淺談高中STEM教師的幾種角色定位

高凱

近年來，STEM教育作為一種新的教育模式正在逐漸進入廣大高中科技教師的視野，它強調以科學、技術、工程、數(shù)學等多學科融合的方式，著力提升學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學習習慣，促進學生全面發(fā)展，對培養(yǎng)高中生的核心素養(yǎng)可以起到至關重要的作用。進入21世紀以來，社會發(fā)展和教育改革都更加注重培養(yǎng)學生的綜合能力，尤其是創(chuàng)造性解決問題的能力。這恰好和STEM教育的理念相吻合。我們教授給學生的應該是面對問題如何思考，面對困難如何解決。所以，STEM教育理念更容易被從事科技教育的教師所接受。

但STEM教育進入中國后，還是出現(xiàn)了一些“水土不服”的現(xiàn)象。因此大家更多地在關注如何將STEM教育本土化，STEM教育如何更好地與現(xiàn)有國家課程相互融合等問題。其實這些問題歸根結底都是STEM教育如何在國內(nèi)落地的問題。目前，STEM教育的課程并不是國家規(guī)定的必修內(nèi)容，因此首要面對的問題就是課時，如何為STEM教育騰出課時就變得尤為重要了。另一個棘手的問題就是師資，由于國內(nèi)中小學的課程是分科課程，教師們在上課時只關注自己所教授的學科，而STEM教育更希望培養(yǎng)學生跨學科運用知識的能力，這也對教師提出了新的要求。

2014年，我接觸到STEM教育，最初的認識也只是停留在跨學科、綜合運用知識解決問題這兩點上。而隨著當前教育改革的不斷深入發(fā)展，對學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求不斷提高，我們發(fā)現(xiàn)原有的強調以知識記憶為重點的課程內(nèi)容已經(jīng)不能適應新時代的要求，必須轉變現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式。讓學生真正了解知識的學習不應該僅停留在考試卷上，更應該注重知識在真實生活中的運用，讓學生能夠將自己所學的知識運用到問題的解決中，真正做到教學與運用融為一體。在對STEM課程的教學實踐中，我深刻體會到這也是STEM教育所追求的教育價值。由此看來，新的需求、新的教育模式對教師的角色提出了更高的要求。從STEM教育的本質看，教師不能再只關注自己所教授的學科和內(nèi)容，更應該從學生核心素養(yǎng)發(fā)展的角度進行課程設置和教學。

個人認為，在STEM教育中教師承擔著與在傳統(tǒng)教學中不同的角色，對教學活動的實施起到不同的促進和推動作用。高中生具有比小學及初中階段的學生更高的認知水平、理解能力和思維能力，他們有自己的觀點和想法，已經(jīng)具備自主開展探索和實踐的能力。在高中階段的教學中，注重培養(yǎng)學生的能力與素養(yǎng)，希望學生能夠靈活地運用知識解決問題，幫助學生養(yǎng)成一種正確的思維習慣，對于學生未來的全面發(fā)展會有積極的影響。依據(jù)國家課程設置的要求，高中階段開設有信息技術和通用技術2門技術課程，而STEM教育中的一個重要組成要素就是技術。所以，在我所在的學校，我們嘗試把技術類課程與STEM教育相結合，由此實施STEM教育。在新的融合式教學中，教師的角色也與單一學科教師有所區(qū)別。通過一段時間的實踐，我們發(fā)現(xiàn)在高中的STEM課堂上教師如果能恰當?shù)剡\用“導演型教師”“支持性教師”和“分享型教師”這些角色，就能激發(fā)學生的學習動機，豐富學習體驗，促進高中學生在以項目為載體的課堂中，加深對知識的理解，逐漸將知識內(nèi)化為個人的經(jīng)驗。

