區(qū)域推進(jìn)中小學(xué)STEM教育的思考與實(shí)踐

(南京市玄武區(qū)教師發(fā)展中心,江蘇 南京 210000)

STEM教育在我國基礎(chǔ)教育中得到了推行,各項(xiàng)研究成果不斷涌現(xiàn)。然而,如何加強(qiáng)對(duì)本土化STEM教育的政策支持？如何克服STEM教育散點(diǎn)式案例呈現(xiàn)的片面性,增強(qiáng)理性思考與操作要素的提煉？為解決這些實(shí)踐層面的問題,南京市玄武區(qū)自2014年開始,立足區(qū)域整體推進(jìn)STEM教育,逐漸摸索出了一條“完善推進(jìn)機(jī)制、建構(gòu)課程體系、強(qiáng)化資源建設(shè)”的玄武STEM教育實(shí)施路徑。

1 區(qū)域統(tǒng)籌,完善STEM教育的推進(jìn)機(jī)制

為有效解決STEM教育缺乏系統(tǒng)設(shè)計(jì)、有序推進(jìn)的問題,玄武區(qū)從管理組織、政策支持及推進(jìn)機(jī)制等方面頂層設(shè)計(jì)STEM教育推進(jìn)計(jì)劃,確保了STEM教育組織健全、責(zé)任明確、良性運(yùn)作。

1.1 構(gòu)建STEM教育“行政牽頭,一主兩翼,四位一體”的管理組織

“行政牽頭”即STEM教育由區(qū)教育局統(tǒng)籌負(fù)責(zé)，區(qū)教育局局長直接牽頭,分管副局長全面負(fù)責(zé),設(shè)立相應(yīng)職能科室,把握方向,整體規(guī)劃。

“一主兩翼”即以學(xué)校為STEM教育的主體,以區(qū)教師發(fā)展中心、區(qū)少年宮為專業(yè)支持的“兩翼”,助力STEM推進(jìn)工作。區(qū)教師發(fā)展中心形成以小學(xué)科學(xué)教研員、中學(xué)物理教研員為主,信息技術(shù)、小學(xué)綜合實(shí)踐、中學(xué)化學(xué)、中學(xué)通用技術(shù)等教研員為輔的專業(yè)引領(lǐng)隊(duì)伍,區(qū)少年宮設(shè)專業(yè)教師兩名,分別為少年宮主任、科技總輔導(dǎo)員?！皟梢怼焙狭?具體負(fù)責(zé)課程建設(shè)、教師培養(yǎng)、評(píng)價(jià)改革的指導(dǎo)與實(shí)施；全區(qū)各學(xué)校作為STEM教育實(shí)施主體,各實(shí)驗(yàn)校均有校級(jí)領(lǐng)導(dǎo)主抓STEM教育推進(jìn)工作。

“四位一體”即將STEM教育的試點(diǎn)研究、師資培訓(xùn)、技術(shù)支持和成果推廣作為一個(gè)有機(jī)整體推進(jìn),強(qiáng)調(diào)邊研究、邊實(shí)踐,強(qiáng)調(diào)有成果及時(shí)提煉、總結(jié),加強(qiáng)推廣、運(yùn)用。

1.2 出臺(tái)STEM教育“整體規(guī)劃、專項(xiàng)支持”的區(qū)域政策

“整體規(guī)劃”即將STEM教育納入《玄武區(qū)教育事業(yè)”十三五”發(fā)展規(guī)劃》,從政府層面長遠(yuǎn)規(guī)劃STEM教育的發(fā)展目標(biāo)、學(xué)校試點(diǎn)、師資力量、軟硬件建設(shè)、資金配備等,并將STEM教育分階段寫入全區(qū)年度教育工作計(jì)劃。

