STEM教育的本土化理解與創(chuàng)意實(shí)施

【摘 要】STEM教育作為一種舶來品，在推進(jìn)過程中教育工作者有必要對其進(jìn)行本土化理解，如不要過于強(qiáng)調(diào)邊界，不要一味強(qiáng)調(diào)科技，不要過于強(qiáng)調(diào)多學(xué)科，不要過多依賴機(jī)器人、3D打印等硬件。而其實(shí)施路徑則包括在學(xué)科教學(xué)中基于問題設(shè)計(jì)跨學(xué)科的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，對學(xué)校傳統(tǒng)活動與節(jié)日進(jìn)行深度設(shè)計(jì)，使用有效的STEM教學(xué)策略提升學(xué)生的STEM素養(yǎng)，運(yùn)用STEM理念改變課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)等。

【關(guān)鍵詞】STEM教育;背景與意義;現(xiàn)狀與問題;本土化理解與滲透

【中圖分類號】G521【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號】1005-6009（2020）01-0007-04

【作者簡介】萬偉，江蘇省教育科學(xué)研究院（南京，210013）基礎(chǔ)教育研究所副所長，副研究員，課程與教學(xué)論專業(yè)博士。

一、STEM教育的背景與意義

當(dāng)前，世界各國都掀起了一股教育改革的熱潮，比如芬蘭的實(shí)際場景主題教學(xué)，美國的STEM教育，還有其他國家的項(xiàng)目學(xué)習(xí)、主題教學(xué)、我國的綜合實(shí)踐活動課程等。雖然提法各不相同，側(cè)重點(diǎn)也有所區(qū)別，但都是對當(dāng)前社會發(fā)展和教育需求的一種回應(yīng)。

當(dāng)下，課程綜合化、生活化，關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新、實(shí)踐、合作等素養(yǎng);對教育中原有知識體系、課程體系的質(zhì)疑與變革等都是我們?yōu)檫m應(yīng)社會發(fā)展變化而做出的教育探索?，F(xiàn)在的分科教育系統(tǒng)是19世紀(jì)確立下來的，已經(jīng)使用了近兩百年。分科教育系統(tǒng)有其歷史貢獻(xiàn)，但我們更需要適合21世紀(jì)的教育體制。我們好像從來沒去懷疑分科教育有什么問題，但回頭想想，分科似乎并不是我們認(rèn)識世界最自然的方式。

在我國的分科教育中，存在著將知識與知識割裂，將知識與生活割裂，將知識的傳承與創(chuàng)新割裂，將人與人、部門與部門割裂的現(xiàn)象，大家關(guān)注的點(diǎn)越來越小，越來越局限，也因此學(xué)生學(xué)得越來越碎片化。STEM教育的核心意義在于打通、盤活和關(guān)聯(lián)。它的核心要素一是聚焦真實(shí)的問題，二是形成有創(chuàng)意的物化形態(tài)作品，三是強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)及工程等知識的融合及應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)科思維和跨學(xué)科系統(tǒng)性思維的培養(yǎng)。這三個(gè)要素如果只有一是課題研究，一二都有是項(xiàng)目設(shè)計(jì)，一二三都有是STEM;如果一二三都有了，解決問題的過程中還涉及其他學(xué)科的知識，便稱之為STEAM或STEM+，實(shí)際上，這就是綜合實(shí)踐活動課程。所以STEM不是一個(gè)全新的理念，它是與其他概念緊密相連的。

二、STEM教育的實(shí)施現(xiàn)狀與問題分析

1.STEM教育實(shí)施現(xiàn)狀。

目前，世界各國高度重視STEM教育，德國將STEM教育與終身教育結(jié)合起來，創(chuàng)造了一種可持續(xù)發(fā)展的STEM教育。英國獨(dú)具特色的教育體系對STEM教育的發(fā)展起到了巨大的推動作用，同時(shí)實(shí)施了國家科學(xué)工程大賽、STEMNET等諸多扶持項(xiàng)目。美國更是把STEM教育上升到了國家教育戰(zhàn)略的高度。

近年來，我國也高度重視STEM教育，中國教育科學(xué)研究院于2017年成立了STEM教育研究中心，并發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，各省市也紛紛致力于推進(jìn)和研究STEM教育。為推進(jìn)STEM教育在江蘇的規(guī)范化實(shí)施，江蘇省教育科學(xué)研究院和江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會在全省設(shè)立了269所STEM項(xiàng)目學(xué)校，同時(shí)組織專業(yè)團(tuán)隊(duì)，研制了從幼兒園到高中一體化的《江蘇省基礎(chǔ)教育STEM課程指導(dǎo)綱要》，開發(fā)了從幼兒園到高中的系列STEM課程資源，舉辦了一系列教師培訓(xùn)活動，全面推進(jìn)STEM教育。

