還學(xué)生一個(gè)完整的學(xué)習(xí)歷程
——STEM課程的實(shí)踐與思考

關(guān)注跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)、主題化學(xué)習(xí)及實(shí)踐活動(dòng)課程是世界教育改革發(fā)展方向。2015年7月，北京市推出了《義務(wù)教育課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案》，其突出的特點(diǎn)在于關(guān)注課程的綜合化、主題化的發(fā)展趨勢，強(qiáng)調(diào)課程整體育人的功能和價(jià)值。那么，為什么各國紛紛開展這種以課程綜合化為目標(biāo)的課程改革呢？這恐怕要從分科課程與綜合課程的區(qū)別和聯(lián)系說起。分科課程是指從不同門類的學(xué)科中選取知識(shí)，按照一定的邏輯體系，以分科教學(xué)的形式向?qū)W生傳授知識(shí)的課程。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在有助于學(xué)生簡捷有效地獲取學(xué)科系統(tǒng)知識(shí)。但是，分科課程容易導(dǎo)致輕視學(xué)生的需要、經(jīng)驗(yàn)和生活，容易導(dǎo)致學(xué)科與學(xué)科之間的割裂，從而限制了學(xué)生的視野，限制了學(xué)生思維的廣度。STEM課程強(qiáng)調(diào)課程的融合性，正彌補(bǔ)了分科課程的缺陷。

在小學(xué)階段，雖然學(xué)生的知識(shí)積累較為有限，但是要通過適切的內(nèi)容和適合的授課方式，讓學(xué)生養(yǎng)成STEM思維習(xí)慣，在復(fù)雜的情境中發(fā)現(xiàn)問題，主動(dòng)采取合作的方式尋求問題解決的路徑，勇于試錯(cuò)，在積極的創(chuàng)新過程中收獲知識(shí)、技能和良好的態(tài)度。

厘定STEM課程目標(biāo)

STEM課程的基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的“數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程、技術(shù)”四種素養(yǎng)，我們把其稱為“STEM素養(yǎng)”，它是個(gè)體在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域以及相關(guān)交叉領(lǐng)域中運(yùn)用個(gè)人關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行方式的知識(shí)的能力。課程具體目標(biāo)為：掌握科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的基本知識(shí)，運(yùn)用各領(lǐng)域知識(shí)發(fā)現(xiàn)、解決實(shí)際問題；理解STEM各領(lǐng)域的學(xué)科特征，能自覺運(yùn)用探究、設(shè)計(jì)和分析等方式和手段解決問題；認(rèn)識(shí)到STEM各領(lǐng)域是構(gòu)成人類社會(huì)、物質(zhì)財(cái)富、社會(huì)財(cái)富以及文化的重要組成部分；將人類社會(huì)中與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相關(guān)的問題視為與現(xiàn)代社會(huì)公民自身密切相關(guān)的事物，積極運(yùn)用STEM知識(shí)與技能參與各類問題的解決。

把握STEM課程設(shè)計(jì)原則

STEM課程中“數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程、技術(shù)”等學(xué)科的教學(xué)必須緊密相連，以主題的方式引導(dǎo)學(xué)生掌握知識(shí)和技能，并能進(jìn)行靈活的遷移和應(yīng)用來解決真實(shí)世界的問題。因此STEM課程設(shè)計(jì)的基本原則為：綜合性、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性。

綜合性。在STEM課程的開發(fā)中，不再將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科或者過于關(guān)注學(xué)科界限，而是將重心放在特定問題上，強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的教育目標(biāo)。

趣味性。STEM教育在實(shí)施過程中要把多學(xué)科知識(shí)融于有趣、具有挑戰(zhàn)性、與學(xué)生生活相關(guān)的問題中，問題和活動(dòng)的設(shè)計(jì)要能激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，問題的解決要能讓學(xué)生有成就感，把STEM教育內(nèi)容游戲化，將基于探索和目標(biāo)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)嵌入游戲中，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

體驗(yàn)性。STEM教育不僅主張通過自學(xué)或教師講授習(xí)得抽象知識(shí)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，參與學(xué)習(xí)過程。STEM提供了學(xué)生動(dòng)手做的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界問題，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。因此，要盡可能設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活，基于現(xiàn)實(shí)的、開放式的、探究性的活動(dòng)，每次活動(dòng)不少于三分之二的時(shí)間用于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索欲。