以學生職業(yè)生涯為導向的導演型教師

在新一輪高考改革中，最為明顯的變化就是取消了文理分科，學生可以根據(jù)自己的興趣、愛好、特長自主選擇考試科目。當然，隨之而來的一個新的問題就是，學生要在高一開始就明確自己未來在大學所要學習的專業(yè)方向，也就是近幾年非常熱門的一個詞匯——職業(yè)生涯規(guī)劃。有了明確的職業(yè)生涯規(guī)劃，學生也可以更好地將自己的興趣轉變?yōu)橹救ぃ罱K成為自己的職業(yè)選擇。在未來的工作中，始終能夠帶著熱情，職業(yè)幸福感也會油然而生。由此一來，我們不難發(fā)現(xiàn)STEM教師在這一領域中大有可為，我們的教學是以接近于解決真實問題的項目作為教學載體的，在項目實施過程中，學生也有著非常深刻的直觀感受，能夠在高中甚至是更早的階段就對相關領域的工作有深入的了解。

STEM項目更多的是培養(yǎng)未來的理工類和工程類人才，教師在項目設計的過程中也要盡量地使項目涉及領域廣泛，可以在機械、電子、編程等相關領域進行項目選擇。學生通過參與項目過程，能夠發(fā)現(xiàn)自己感興趣的領域和自己擅長的工作，為自己的職業(yè)生涯作好規(guī)劃。

在我們的STEM課堂中曾經(jīng)做過一個名為“越障達人”的項目，以設計與制作越障機器人為主要內(nèi)容。教師設計這個項目的初衷是希望學生靈活運用機械結構的知識，設計和制作一個能越過規(guī)定障礙的機器人，以解決一個實際問題。在項目檢測和評價中，教師事先設計了各種高低不同的障礙物，學生則要通過機器人的結構變化突破這些障礙。在這個項目的制作過程中，學生能夠將幾何知識、物理知識自然地融入其中。在項目展示環(huán)節(jié)中，我們發(fā)現(xiàn)每組同學的設計都各有特色，實現(xiàn)方式也迥然不同。例如，有的組在提高機器人底盤時用到剪叉結構，有的則用到連桿機構。在完成項目之后，學生對機械專業(yè)的應用前景有了初步的了解。在后期對學生的追蹤反饋中，我們發(fā)現(xiàn)有部分學生在高考填報志愿時就選擇了機械領域的專業(yè)。在對學生的訪談中，學生說：“通過課程內(nèi)容，我對機械領域有了初步認識，感受到了機械之美，在選擇專業(yè)的時候也就更加理性，能夠找到自己感興趣的專業(yè)?！庇纱丝梢?，導演型的STEM教師將會對學生的職業(yè)生涯規(guī)劃起到至關重要的作用。

個人認為，導演型教師是相對主演型教師而言的。在STEM課堂中，教師更像是一個項目或活動內(nèi)容的策劃者，學生根據(jù)主題內(nèi)容進行實踐探索，彰顯出學生在課堂中的主體地位。教師在課程中要依據(jù)對學生年齡特點及認知水平的分析，設定適合于不同年齡段學生的任務。在教學過程中，為學生搭建腳手架，幫助學生利用已知學習未知，不斷探索新的知識領域。同時，教師還將在學生對科學本質的認識、世界觀的形成等方面發(fā)揮“導演”的作用。

面向問題解決的技術支持型教師

STEM教育為提高學生的動手實踐能力創(chuàng)造了良好的機會，讓學生在“做”中體會實踐的快樂，最重要的是，能夠在實踐中發(fā)現(xiàn)自己的興趣和愛好。學生的興趣愛好廣泛，教師卻不可能涉獵所有的領域。因此，教師的技術支持的角色就顯得尤為重要，在STEM教育中教師既要把自己的工程經(jīng)驗教授給學生，又要幫助學生拓展學習資源。

學習資源的拓展可以幫助學生精準化地解決問題，教師首先要對這些資源進行甄別，找到適合每個學生學習的內(nèi)容，讓學習變得更加個性化、精準化。隨著教育信息化進入2.0時代，網(wǎng)絡學習資源也變得極大豐富，各種學習平臺、慕課平臺等也隨之豐富起來，這也使得教師技術支持的角色成為了指導學生學習的一個重要載體。高中階段要注重培養(yǎng)學生的自主學習能力，STEM教育更是把學習交還給了學生。在問題和任務的驅動下，當學生遇到各種設計和技術問題時，并不是首先向教師尋求幫助，而是要嘗試通過自己的努力明確解決方案，并付諸行動。這樣學生就必須主動地為解決問題而開展學習，從“老師要我這樣做”轉變?yōu)椤拔蚁脒@樣做”“讓我想想能怎樣做”。