2.存在的問題。

盡管如此，總體來說STEM教育還是推進(jìn)艱難。教師反映的最大困難是“學(xué)校STEM課程師資不足”，其次是“學(xué)校的重視度不夠”“資金、硬件及軟件等配置缺乏”。大多數(shù)教師對STEM教育的理念還不是很理解，不知道怎么在學(xué)科教學(xué)（如語文）中滲透STEM教育?？偟膩碚f，幼兒園的STEM充滿生活氣息，小學(xué)初中高中競賽氣息特別濃，大多數(shù)學(xué)校把部分學(xué)生參加的科創(chuàng)比賽、科技小發(fā)明等同于STEM，普及的內(nèi)容少，作為一種思維方式、解決問題的方式，在教育中的滲透還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

此外，STEM課程是強(qiáng)調(diào)探究、設(shè)計(jì)和創(chuàng)造的實(shí)踐性課程，但是在課程實(shí)施的過程中往往呈現(xiàn)出來的是實(shí)踐有余，探究和設(shè)計(jì)不足，很多課程實(shí)施者不關(guān)注課程活動本身的頂層設(shè)計(jì)，不關(guān)注學(xué)生設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)，只關(guān)注動手操作的過程和最終產(chǎn)品的呈現(xiàn)，做法急功近利，與課程目標(biāo)相背離。

3.原因分析。

第一，制度與組織機(jī)構(gòu)沒有改變。分科教育的制度和組織機(jī)構(gòu)仍然是主流。教師的職前教育是分科的，職后工作也以分科為主。教師的專業(yè)背景、工作內(nèi)容、職稱評審、評價(jià)考核等都是分科的。STEM教育的實(shí)施要統(tǒng)整各學(xué)科、各部門的力量，沒有校長的支持很難。

第二，教師的能力不足。STEM教育的核心是科技。在我國的中小學(xué)教育中，科學(xué)技術(shù)類課程雖占比不小，但我們不重視。小學(xué)的很多科學(xué)教師都是語文教師、道德與法治教師兼的，何談專業(yè)性？初中、高中考什么就教什么，數(shù)理化生等學(xué)科的教學(xué)過度關(guān)注知識傳授和刷題訓(xùn)練，學(xué)科的生活化、學(xué)科知識的實(shí)際應(yīng)用都很難做到，何談STEM教育？

在我國，STEM教育的師資很是稀缺，一般來說，集科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等知識于一身的人，不太可能到小學(xué)或者中學(xué)去當(dāng)一個(gè)教育工作者，且即使有這樣的教師，各方面待遇也跟不上，很難鼓勵(lì)教師在這方面有所創(chuàng)新。

第三，學(xué)校缺乏課程開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。STEM教育的開展，離不開硬件設(shè)備的投入，但更重要的是課程建設(shè)。目前大部分學(xué)校沒有完整的STEM課程體系及教材，很多學(xué)校即使有一套裝備，但缺乏課程，教師還是不知道怎么上課。

三、STEM教育的本土化理解

基于以上問題，我們認(rèn)為，對STEM教育要有自己的本土化理解，在這樣的國情下，在這樣的教育狀況下，不能過于理想化。那么在現(xiàn)階段，我們該怎樣去理解和實(shí)施STEM教育呢？

1.不要過于強(qiáng)調(diào)邊界。

STEM教育、創(chuàng)客教育、綜合實(shí)踐活動課程、主題課程、統(tǒng)整課程、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等既有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，又有細(xì)微的區(qū)別，筆者建議不要過于強(qiáng)調(diào)邊界。這些課程及教學(xué)方式都是強(qiáng)調(diào)聯(lián)系的，都是面向完整的生活世界，解決實(shí)際問題的。實(shí)際上，以上的任何一項(xiàng)我們都做得不夠好，而任何一項(xiàng)都是很有意義的，所以，我們應(yīng)模糊邊界、降低門檻，從而減輕教師的畏懼感和壓力。

