踐中就需要借助外部力量來達(dá)到對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

目前存在的三種STEM教育類型為“基于教室開展的STEM課程”“正式與非正式場(chǎng)館結(jié)合的學(xué)習(xí)活動(dòng)”和“基于終身學(xué)習(xí)概念所設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)共同體STEM項(xiàng)目”三大類型，本文將結(jié)合案例具體介紹每種類型的教學(xué)理念和教學(xué)建議。

基于教室開展的STEM課程

1. 教學(xué)理念

基于教室開展的STEM課程是最為常見的STEM教育類型。教師通常使用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-based Learning）進(jìn)行教學(xué)，注重“跨學(xué)科”融合的理念，一般針對(duì)某個(gè)特定主題以工程作為主線，綜合數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)的學(xué)科知識(shí)來完成最終的學(xué)習(xí)成果。在此類STEM課程當(dāng)中，教師通常以一個(gè)主題貫穿整個(gè)教學(xué)，課堂設(shè)計(jì)以跨學(xué)科整合的學(xué)習(xí)活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)課堂內(nèi)學(xué)生可動(dòng)手動(dòng)腦動(dòng)心完成的任務(wù)與作品。相比于傳統(tǒng)的分科教學(xué)，STEM教育背后的跨學(xué)科融合理念更注重培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用與可遷移能力，例如，批判性思考、合作、溝通、創(chuàng)造力和信息檢索、收集、處理等能力的培養(yǎng)，而這些能力既是傳統(tǒng)的分科教學(xué)難以教給學(xué)生的，又是21世紀(jì)所重視的技能。

2. 國內(nèi)案例

以北京市望京實(shí)驗(yàn)學(xué)校七年級(jí)學(xué)生Scratch與樂高結(jié)合的工程教育STEM課程為例，該課程共有八個(gè)課時(shí)。前兩個(gè)課時(shí)是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)Scratch軟件與介紹樂高WeDo的基本認(rèn)識(shí)；后六個(gè)課時(shí)的設(shè)計(jì)主要通過“衣食住行娛”主題活動(dòng)進(jìn)行串接，并在活動(dòng)中融入數(shù)學(xué)、力學(xué)、電學(xué)等工程教育的知識(shí)點(diǎn)，例如：齒輪傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、輪軸系統(tǒng)、馬達(dá)功率和杠桿滑輪結(jié)構(gòu)等。在教學(xué)過程中，學(xué)生通過完成課程任務(wù)進(jìn)而了解工程設(shè)計(jì)的過程，即從明確問題、資料收集、方案設(shè)計(jì)、選擇方案、建構(gòu)原型、測(cè)試修改到分享總結(jié)的全流程。在課程的最后，學(xué)生小組合作設(shè)計(jì)出一件創(chuàng)意作品，并進(jìn)行作品理念的闡述和分享。

除了信息技術(shù)課堂上教授的編程，Scratch也可以與其他學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行整合設(shè)計(jì)。北京市望京實(shí)驗(yàn)學(xué)校嘗試讓七年級(jí)學(xué)生體驗(yàn)了基于Scratch的解方程游戲制作課程。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，先體驗(yàn)游戲制作的過程，再將解一元一次方程的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中從而完成游戲的制作，有效提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)成效。課程內(nèi)容分為三個(gè)模塊：Scratch基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)運(yùn)算游戲以及解方程游戲制作，共13個(gè)課時(shí)。在Scratch基礎(chǔ)知識(shí)模塊，學(xué)生通過分析、模仿游戲案例并嘗試制作Scratch游戲來掌握Scratch基礎(chǔ)知識(shí)，在本階段會(huì)制作一個(gè)Scratch游戲作品；在數(shù)學(xué)游戲模塊，學(xué)生在所完成的游戲基礎(chǔ)上融入數(shù)學(xué)四則運(yùn)算知識(shí)，體會(huì)Scratch與數(shù)學(xué)知識(shí)融合的方式，本階段會(huì)產(chǎn)出一個(gè)包含數(shù)學(xué)運(yùn)算知識(shí)的Scratch作品；在方程游戲制作模塊，學(xué)生將Scratch游戲與解方程的步驟融合起來，達(dá)到鞏固解方程知識(shí)的目的，這是整個(gè)課程的重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生會(huì)融合所學(xué)的Scratch知識(shí)和解方程知識(shí)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)Scratch解方程的作品。