情境性。STEM課程強(qiáng)調(diào)知識(shí)是學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)環(huán)境互動(dòng)建構(gòu)的產(chǎn)物，而非來自于外部的灌輸。情境是教學(xué)重要而有意義的組成部分，學(xué)習(xí)受具體情境的影響，情境不同，學(xué)習(xí)也不同。只有當(dāng)學(xué)習(xí)鑲嵌在運(yùn)用該知識(shí)的情境之中，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生。教師在設(shè)計(jì)STEM教育項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目的問題一方面要基于真實(shí)的生活情景，另一方面又要蘊(yùn)含所要教的結(jié)構(gòu)化知識(shí)。

合作性。STEM課程強(qiáng)調(diào)在群體協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)，進(jìn)行群體性知識(shí)建構(gòu)。在完成任務(wù)的過程中，學(xué)生需要與他人交流和討論。因此項(xiàng)目設(shè)計(jì)要讓學(xué)生以小組為單位，共同搜集和分析學(xué)習(xí)資料，提出和驗(yàn)證假設(shè)，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果；同時(shí)，學(xué)習(xí)者通過會(huì)話商討如何完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。

精心篩選課程內(nèi)容

在課程的建設(shè)中，我們以小學(xué)“數(shù)學(xué)教材和科學(xué)教材”為藍(lán)本，打破學(xué)科之間的界限，以主題的形式呈現(xiàn)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)規(guī)律，給學(xué)生足夠的自主探究的時(shí)間和空間，讓學(xué)生體驗(yàn)、感受學(xué)習(xí)的樂趣。在1～3年級(jí)，每個(gè)年級(jí)設(shè)計(jì)出了30個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)為80分鐘。

我們所設(shè)計(jì)的90個(gè)STEM課程內(nèi)容，并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡單疊加，而是將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，將多個(gè)學(xué)科內(nèi)容“融合”成一個(gè)關(guān)鍵概念和技能。這些內(nèi)容體現(xiàn)了跨學(xué)科整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)事物的整體認(rèn)識(shí)能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

搭建合理課程結(jié)構(gòu)

STEM不是一個(gè)“新”學(xué)科，它通過強(qiáng)調(diào)STEM的四種“素養(yǎng)”，將這數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程、技術(shù)四門課程聯(lián)系起來從整體角度進(jìn)行教學(xué)，從而建設(shè)更加有意義、更加有興趣的課堂。因此，我們分低、中、高三個(gè)年級(jí)段對(duì)課程進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和定位。（見下表）

STEM課程學(xué)科整合設(shè)計(jì)

STEM課程是將技術(shù)和工程實(shí)踐融合在現(xiàn)有的數(shù)學(xué)和科學(xué)課程中，通過運(yùn)用與年級(jí)水平相符的挑戰(zhàn)性問題，引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)，促進(jìn)其四種素養(yǎng)的提升。值得一提的是，我們并沒有硬性要求STEM的四個(gè)學(xué)科在每個(gè)單元模塊都要進(jìn)行整合，在很多主題模塊中只是將四個(gè)學(xué)科中的兩個(gè)或者三個(gè)融入教學(xué)中。

有效組織課程實(shí)施

STEM跨學(xué)科整合最核心、最重要的工作是項(xiàng)目或問題的設(shè)計(jì)，如果沒有良好的結(jié)構(gòu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難、效率不高、挫折感強(qiáng)、學(xué)習(xí)收獲不大等系列問題。下面結(jié)合三年級(jí)《讓你的小船飄起來》為例，說明STEM課程的教學(xué)實(shí)施。

（一）教學(xué)情況分析

在教學(xué)設(shè)計(jì)前期，教師需要對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致分析：

教學(xué)目標(biāo)。本項(xiàng)目涉及科學(xué)、數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)科中“浮力”“統(tǒng)計(jì)”2個(gè)知識(shí)點(diǎn)，以及繪圖、制作等工程技術(shù)問題，因此，我們將教學(xué)目標(biāo)確定為：引導(dǎo)學(xué)生在解決問題中將浮力、統(tǒng)計(jì)等概念和技能在學(xué)科間構(gòu)建起橋梁。