2.不要一味強(qiáng)調(diào)科技。

雖然STEM教育的核心是科技，但不應(yīng)一味強(qiáng)調(diào)科技。STEM教育在國外的產(chǎn)生背景和我國是有區(qū)別的。美國開展STEM教育，是因?yàn)槊绹那嗌倌陮W(xué)習(xí)科技的人少，而關(guān)注社會性活動的人多，美國是從整個(gè)國家發(fā)展的角度來考慮的。對于中國學(xué)生來說，在基礎(chǔ)教育階段他們學(xué)習(xí)的科學(xué)方面內(nèi)容的比例是較大的，花的時(shí)間也是較多的，但學(xué)習(xí)方式不當(dāng)。所以，STEM教育對中國來講，學(xué)習(xí)方式的意義比內(nèi)容的意義更大。我們在推進(jìn)STEM教育的時(shí)候應(yīng)更加注意其對學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的意義。

另外，過于強(qiáng)調(diào)科技可能會讓其他學(xué)科的教師置身事外，這是我們不愿意看到的。在分科教學(xué)的大背景下，教師更多的還是立足于本學(xué)科，所以我們應(yīng)該更多地鼓勵(lì)教師以自己學(xué)科為基點(diǎn)，思考如何融合生活，解決問題，帶領(lǐng)學(xué)生系統(tǒng)地認(rèn)識和應(yīng)用學(xué)科知識。

3.不要過于強(qiáng)調(diào)多學(xué)科。

人們在分析一個(gè)活動案例是不是STEM的時(shí)候，喜歡一一對應(yīng)，有沒有科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，好像少了一個(gè)學(xué)科就不是STEM，筆者認(rèn)為這樣不妥。有的學(xué)校為了開展STEM教育，人為地將多個(gè)學(xué)科拼湊在一起，比如圍繞主題“水”，語文教師、科學(xué)教師、數(shù)學(xué)教師都來講，這樣的拼湊還是“水果沙拉”，沒有真正實(shí)現(xiàn)內(nèi)在的、深度的跨學(xué)科教學(xué)。學(xué)科知識的整合應(yīng)該基于真實(shí)的問題。

4.不要過多依賴機(jī)器人、3D打印等硬件設(shè)備。

很多學(xué)校一談到STEM教育，就是機(jī)器人、3D打印，好像沒有這些就不是STEM教育，有了這些就是STEM教育;還有的學(xué)校有畏難情緒，好像沒有高精尖的設(shè)備就做不了STEM教育。其實(shí)機(jī)器人、3D打印只是在STEM教育中偶爾用到的硬件。相比較而言，STEM教育不需要多少高精尖的硬件設(shè)備，我們更缺乏的是軟件，在STEM教育中更應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的軟技能。

一是提出問題的技能。建議在STEM教室里專門建一面墻，大家頭腦風(fēng)暴，每個(gè)小組運(yùn)用思維導(dǎo)圖、便利貼等發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。

二是充分討論、爭議和思考的技能。圍繞問題分析、思考、碰撞的能力，也是學(xué)生所缺少的。

三是演講和發(fā)布研究成果的技能。在STEM教育中，學(xué)生的作業(yè)分享很有儀式感，學(xué)生像科學(xué)家一樣介紹自己的研究成果。在此過程中，學(xué)生的口頭表達(dá)、邏輯思維等能力能得到提升。

四是轉(zhuǎn)化技能。STEM中所有的知識都是通過工程來串聯(lián)的，所謂工程，就是科學(xué)理論應(yīng)用到具體工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門中的總稱，它是溝通知識與現(xiàn)實(shí)生活的橋梁。懷特海在《教育的目的》一書中說：學(xué)生要學(xué)習(xí)有活力的知識。筆者認(rèn)為，這些有活力的知識應(yīng)該是能夠生長的知識，能轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的知識。怎樣把學(xué)科中學(xué)習(xí)到的知識靈活運(yùn)用于真實(shí)的問題情境中，這是學(xué)生最核心的軟技能。