以上兩個(gè)案例都是將Scratch作為教學(xué)輔助工具并通過教師設(shè)計(jì)好的課程，讓學(xué)生進(jìn)行探究解決問題最后產(chǎn)出小組作品。課堂評(píng)估發(fā)現(xiàn)基于教室內(nèi)開展的STEM課程能有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)態(tài)度，并能顯著提高學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)成效。因此，在教室內(nèi)開展的STEM課程需要教師明確的跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)、學(xué)生動(dòng)手探究、小組制品展示交流，教學(xué)材料大多數(shù)由學(xué)校提供，此類型的STEM教育注重系統(tǒng)的STEM課程設(shè)計(jì)與目標(biāo)明確地培養(yǎng)學(xué)生。

3. 國外案例

美國Project Lead The Way，簡(jiǎn)稱PLTW項(xiàng)目，主要是基于教室內(nèi)開展的STEM課程。PLTW提供了與STEM有關(guān)的教育，通過學(xué)生親自參與、親自動(dòng)手的課程，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力、批判思維、創(chuàng)造性、創(chuàng)新推理能力。弗吉尼亞大學(xué)研究員Robert Tai博士及其團(tuán)隊(duì)收集并分析了超過30項(xiàng)有關(guān)PLTW的研究和報(bào)告，發(fā)現(xiàn)PLTW有助于對(duì)學(xué)生數(shù)學(xué)和科學(xué)成就產(chǎn)生積極影響，對(duì)學(xué)生的職業(yè)興趣和繼續(xù)教育的可能性有積極的影響，為學(xué)生提供了進(jìn)入科學(xué)和工程學(xué)習(xí)的途徑。該項(xiàng)目依據(jù)不同領(lǐng)域的知識(shí)，將其課程分為PLTW入門、PLTW計(jì)算機(jī)科學(xué)、PLTW工程和PLTW生物醫(yī)學(xué)，具體內(nèi)容見表1。

以PLTW入門（6-8年級(jí)）的飛行和太空單元為例，本單元包括三節(jié)課。

第一節(jié)課學(xué)習(xí)飛行和太空的歷史。學(xué)生通過實(shí)際操作的活動(dòng)、研究和借助不同媒體的展示介紹其歷史。第二節(jié)課學(xué)習(xí)航空學(xué)。為了設(shè)計(jì)飛機(jī)或航天器，工程師必須了解空氣動(dòng)力學(xué)、推進(jìn)、材料、結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定性和控制的要素，學(xué)生在這節(jié)課中會(huì)看到所有這些元素，他們會(huì)學(xué)習(xí)飛行的科學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)和測(cè)試推進(jìn)系統(tǒng)，創(chuàng)建翼型在風(fēng)洞中測(cè)試，并利用他們的知識(shí)來設(shè)計(jì)、構(gòu)建和測(cè)試機(jī)翼。第三節(jié)課關(guān)于太空旅行和空間生活，包括由機(jī)械工程師設(shè)計(jì)的航天器組件和生物醫(yī)學(xué)工程師設(shè)計(jì)的照顧宇航員在太空旅行時(shí)的健康方案。從設(shè)計(jì)航天器，安全地讓人類到月球，建立工具幫助人類有一天在月球上生活，到工程師在太空旅行、太空發(fā)現(xiàn)和空間生活中發(fā)揮重要作用。學(xué)生通過互動(dòng)模擬體驗(yàn)太空旅行和航天器創(chuàng)新。endprint