“專項(xiàng)支持”即針對(duì)STEM教育中可能存在的諸多問題,深入開展全區(qū)各中小學(xué)推進(jìn)STEM教育的基本現(xiàn)狀調(diào)研,在此基礎(chǔ)上,出臺(tái)《玄武區(qū)中小學(xué)STEM教育實(shí)施指導(dǎo)意見》、《玄武區(qū)青少年科技創(chuàng)新區(qū)長獎(jiǎng)實(shí)施方案》等相關(guān)文件,確保STEM教育有效推行。

2 明確重點(diǎn),建構(gòu)STEM教育的課程體系

通常推進(jìn)STEM教育從相關(guān)學(xué)科案例研發(fā)入手,玄武區(qū)也不例外,同時(shí)還強(qiáng)調(diào)STEM教育的“課程意識(shí)”和“整體建構(gòu)”,即要從STEM教育的課程價(jià)值(強(qiáng)調(diào)能力立意)、課程框架(強(qiáng)調(diào)相對(duì)靈活性)、課程實(shí)施路徑(強(qiáng)調(diào)可操作性)、課程案例研發(fā)(強(qiáng)調(diào)原創(chuàng)性)、課程資源建設(shè)(強(qiáng)調(diào)資料多樣性)、課程評(píng)價(jià)改革(強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)目標(biāo))等方面進(jìn)行系統(tǒng)思考與研究,形成玄武區(qū)域推進(jìn)STEM教育的基本課程框架。

2.1 明晰STEM教育課程價(jià)值

項(xiàng)目核心組廣泛查閱文獻(xiàn),抽樣開展了“我理解的STEM教育”的調(diào)研,最終達(dá)成對(duì)STEM教育的共識(shí):STEM教育不是簡單的四個(gè)領(lǐng)域疊加,其本質(zhì)上是一種面向真實(shí)問題的跨學(xué)科融合式的項(xiàng)目學(xué)習(xí)樣態(tài)。因此,與傳統(tǒng)教學(xué)相比,STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式要強(qiáng)調(diào)“學(xué)生中心”“直接經(jīng)驗(yàn)獲得”“問題解決開放”“創(chuàng)新能力立意”四個(gè)特征。

將上述特征納入《玄武區(qū)中小學(xué)STEM教育實(shí)施指導(dǎo)意見》,據(jù)此組織多輪培訓(xùn),清晰了教師們對(duì)STEM教育的認(rèn)識(shí):興趣是驅(qū)動(dòng),項(xiàng)目是組織形式,學(xué)科知識(shí)是解決任務(wù)的基礎(chǔ),素養(yǎng)與能力的培養(yǎng)是關(guān)鍵與目標(biāo)。

2.2 建構(gòu)STEM教育課程框架

經(jīng)過近四年的實(shí)踐研究,玄武區(qū)在區(qū)域布局基礎(chǔ)上,各學(xué)校結(jié)合師資、課時(shí)等實(shí)際情況,充分挖掘STEM教育融合性特征,開發(fā)了可行有效的課程類型。

(1) 校內(nèi)嵌入型。以學(xué)科知識(shí)導(dǎo)向的跨學(xué)科主題式學(xué)習(xí),以某一學(xué)科課時(shí)(如小學(xué)科學(xué)課)為主要實(shí)施時(shí)間,以某一學(xué)科教師為主體實(shí)施教師、其余相關(guān)學(xué)科教師為輔助的隊(duì)伍保障。

(2) 校內(nèi)融通型。以兒童生活經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向的跨學(xué)科主題式學(xué)習(xí),以綜合性課時(shí)(綜合實(shí)踐活動(dòng)課、社團(tuán)活動(dòng)課)為主要實(shí)施時(shí)間,以學(xué)生生活主題為主要課程內(nèi)容,以綜合型教師為主要實(shí)施團(tuán)隊(duì)。

(3) 校外預(yù)約型。以區(qū)域STEM教育資源中心(玄武區(qū)少年宮)為課程主要實(shí)施基地,學(xué)校向資源中心預(yù)約課程內(nèi)容,以預(yù)約校及資源中心教師互助教學(xué)為主要實(shí)施方法，實(shí)施校內(nèi)外一體化。