STEM項目的實施過程中，教師與學生的關系更像是大學里面導師帶研究生的教學模式。教師的工程項目經(jīng)驗要比學生豐富，可以在項目研究或是工程設計過程中給予學生一些經(jīng)驗，讓他們少走彎路。例如，我曾經(jīng)帶領學生研究的項目“基于RFID的超市快速結賬裝置”，由于之前我接觸過RFID的射頻卡技術，知道讀卡器的發(fā)射功率會影響掃描距離。但是我并沒有直接告訴學生該如何解決這個問題，而是讓學生在實踐過程中發(fā)現(xiàn)這個問題后主動查閱資料，設計實驗完成問題的解決。由此一來，學生掌握和經(jīng)歷的是一條問題解決的路徑，相應的知識也會內(nèi)化為學生的經(jīng)驗。我認為，在STEM項目的制作過程中，教師了解學生的項目后，在項目的每個關鍵節(jié)點都要給予一定的技術支持和幫助。同時也要及時總結和反思，幫助學生形成自己的項目經(jīng)驗。

教學相長的快樂分享型教師

STEM項目講求的是明確的結果、發(fā)散的過程。教師提出明確的項目結果，學生在達成這個目標時會有不同的技術路徑和實現(xiàn)方法。也恰是在這個環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出學生的創(chuàng)造性解決問題的能力。在傳統(tǒng)的課堂中，教師在進入課堂之前就能夠預期學生的學習成果，但是在STEM課堂中教師卻無法在上課之前預期學生能夠用什么樣的方法解決問題，最終取得怎樣的結果。這樣一來，教師在指導學生的過程中也能夠教學相長。不難發(fā)現(xiàn)，學生正在成為教學資源的創(chuàng)造者和生產(chǎn)者。

我曾經(jīng)在一節(jié)課上給學生講直流電機的控制方式，通過程序控制電機的運動狀態(tài)。這個內(nèi)容講解完成以后我提出了相應的項目要求：用直流電機制作1個項目，解決生活中的1個問題；在項目中最多可以使用2個直流電機；項目完成后，產(chǎn)品的尺寸不能超過50厘米×50厘米。

開始制作后，我發(fā)現(xiàn)每組學生的設計各有特色。在高中的教學中，要注重培養(yǎng)學生的同理心和換位思考的意識。因此，在項目設計時我開始引導學生關注社會和身邊的問題，引導他們形成正確的價值觀。在上述項目設計中，有的學生覺得夏天天氣炎熱，希望能夠制作手持式風扇；有的學生認為每天在學校擦黑板是一件非常麻煩的事情，制作的是雙電機擦黑板機器人；還有的學生關注到弱勢群體，認為老年人或者行動不便的人在家里換燈泡是個需要解決的問題，于是就設計了幫助人們換燈泡的機械手臂……學生的設計讓教師眼前一亮，從許多設計中我們都看到了學生的愛心和正能量，也幫助教師拓展了思路。在此之前，我也沒有想到依托直流電機可以設計出如此多的模型，可以提出如此多的問題解決方案。

STEM課程往往能夠給學生帶來快樂，讓學生增加自信。在制作過程中的苦與樂也只有指導教師最為清楚，當學生完成項目制作獲得成功的時候，教師要及時與學生進行分享，與他們一起歡呼、擊掌、擁抱。讓學生體會到他們不是一個人在奮斗，背后還有教師的支持與鼓勵。

綜上所述，學生無疑是STEM教育中的主體，教師的角色則是內(nèi)容的策劃者、技術的支持者和快樂的分享者。在STEM課程中，師生關系非常和諧，經(jīng)常可以看到在STEM課程中師生一起平等地討論問題，一起進行工程設計。通過STEM課程的實施，能夠更好地激發(fā)學生的學習熱情，而這種激發(fā)我認為是內(nèi)在的，可以讓學生能夠真正理解知識學習的意義。