4. 教學(xué)建議

STEM教育中四門學(xué)科的教學(xué)必須緊密相連，以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)和技能，并能進(jìn)行靈活遷移應(yīng)用解決真實(shí)世界的問題?；诮淌覂?nèi)開展的STEM課程，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)應(yīng)當(dāng)始終明確STEM教育的目標(biāo)與問題解決，重視為過程性任務(wù)完成提供適當(dāng)支架，注意小組合作分工與合作問題，明確學(xué)科知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中學(xué)科間的連結(jié)與運(yùn)用。例如，為了培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，就要為學(xué)生提供解決問題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生盡早進(jìn)行科學(xué)研究項(xiàng)目，在做中學(xué)，才能調(diào)動(dòng)跨學(xué)科的知識(shí)，以批判性的視角對(duì)自我和他人做出評(píng)價(jià)，并在這個(gè)過程中鍛煉合作溝通能力。

正式與非正式場(chǎng)館結(jié)合的學(xué)習(xí)活動(dòng)

1. 教學(xué)理念

非正式學(xué)習(xí)是在不直接依賴教師或課程的前提下，學(xué)習(xí)者在情境中發(fā)生的有意或內(nèi)隱的學(xué)習(xí)。非正式學(xué)習(xí)無處不在，隨時(shí)隨地發(fā)生，既可以有明確目的也可以是偶然性的。非正式學(xué)習(xí)通過非正規(guī)教學(xué)性質(zhì)的社會(huì)交往來傳遞和滲透知識(shí)。最常見的形式包括公眾教育、社區(qū)教育、展覽教育、博物館及科學(xué)中心教育。參與主體包括學(xué)生、教師、校外教育性機(jī)構(gòu)，有時(shí)也包括學(xué)生家長(zhǎng)。班杜拉的交互決定論提出，環(huán)境、人和行為的相互關(guān)系和作用，是一種交互決定的過程。環(huán)境有利于學(xué)生建立自我調(diào)節(jié)功能，從而建立和發(fā)展自我反應(yīng)的能力。Lisa M. Bouillion， Louis M. Gomez 提出當(dāng)學(xué)生看不到在學(xué)校學(xué)習(xí)的科學(xué)知識(shí)在生活中有什么價(jià)值，而學(xué)校也沒有看到孩子們的生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驇椭麄儗W(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的時(shí)候，就要將現(xiàn)實(shí)世界的問題和學(xué)校社區(qū)伙伴關(guān)系作為背景支架來彌合這種脫節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)，多種形式的知識(shí)能夠改善學(xué)習(xí)，提高技能和增加科學(xué)興趣。由此可見，引入課外有教育功能的機(jī)構(gòu)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)在現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)是十分必要的。

基于正式與非正式活動(dòng)結(jié)合的STEM教學(xué)活動(dòng)中，參觀訪問是最為傳統(tǒng)、頻繁、常見的博物館和學(xué)校的合作形式，一般是在教師的組織下參訪博物館、科技館。這種方式可以最大程度地利用場(chǎng)館的軟硬件資源，學(xué)生能夠更加直觀地感受、操作、探索，但需要雙方做好前期計(jì)劃與教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)等引導(dǎo)工作。Janette Griffin， David Symington提出了參觀訪問的有效策略，以學(xué)習(xí)者為中心，將博物館參觀整合到一個(gè)以課堂為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)單位，鼓勵(lì)學(xué)生在博物館收集更多問題。將非正式團(tuán)體（如家庭）使用的自然學(xué)習(xí)方法和行為應(yīng)用于為學(xué)校開發(fā)的課程，制定認(rèn)識(shí)到社會(huì)互動(dòng)重要性的學(xué)習(xí)風(fēng)格、方法和策略，并認(rèn)識(shí)到學(xué)生和教師需要適應(yīng)這種不同類型的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)校拓展則是將博物館教育職能延伸到學(xué)校，與學(xué)生主動(dòng)參觀相反，博物館人員進(jìn)駐課堂，協(xié)助學(xué)生學(xué)習(xí)?？萍拣^的資源是正式與非正式場(chǎng)館結(jié)合的核心特色，不僅提供了通過“實(shí)踐”和“探究”獲得知識(shí)的條件，同時(shí)也為師生了解掌握“跨學(xué)科概念”提供了便利。