(4) 校外公益型。以區(qū)域資源中心(少年宮)為實(shí)施主體,以課程網(wǎng)絡(luò)公示、網(wǎng)絡(luò)選課報(bào)名為主要實(shí)施方式的校外補(bǔ)充實(shí)施類型。

結(jié)合國家課程,將學(xué)校的創(chuàng)客教育、科技教育、課程基地建設(shè)等有效統(tǒng)籌,逐步形成跨學(xué)科、跨學(xué)段、打通課內(nèi)外、打通校內(nèi)外的區(qū)域連貫課程群。

2.3 研發(fā)STEM教育原創(chuàng)案例

玄武區(qū)STEM教育的推進(jìn)以“普及與提高相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、相關(guān)學(xué)科重組打通相結(jié)合”為指導(dǎo)原則,努力踐行三個(gè)堅(jiān)持:堅(jiān)持以學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)、以學(xué)校地域特色為出發(fā)點(diǎn),開發(fā)符合學(xué)生特點(diǎn)的真實(shí)問題情境；堅(jiān)持以開放創(chuàng)新為理念,開發(fā)科學(xué)、工程技術(shù)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)、社會(huì)歷史等知識(shí)融入其中的多樣化課程資源；堅(jiān)持面向全體學(xué)生開發(fā)合適的、為不同潛質(zhì)不同水平不同興趣學(xué)生的發(fā)展提供個(gè)性化學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。其中尤其強(qiáng)調(diào)“原創(chuàng)性”,在項(xiàng)目組編寫的《促進(jìn)融合的學(xué)習(xí)——小學(xué)STEM教育案例》一書中,呈現(xiàn)了玄武STEM團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)的、并經(jīng)過反復(fù)檢驗(yàn)的8個(gè)案例。

圖1

2.4 形成STEM教育實(shí)施流程

我們基于實(shí)踐,吸收并借鑒工程設(shè)計(jì)流程,嘗試歸納了一個(gè)STEM課程實(shí)施流程(如圖1)。

2.5 改革STEM教育評(píng)價(jià)方式

項(xiàng)目研究小組學(xué)習(xí)了國際認(rèn)可的PISA科學(xué)素養(yǎng)測評(píng)相關(guān)文獻(xiàn),確立了“玄武區(qū)小學(xué)科學(xué)核心能力指標(biāo)體系”,并進(jìn)行了水平劃分。嘗試開發(fā)了“任務(wù)單”測評(píng)工具,由真實(shí)任務(wù)情境作為測評(píng)背景、每一題對(duì)應(yīng)至少一個(gè)指標(biāo)體系、每一個(gè)選項(xiàng)對(duì)應(yīng)指標(biāo)體系的某一個(gè)水平層級(jí)。

3 提供保障,縱橫聯(lián)通建設(shè)STEM教育資源

要有效推進(jìn)STEM課程,亟需建設(shè)高層次、深內(nèi)涵、重融合的軟硬件資源,“軟資源”主要指專業(yè)的STEM教育者,“硬資源”則是為實(shí)施STEM教育所需的場館及配套。玄武區(qū)的資源建設(shè)秉承“學(xué)生在學(xué)習(xí)中央”的理念,主要從“人”和“場”兩方面來考慮,力求為學(xué)生的學(xué)習(xí)、發(fā)展提供最大的助力。

3.1 培養(yǎng)專業(yè)的STEM教育工作者

教師是STEM教育的實(shí)施者,其教育思想、專業(yè)水平及自身STEM素養(yǎng)是STEM教育工作的根本保證,直接關(guān)系到STEM教育的成效。

3.1.1 鍛造STEM教育專業(yè)共同體

我們著重從以下三個(gè)方面著力打造一支STEM教育專業(yè)共同體。

(1) 教師為研究主體。以小學(xué)科學(xué)教師、中學(xué)物理教師為主,以信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、勞技、通用技術(shù)等多學(xué)科教師參與的區(qū)域融通型研究共同體。他們來自一線,具有較為豐富的學(xué)科背景知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),是區(qū)域?qū)嵤╉?xiàng)目的主力軍。