學(xué)習(xí)者特征。三年級(jí)的學(xué)生在科學(xué)課中對(duì)于“浮力”已經(jīng)有了初步認(rèn)識(shí)，在數(shù)學(xué)課上也已經(jīng)學(xué)習(xí)過簡單的統(tǒng)計(jì)知識(shí)，但是如何把他們所學(xué)的知識(shí)和真實(shí)的問題情境建立聯(lián)系，引導(dǎo)他們利用已有的知識(shí)和技能解決問題，是本次項(xiàng)目學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。

跨學(xué)科知識(shí)地圖（學(xué)習(xí)內(nèi)容）。

（二）學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)任務(wù)是整個(gè)STEM課程設(shè)計(jì)的核心。STEM教學(xué)需要學(xué)習(xí)者置身于真實(shí)、非虛構(gòu)的學(xué)習(xí)任務(wù)中。學(xué)習(xí)任務(wù)可以是問題或項(xiàng)目。要設(shè)計(jì)連續(xù)性的復(fù)雜問題，并要求學(xué)習(xí)者采取主動(dòng)建構(gòu)真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)方式。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的任務(wù)是：使用鋁箔造一艘船，同時(shí)讓這艘船承載盡可能多的重物；選擇一個(gè)想法，畫出制作小船的設(shè)計(jì)簡圖；制作小船，開始實(shí)驗(yàn)，填寫記錄表；將表格中的數(shù)據(jù)以條形統(tǒng)計(jì)圖的方式呈現(xiàn)出來，并說出哪種情況承載重物最多；你的計(jì)劃開展得如何，問題得到解決了嗎？怎樣讓你的計(jì)劃變得更好？

（三）工具與資源設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)主要包括教學(xué)中需要用到的設(shè)備、器材和各種信息化工具。本節(jié)課需要的材料為：長寬30厘米的正方形鋁箔、盛水容器、水、彈珠（或多種可計(jì)重的物體，如骰子、計(jì)數(shù)器等）。

（四）學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)

STEM教育重視學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)主體地位的同時(shí)，也不忽視教師的指導(dǎo)作用。STEM教師既需要保持對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的控制、管理、幫助和指導(dǎo)，又需要從課堂主角變?yōu)槟缓髮?dǎo)演，成為學(xué)生意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者。本節(jié)課教師設(shè)計(jì)了如下問題，以便為學(xué)生提供更好的幫助。

1.根據(jù)你已有的知識(shí)，關(guān)于小船漂浮你了解哪些內(nèi)容？

2.如果要完成制作小船的任務(wù)，你還需要知道哪些內(nèi)容才能開始任務(wù)？你能做哪些內(nèi)容？現(xiàn)在請(qǐng)將你還不清楚的問題寫下來，并在旁邊寫下它的答案。

3.選擇一個(gè)想法，畫出制作小船的設(shè)計(jì)簡易圖，如果不成功請(qǐng)總結(jié)原因并再進(jìn)行嘗試。

4.制作小船，開始實(shí)驗(yàn)，填寫下表。

5.請(qǐng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整改進(jìn)，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)填寫下表。

6.分析數(shù)據(jù)：將表格中的數(shù)據(jù)以條形統(tǒng)計(jì)圖的方式呈現(xiàn)出來，并找出哪種情況承載重物最多？說明原因。

學(xué)生在問題解決過程中，不同學(xué)生所采用的學(xué)習(xí)路徑、遇到的困難也不相同，教師需針對(duì)不同情況給予及時(shí)反饋和幫助，指導(dǎo)學(xué)生開展獨(dú)立探索或協(xié)作，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的主動(dòng)性；學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中，面對(duì)豐富的信息資源易出現(xiàn)學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)目標(biāo)的偏離，對(duì)此教師要在問題解決過程中設(shè)置關(guān)鍵的控制點(diǎn)，規(guī)范學(xué)生學(xué)習(xí)，同時(shí)也有利于學(xué)生反思、深化所學(xué)知識(shí)。

總之，我們開發(fā)STEM課程的初衷是想還學(xué)生一個(gè)完整的學(xué)習(xí)歷程，通過引導(dǎo)學(xué)生參與各種與學(xué)生的生活實(shí)際聯(lián)系密切的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生獲得直接經(jīng)驗(yàn)，從而提高學(xué)習(xí)效率。簡單來說就是“我們將不再把抽象出來的間接經(jīng)驗(yàn)傳遞給學(xué)生，而是讓學(xué)生在活動(dòng)中獲得直接經(jīng)驗(yàn)”。