2. 國內(nèi)案例

北京市建華實(shí)驗(yàn)學(xué)校對(duì)七年級(jí)學(xué)生水凈化教學(xué)進(jìn)行了三周基于館校結(jié)合環(huán)境下的STEM教學(xué)案例設(shè)計(jì)。課程主要包含兩部分，一是通過多學(xué)科方法研究水污染問題和水凈化方案，二是將知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到實(shí)踐中。學(xué)校先組織學(xué)生完成課內(nèi)整合學(xué)科的學(xué)習(xí)。課程以“水的凈化”項(xiàng)目為核心學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生初步調(diào)查水的質(zhì)量，收集一些廢水臟水帶進(jìn)課堂，講解溶液、懸濁液、乳濁液的核心基本概念。隨后，教師提出問題：在實(shí)驗(yàn)室如何進(jìn)行水的凈化？展示沉淀、過濾、吸附、蒸餾、檢測(cè)的過程，根據(jù)教材內(nèi)容詳細(xì)講解。課后，讓學(xué)生動(dòng)手自制凈化器，各組可介紹和分析自己的設(shè)計(jì)原理。

課內(nèi)學(xué)習(xí)后，學(xué)生進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐。學(xué)校提前聯(lián)系北京市自來水博物館進(jìn)行實(shí)地參觀，讓教師和學(xué)生親身體驗(yàn)水凈化處理的過程。透過展館的實(shí)物與教育活動(dòng)讓學(xué)生了解了自來水發(fā)展歷史，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了自來水事業(yè)，提高了人們的生活質(zhì)量。自來水探秘之旅為學(xué)校提供了場(chǎng)館教學(xué)環(huán)節(jié)支持，不僅在館內(nèi)有自來水知識(shí)講授與實(shí)用的節(jié)水方式的展示、竅門，也間接地增強(qiáng)了中學(xué)生的節(jié)水意識(shí)。根據(jù)學(xué)習(xí)和參觀的內(nèi)容，回到校內(nèi)學(xué)生要制作自來水廠模型，進(jìn)一步鞏固水凈化流程與方法，最終進(jìn)行匯報(bào)，教師根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)考核。

該課程和非正式博物館活動(dòng)的組合具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，學(xué)生在博物館參觀期間擴(kuò)大了知識(shí)面。博物館展示的大量與水相關(guān)的知識(shí)和文化是無法在課堂獲取的，也讓學(xué)生感覺到新鮮。其次，博物館展品展項(xiàng)以生動(dòng)、具體的方式呈現(xiàn)知識(shí)而非單純講授的灌輸。展出了很多當(dāng)?shù)氐乃Y源利用條件、水文化和水資源利用分布情況，學(xué)生們置身其中就會(huì)明白，他們學(xué)習(xí)的知識(shí)與他們的生活是密切相關(guān)的。不論學(xué)生原先對(duì)水資源相關(guān)知識(shí)的了解程度如何，在參觀學(xué)習(xí)之后，不僅對(duì)數(shù)據(jù)和缺水現(xiàn)狀有更直觀準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，在情感態(tài)度上也與只在課堂內(nèi)學(xué)習(xí)有較大改進(jìn)，學(xué)生樂于參觀，也表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與興趣。