(2) 教研員全程跟進(jìn)。區(qū)教師發(fā)展中心的小學(xué)科學(xué)、中學(xué)物理、信息技術(shù)、綜合實(shí)踐、通用技術(shù)等多學(xué)科教研員全程跟進(jìn),深度參與,使得團(tuán)隊(duì)的研究方向和目標(biāo)更加明晰。

(3) 多元化專家支持。區(qū)域組建了STEM教育專家團(tuán)隊(duì),他們中有大學(xué)教授、創(chuàng)客俱樂部的專業(yè)玩家、豐富經(jīng)驗(yàn)的教育專家、大學(xué)生志愿者,他們的加入使得玄武STEM教育的推進(jìn)更科學(xué)、更專業(yè)、更高位。

3.1.2 建設(shè)STEM教育研訓(xùn)工作坊

我們探索構(gòu)建了“實(shí)踐性在場學(xué)習(xí)”的研訓(xùn)工作坊,在培訓(xùn)中對(duì)教師進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換,讓教師以學(xué)生的身份參與到真實(shí)的STEM活動(dòng)中去,感受學(xué)生的所見所思,從而用真實(shí)的體驗(yàn)與反思形成對(duì)STEM學(xué)習(xí)本質(zhì)與科學(xué)課教學(xué)研究的理解與提升，這一研訓(xùn)方式在以下三個(gè)方面取得了成效。

(1) 研訓(xùn)工作坊形式內(nèi)容的改變,為教師的專業(yè)發(fā)展提供了可能性。例如:“紙飛機(jī)的飛行”“一張A4紙的威力”等有趣的工程實(shí)踐挑戰(zhàn)賽出現(xiàn)在了STEM教師培訓(xùn)中。教師需要轉(zhuǎn)換角色,像工程師一樣經(jīng)歷解決任務(wù)的全過程：分析任務(wù)—初步測試—?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)—制作并測試—迭代—完成工程報(bào)告書—進(jìn)行比賽—大組交流等。

(2) 研訓(xùn)工作坊場域的改變,為教師的專業(yè)發(fā)展開辟了一個(gè)新天地。研訓(xùn)坊可以是在STEM學(xué)習(xí)專題研訓(xùn)中,圍繞真實(shí)的課堂場景,進(jìn)行案例的分析與改進(jìn)；可以安排在校外合作支持單位,例如在米立方創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)室,與專家及技術(shù)人員的對(duì)話、現(xiàn)場的觀摩讓大家深受啟發(fā)；還可以活躍在區(qū)域資源中心(少年宮),老師們?cè)谀竟し焕飳W(xué)習(xí)刻、磨、切割,廚房中學(xué)習(xí)配比、烘焙……

研訓(xùn)工作坊關(guān)注個(gè)性化服務(wù),為教師的專業(yè)發(fā)展積極性注入活力。區(qū)域還打造了玄武STEM教育教師發(fā)展“云平臺(tái)”?！霸破脚_(tái)”上開設(shè)“研訓(xùn)菜單”,涉及STEM教育理論、工程技術(shù)普及、教學(xué)案例剖析、課程評(píng)價(jià)等。教師根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求,在網(wǎng)絡(luò)上完成學(xué)習(xí)任務(wù)。不同學(xué)科、不同水平的教師,根據(jù)需要自選課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

3.2 構(gòu)建全覆蓋的STEM學(xué)習(xí)場地

根據(jù)區(qū)域STEM教育的4個(gè)不同類型,積極尋找、建設(shè)適合STEM項(xiàng)目開展、支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)和發(fā)展的場地,配置先進(jìn)的STEM課程設(shè)備,建設(shè)區(qū)域STEM教育資源中心,從硬件上保障STEM課程的順利開展。