如果某活動對培養(yǎng)學(xué)生的這些軟技能有重要價(jià)值，筆者覺得這就是很好的STEM活動。

四、STEM理念如何滲透于日常教育活動中

1.在學(xué)科教學(xué)中進(jìn)行跨學(xué)科的項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)其實(shí)也是STEM教育的核心，筆者認(rèn)為，學(xué)科教師運(yùn)用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式來開展教學(xué)活動是有價(jià)值的。比如學(xué)科教學(xué)中的概念性知識、策略性知識、教學(xué)中的實(shí)際問題，都很適合進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)。筆者曾給某學(xué)校做過一次示范。蘇教版《數(shù)學(xué)》六下中有一個(gè)內(nèi)容是教學(xué)生辨識方位，結(jié)合很多學(xué)生沒有辦法把該知識應(yīng)用到生活中去的問題，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)讓學(xué)生繪制校園平面圖的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。在項(xiàng)目中，學(xué)生要將學(xué)到的概念性知識真正用起來，還要用到現(xiàn)代技術(shù)手段，體現(xiàn)創(chuàng)意，這就是一個(gè)有STEM意味的活動。再比如：在語文口語交際活動中有要求學(xué)生閱讀《三國演義》的內(nèi)容，針對學(xué)生閱讀興趣不足的現(xiàn)狀，筆者建議教師設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動“《三國演義》百家講壇”，讓學(xué)生用個(gè)性化的方式表達(dá)對《三國演義》的理解。學(xué)生有的做PPT，有的做微電影，有的表演小品，這些個(gè)性化表達(dá)的背后是學(xué)生對名著的深入閱讀。這樣的活動既立足學(xué)科，又超越學(xué)科，筆者覺得這很好地體現(xiàn)了STEM理念。

2.學(xué)校傳統(tǒng)活動與節(jié)日的深度設(shè)計(jì)。

我們還可以利用STEM理念對學(xué)校傳統(tǒng)的節(jié)日、常規(guī)活動、校本課程等進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如：有學(xué)校的活動主題是二十四節(jié)氣，以前的活動就是圍繞主題找一些資料，學(xué)生介紹介紹，最多設(shè)計(jì)一些體驗(yàn)活動。如果運(yùn)用STEM理念來進(jìn)行設(shè)計(jì)，就可以首先設(shè)計(jì)三個(gè)真實(shí)的驅(qū)動問題，什么是二十四節(jié)氣？為什么會有二十四節(jié)氣？二十四節(jié)氣現(xiàn)在還有用嗎？然后設(shè)計(jì)三個(gè)調(diào)查與研究活動：“二十四節(jié)氣名字的由來活動”“二十四節(jié)氣之農(nóng)諺活動”“二十四節(jié)氣之民俗活動”。第三個(gè)環(huán)節(jié)是創(chuàng)意與物化，也是三個(gè)活動：“二十四節(jié)氣書簽制作”“二十四節(jié)氣美食制作”“創(chuàng)意設(shè)計(jì)二十四節(jié)氣養(yǎng)生產(chǎn)品”。最后是展示與評價(jià)、拓展與運(yùn)用。通過這樣的改造，活動更有深度，學(xué)生動手的機(jī)會多了，多學(xué)科知識也能在活動中得以綜合運(yùn)用。

3.使用STEM教學(xué)策略提升學(xué)生STEM素養(yǎng)。

美國學(xué)者丹尼爾斯和海德等人針對美國科學(xué)和數(shù)學(xué)教師實(shí)施STEM課程教學(xué)提出了10條教學(xué)策略，分別是：（1）運(yùn)用教具和動手學(xué)習(xí)。（2）合作學(xué)習(xí)。（3）討論和探究。（4）提問和推測。（5）運(yùn)用思維修正。（6）形成反饋和問題解決的紙質(zhì)報(bào)告。（7）運(yùn)用問題解決方式。（8）整合技術(shù)。（9）教師作為促進(jìn)者。（10）在教學(xué)中運(yùn)用評價(jià)。他們通過研究發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)中理科教師靈活運(yùn)用上述策略，不僅能提升教學(xué)效果，還能提升學(xué)生在STEM方面的學(xué)術(shù)成就，而這些策略我們也可以在平時(shí)的教學(xué)中靈活運(yùn)用。

4.運(yùn)用STEM理念改變課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要采用凱洛夫五段教學(xué)法，即復(fù)習(xí)舊知、導(dǎo)入新課、傳授新知、鞏固練習(xí)、布置作業(yè)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，知識是主線。如果用STEM理念來設(shè)計(jì)教學(xué)的話，問題解決就是課堂教學(xué)的主線。首先課堂教學(xué)中學(xué)生面臨的問題是什么;圍繞問題解決，可以設(shè)計(jì)哪些探究、合作、實(shí)踐的活動;在這些活動中學(xué)生可能要用到哪些學(xué)科內(nèi)或?qū)W科外的知識？需要運(yùn)用哪些認(rèn)知策略和學(xué)習(xí)方法、研究方法;學(xué)生用什么方式來表達(dá)、呈現(xiàn)、展示問題探究的結(jié)果;根據(jù)學(xué)生的表達(dá)，師生怎樣幫助他進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識內(nèi)化、素養(yǎng)提升。這樣的教學(xué)肯定會呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)教學(xué)不一樣的精彩。

通過以上四個(gè)途徑，每一位教師都能在日常教學(xué)中滲透和體現(xiàn)STEM教育的理念。