3. 國外案例

國外的SOS項(xiàng)目（Science Of Sustainability）更加成熟。這個(gè)項(xiàng)目聚集了華盛頓東部和愛達(dá)荷州北部的農(nóng)村青少年家庭，來探討STEM概念在可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)中的重要性。該項(xiàng)目由美國國家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）創(chuàng)建，主要領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括帕盧斯發(fā)現(xiàn)科學(xué)中心、華盛頓州立大學(xué)和愛達(dá)荷大學(xué)，參與者包括社區(qū)家庭、青少年以及場(chǎng)館或非正式學(xué)習(xí)領(lǐng)域的專家。學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋生態(tài)學(xué)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)、工程學(xué)、物理學(xué)和技術(shù)。目的是希望孩子對(duì)學(xué)科之間的交叉有基本的理解，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)合作學(xué)習(xí)，提高參與者對(duì)STEM的理解力和興趣，希望人們建立環(huán)保意識(shí)，保護(hù)環(huán)境。SOS項(xiàng)目對(duì)于學(xué)生的終身學(xué)習(xí)、農(nóng)村教育、STEM教育和可持續(xù)發(fā)展教育都有意義，它能夠提高參與者對(duì)STEM領(lǐng)域的理解和興趣；為農(nóng)村和欠發(fā)達(dá)地區(qū)的孩子提供了一個(gè)非正式學(xué)習(xí)的環(huán)境，學(xué)生在該學(xué)習(xí)環(huán)境下，通過所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題，提高知識(shí)的轉(zhuǎn)移性；向公眾和教育工作者提供了創(chuàng)新性的資源；并讓學(xué)生了解熱傳遞背后的科學(xué)知識(shí)，以在控制建筑的熱量損失方面做出明智的決定。endprint

SOS項(xiàng)目的受眾是青少年（11-15歲）和他們的監(jiān)護(hù)人。項(xiàng)目分為兩天，第一天學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，第二天參觀帕盧斯發(fā)現(xiàn)科學(xué)中心。具體內(nèi)容見表2。

最終的項(xiàng)目評(píng)價(jià)采用過程性評(píng)價(jià)的方式，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由低到高分為無相關(guān)信息（No relevant info）、新手（Novice）、學(xué)徒（Apprentice）、實(shí)踐者（Practitioner）和見多識(shí)廣者（Informed），根據(jù)學(xué)生對(duì)問題、原理等的熟悉程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。項(xiàng)目工作人員分析活動(dòng)中的音視頻資料，分析交互活動(dòng)的有效性，并且進(jìn)行項(xiàng)目前后的調(diào)查記錄對(duì)比，判斷孩子是否在該項(xiàng)目中加深了對(duì)建筑物中和環(huán)境中能量轉(zhuǎn)移機(jī)制的認(rèn)識(shí)。利用真實(shí)情境下的問題進(jìn)行提問，讓孩子進(jìn)行基于問題的學(xué)習(xí)。

4. 教學(xué)建議

科技場(chǎng)館依托自身資源，能夠創(chuàng)新活動(dòng)形式，提供專業(yè)的技術(shù)支持和教師團(tuán)隊(duì)。資源是連接正式與非正式活動(dòng)的橋梁，包括空間資源、技術(shù)資源和人力資源。社會(huì)場(chǎng)館完善了STEM學(xué)習(xí)生態(tài)，STEM教育豐富了社會(huì)場(chǎng)館活動(dòng)的價(jià)值。對(duì)于學(xué)校而言，這些資源能夠寓教于樂，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)科教師之間的合作。教師在非正式活動(dòng)中可以吸收自身不熟悉領(lǐng)域的知識(shí)和講解技巧，應(yīng)用于未來的教學(xué)中。因此，在課程開發(fā)方面，學(xué)校與教師要主動(dòng)尋找當(dāng)?shù)胤钦綄W(xué)習(xí)與場(chǎng)館教育的合作伙伴與教學(xué)資源整合，分析課程內(nèi)容與社會(huì)機(jī)構(gòu)資源的整合，精心設(shè)計(jì)學(xué)生在場(chǎng)館學(xué)習(xí)中的活動(dòng)環(huán)節(jié)和過程中使用的學(xué)習(xí)單，中小學(xué)教師與場(chǎng)館專業(yè)人員合作開發(fā)設(shè)計(jì)，并鼓勵(lì)親自共同參與非正式學(xué)習(xí)的交流與活動(dòng)。

基于終身學(xué)習(xí)概念所設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)共同體STEM項(xiàng)目