(1) 以學(xué)校為中心,建立STEM學(xué)習(xí)專用教室。玄武區(qū)改建或增建了STEM專用教室,陸續(xù)引進(jìn)了各種先進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,建設(shè)了機(jī)器人教室、創(chuàng)客中心等。例如玄武高級(jí)中學(xué)建設(shè)的STEM教室、南師附小建立的“愛創(chuàng)客”活動(dòng)中心、長江路小學(xué)的“我是小小化學(xué)家”活動(dòng)室、十三中的“創(chuàng)客技術(shù)專用教室”等。這些學(xué)校的STEM硬件建設(shè),為學(xué)生校內(nèi)時(shí)間的STEM學(xué)習(xí)提供了資源平臺(tái)。

(2) 以區(qū)少年宮為中心,建立STEM教育區(qū)域資源中心。中心設(shè)有四間主題不同的資源教室：木工坊、烘焙間、3D打印室和開放式主題活動(dòng)室，開發(fā)了三大類近二十個(gè)系列課程。圍繞“預(yù)約、公益、服務(wù)”三個(gè)理念,定期開放服務(wù)于學(xué)校,學(xué)?；?qū)W生可通過網(wǎng)絡(luò)選課、自由約課、個(gè)別化定制等不同形式開展校內(nèi)外銜接的STEM學(xué)習(xí)。

4 成果與反思

玄武區(qū)在近4年的區(qū)域STEM課程建設(shè)研究和實(shí)踐中取得了一定的成效。

(1) 形成STEM研究物化成果。隨著STEM教育在玄武區(qū)的深入推進(jìn),將全區(qū)教育改革又推向一個(gè)新的高度,出版了《促進(jìn)融合的學(xué)習(xí)——小學(xué)STEM教育案例》一書,這本以區(qū)域?yàn)閱挝煌七M(jìn)STEM教育的實(shí)踐類物化成果得到了專家、同行高度評(píng)價(jià)。

(2) 獲批8所STEM項(xiàng)目校。經(jīng)過近3年的研究與實(shí)踐,在原創(chuàng)STEM課程落地的過程中,也造就了一批有思想的專業(yè)教師。繼2016年玄武區(qū)獲批2所江蘇省首批STEM實(shí)驗(yàn)校后,今年又有6所學(xué)校獲得這一榮譽(yù),以這8所學(xué)校為龍頭,引領(lǐng)更多學(xué)校的STEM課程實(shí)踐。

(3) 服務(wù)學(xué)生能力發(fā)展。近4年,玄武區(qū)有近70件科技創(chuàng)新作品在省級(jí)科技創(chuàng)新大賽中獲獎(jiǎng),其中一等獎(jiǎng)作品近20件。在2017年第28屆江蘇省青少年科技創(chuàng)新大賽中,來自南京師范大學(xué)附屬小學(xué)學(xué)生發(fā)明的“可全向移動(dòng)的智能感知垃圾桶”獲得了江蘇省人民政府青少年科技創(chuàng)新培源獎(jiǎng)。在江蘇省及全國少年科學(xué)院小院士評(píng)比活動(dòng)中,玄武每年都能走出10多位省、全國小院士。玄武高級(jí)中學(xué)(太平門校區(qū))通過開發(fā)機(jī)器人項(xiàng)目課程,為學(xué)生提供海外就學(xué)路徑,2017年兩位同學(xué)憑借FIRST科技挑戰(zhàn)賽中國總決賽暨國際邀請(qǐng)賽的好成績,直接被國外名校錄取。

當(dāng)前,玄武區(qū)STEM教育雖然取得一定的成果,但也還存在一定問題，比如學(xué)校開展STEM教育的經(jīng)費(fèi)保障、研究團(tuán)隊(duì)師資隊(duì)伍的穩(wěn)定及績效考核、如何擴(kuò)大已有STEM研究成果的影響力等。還需要在建立長效的保障機(jī)制、健全社會(huì)聯(lián)動(dòng)機(jī)制等方面做進(jìn)一步探索。