1. 教學(xué)理念

學(xué)習(xí)共同體（learning community）體現(xiàn)了人們對(duì)超越學(xué)校班級(jí)教學(xué)情境的社會(huì)化學(xué)習(xí)形態(tài)的重視，反映出了對(duì)知識(shí)社會(huì)性建構(gòu)的價(jià)值追求。學(xué)習(xí)共同體的思想內(nèi)核是知識(shí)建構(gòu)的社會(huì)性、文化場(chǎng)域、主體互動(dòng)、智慧共享和環(huán)境給養(yǎng)。美國國家研究理事會(huì)提出STEM學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)觀，以學(xué)習(xí)者為中心，將與學(xué)習(xí)相關(guān)的各種要素視為一個(gè)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者、多樣場(chǎng)景、學(xué)習(xí)共同體及文化要素之間的動(dòng)態(tài)互動(dòng)關(guān)系。陳舒、劉新陽認(rèn)為，學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)觀統(tǒng)籌了學(xué)校和各類校外機(jī)構(gòu)的功能，加強(qiáng)學(xué)習(xí)者STEM學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的累積，轉(zhuǎn)變結(jié)果導(dǎo)向、靜態(tài)孤立的評(píng)價(jià)取向；重視各類場(chǎng)景在STEM素養(yǎng)培育方面的突出特征，建立適應(yīng)場(chǎng)景的彈性評(píng)價(jià)目標(biāo)。

從某種意義上，學(xué)習(xí)共同體也可以看作區(qū)域和國家層面的館校合作。傳統(tǒng)的館校合作大多是學(xué)校和博物館直接聯(lián)系，而區(qū)域內(nèi)部合作大大發(fā)揮了學(xué)區(qū)的教育職能，聯(lián)合多個(gè)博物館、植物園等教育性場(chǎng)館，將資源開放并普及整個(gè)學(xué)區(qū)的公立教育系統(tǒng)，幫助學(xué)生更好地完成科學(xué)探究。國內(nèi)的STEM教育起步較晚，尚無大型的結(jié)合商業(yè)、政府等多主體的學(xué)習(xí)共同體項(xiàng)目。而美國已經(jīng)開展了20多年，項(xiàng)目成熟度更高，因此學(xué)習(xí)共同體的STEM項(xiàng)目以美國國家能源教育發(fā)展項(xiàng)目為代表。

2. 國外案例

2009年，紀(jì)錄片制片人Harry Lynch和地質(zhì)學(xué)家Scott Tinker博士開始為能源轉(zhuǎn)型拍攝電影。拍攝目的是如何實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)調(diào)查和現(xiàn)實(shí)情況確定能源轉(zhuǎn)型。他們發(fā)現(xiàn)的結(jié)果是利用“開關(guān)”。在拍攝和后期制作的3年中，這部電影擴(kuò)展到了開關(guān)能源項(xiàng)目（Switch Energy Project）。為了讓新一代人理解能源，為未來做出明智的決定，他們共同創(chuàng)建了教育部分，旨在建立人們對(duì)能源的基礎(chǔ)理解，將能源問題可操作化并提高效率和節(jié)約意識(shí)。

該課程由非營(yíng)利合作伙伴國家能源教育發(fā)展項(xiàng)目（National Energy Education Development Project）提供，NEED課程將促進(jìn)實(shí)際操作，以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)，學(xué)生將探索能源資源的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。課程分為三個(gè)階段K-4，5-8，9-12，每個(gè)階段都要學(xué)習(xí)電、化石燃料（石油、天然氣、煤）、核能、可再生能源（太陽能、氫能、生物質(zhì)和生物燃料、地?zé)崮?、風(fēng)能）和其他能源。

NEED項(xiàng)目為教師提供了大量教學(xué)指導(dǎo)，例如，教學(xué)資源、教師培訓(xùn)和教師獎(jiǎng)勵(lì)。NEED項(xiàng)目提供了教師專業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)，而且指導(dǎo)教師的課堂教學(xué)。無論是參加為期一天的研討會(huì)，還是參加為期五天的教育工作者國家能源大會(huì)，教師都可以與同行交流和分享想法。當(dāng)?shù)睾蛧夷茉唇M織的發(fā)言人會(huì)分享有關(guān)能源行業(yè)的信息，以及當(dāng)今激動(dòng)人心的能源技術(shù)。

該項(xiàng)目的教學(xué)資源方面，“開關(guān)能源項(xiàng)目”網(wǎng)站為教育者提供了豐富的課程資源，例如能源實(shí)驗(yàn)視頻、能源文章、節(jié)約能源的小點(diǎn)子、地球日能源挑戰(zhàn)等。視頻資料可以用于翻轉(zhuǎn)課堂、學(xué)生教學(xué)生、課堂教學(xué)。豐富的課程資源利于教師構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂，讓學(xué)生有更多的時(shí)間進(jìn)行課上探索。在上課時(shí)，教師旨在促進(jìn)批判性思維、討論和STEM延伸的活動(dòng)。

教學(xué)評(píng)價(jià)方面，NEED項(xiàng)目為教師提供了各種評(píng)價(jià)工具，包括：前后測(cè)量表，可用于評(píng)估學(xué)生的基本能源知識(shí)以及他們對(duì)能源的看法；問題庫，NEED的問題庫使教育工作者針對(duì)學(xué)生定制問題，問題按主題劃分，每個(gè)主題中包括各種形式的問題，如知識(shí)、理解、多選和考查高階思維；評(píng)價(jià)表，科學(xué)技能清單、科學(xué)流程評(píng)價(jià)、基于項(xiàng)目工作評(píng)價(jià)，以主題為中心的評(píng)價(jià)，與課程內(nèi)容相關(guān)的評(píng)價(jià)。

教師獎(jiǎng)項(xiàng)方面，該項(xiàng)目提供了鮑勃湯普森能源教育卓越獎(jiǎng)，這些被提名者代表NEED的使命和理念，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行能源探索，幫助教師學(xué)習(xí)如何有效地實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)，并花費(fèi)大量的時(shí)間精力支持項(xiàng)目。每年NEED項(xiàng)目選擇一位參與項(xiàng)目至少10年，對(duì)其成功產(chǎn)生重大影響的獲獎(jiǎng)?wù)哳C予杰出服務(wù)獎(jiǎng)。過去的獲獎(jiǎng)?wù)甙∟EED教師，能源行業(yè)內(nèi)的專業(yè)人員，為能源機(jī)構(gòu)工作的公務(wù)員等等。

對(duì)學(xué)生而言，NEED項(xiàng)目提供了科學(xué)展覽會(huì)項(xiàng)目，幫助學(xué)生找到與能源有關(guān)的研究議題；提供能源信息手冊(cè)、游戲活動(dòng)；提供學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)力培訓(xùn)，即青年能源成就獎(jiǎng)，獎(jiǎng)勵(lì)學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)和創(chuàng)新能力。參加NEED項(xiàng)目的學(xué)校提交他們的能源活動(dòng)文件，表現(xiàn)杰出的教師和學(xué)生將受到國家表彰，并被邀請(qǐng)參加每年六月在華盛頓舉行的NEED國家認(rèn)可儀式。在會(huì)議期間，學(xué)生們與同齡人一起探索新能源活動(dòng)，而教師也會(huì)被激勵(lì)為新的一年項(xiàng)目活動(dòng)做準(zhǔn)備。endprint

3. 教學(xué)建議

學(xué)習(xí)共同體以一個(gè)主題貫穿不同學(xué)習(xí)者，從小學(xué)到高中甚至到成人的學(xué)習(xí)過程，逐漸加深學(xué)習(xí)的難度和廣度，配套各年齡段課程資源和評(píng)價(jià)體系，追求人的終身學(xué)習(xí)和社會(huì)教育。通過聯(lián)合區(qū)域共同體的力量，打破了時(shí)空界限，資源提供更加全面，參與主體數(shù)量和類型有所增加，一些活動(dòng)甚至聯(lián)合商業(yè)組織和政府共同舉辦。

在學(xué)習(xí)共同體中，教師不再是單純的“教學(xué)者”，他們也和學(xué)生一樣不斷汲取知識(shí)，參與教師專業(yè)STEM培訓(xùn)課程。構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體無論是對(duì)學(xué)生的進(jìn)步還是教師的專業(yè)成長(zhǎng)都有裨益。

三種STEM教育類型對(duì)比

“基于教室開展的STEM課程”“正式與非正式場(chǎng)館結(jié)合的學(xué)習(xí)活動(dòng)”和“基于終身學(xué)習(xí)概念所設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)共同體STEM項(xiàng)目”的核心都是以學(xué)習(xí)者為主體的學(xué)習(xí)，目的都是在STEM教育中培養(yǎng)解決問題的能力、批判性思維、合作溝通能力等，但三者的不同之處就在于實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)途徑，從單維的課堂教學(xué)發(fā)展到多維的社會(huì)學(xué)習(xí)共同體，關(guān)鍵在于資源不同，資源不同就會(huì)帶來視野不同（表4）。資源包括人、財(cái)、物、事、時(shí)間、空間、信息。從參與主體上，教室內(nèi)的STEM課程就是教師和學(xué)生二元主體，而學(xué)習(xí)共同體包括了多利益主體，主體之間也有層級(jí)關(guān)系；資金支持上，前兩者資金來源于學(xué)校，而學(xué)習(xí)共同體有專門的贊助伙伴，并輔以明確的財(cái)政規(guī)劃；課程資源差距不大，但是學(xué)習(xí)共同體會(huì)提供更多元的媒體形式與專題網(wǎng)站等輔助資源，而且對(duì)所有用戶開放，不需要申請(qǐng)就可以獲得第一手資源；在項(xiàng)目形式上，除了核心的課堂教學(xué)，后兩者能夠提供更加豐富的活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)時(shí)間、空間和信息交流的多元。

結(jié) 論

由于三種STEM教育類型的資源不同，因此各自的側(cè)重點(diǎn)也不同。課堂內(nèi)的教學(xué)重點(diǎn)是正式學(xué)習(xí)中的學(xué)科整合，正式與非正式活動(dòng)更重視館校合作的資源共享，學(xué)習(xí)共同體則提供了更大的社會(huì)教育平臺(tái)，讓學(xué)習(xí)者能夠?qū)崿F(xiàn)終身學(xué)習(xí)。教育將越來越重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和批判性思維，作為STEM教師，應(yīng)當(dāng)思考“教什么”“怎么教”與“如何評(píng)價(jià)”等問題。教師利用資源支持，積極與校內(nèi)外教師、專家共同合作推進(jìn)STEM教育，通過STEM課程培養(yǎng)學(xué)生21世紀(jì)核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生交流、合作、思考、創(chuàng)新。

除了重視資源，這三種STEM教育活動(dòng)也為教師開展STEM教育提供了新路徑。教育不僅可以發(fā)生在課堂內(nèi)，教師也可以積極向校外的教育性場(chǎng)館尋求合作，例如各類博物館、動(dòng)植物園、名勝古跡、公園等。從學(xué)校走出去，再回到學(xué)校，場(chǎng)館的加入為教師和學(xué)生都帶來了新鮮的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。除此以外，還有通過政府與企業(yè)力量營(yíng)造全社會(huì)的學(xué)習(xí)共同體，通過政府或高校牽頭，企業(yè)支持推進(jìn)，以區(qū)域內(nèi)的學(xué)校為單位開展可持續(xù)的主題教育，教師作為學(xué)習(xí)共同體中最基礎(chǔ)也是最重要的環(huán)節(jié)，不僅可以影響一個(gè)班級(jí)的學(xué)生，其影響力也可以擴(kuò)大到家庭和社區(qū)，甚至是其他學(xué)校和整個(gè)區(qū)域。在學(xué)習(xí)共同體中，教師不但能夠收獲自身快速的專業(yè)成長(zhǎng)，也可以借助平臺(tái)表達(dá)自己的想法，和同行共同探討，提高自身的影響力。

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