香港中小學STEM教育的觀察與啟示

劉崎

當今世界正處于新一輪科技與產業(yè)革命的孕育期，科技創(chuàng)新對社會的引領作用愈加凸顯，經(jīng)濟轉型對新型人才的需求與日俱增，培養(yǎng)一大批拔尖創(chuàng)新人才和高水平技能人才，已經(jīng)成為未來教育改革的重要議題。在這種大背景下，倡導多學科融合、注重創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)的STEM教育引起全世界教育界的廣泛關注。香港教育一貫以“融合與創(chuàng)新”相結合，近年來政府、教育部門以及學校高度重視STEM教育，大力推動STEM教育的開展，以期培養(yǎng)具備科學、技術、工程與數(shù)學素養(yǎng)的全面發(fā)展型人才。

一、香港中小學STEM 教育的觀察

2019年6月，筆者跟隨廣東省新一輪“百千萬人才培養(yǎng)工程”赴港名師團對香港基礎教育進行學習與交流。在這期間，我們對香港仁濟醫(yī)院林百欣中學、英華書院、香港德望學校等多間中小學進行走訪和觀摩。這些學校雖辦學體制不一，但均有高質量的軟件資源和硬件設備，建立了常態(tài)化STEM實驗室。香港仁濟醫(yī)院林百欣中學就是一所在STEM教育方面頗有建樹的學校。學校創(chuàng)辦了“創(chuàng)意學會”，編寫了《創(chuàng)意創(chuàng)未來》的校本課程教材，成立了STEM教育小組，積極開發(fā)多元學習活動、加強跨學科協(xié)作，培養(yǎng)學生的創(chuàng)意潛能、應用能力和社交能力，創(chuàng)辦了“香港學生創(chuàng)新發(fā)明大賽”，并擴展為國際比賽，讓學生開闊視野、體驗不同文化、豐富人生閱歷，提升學生的國際公民意識。近三年，該校學生走遍廣州市、港澳臺地區(qū)及印度尼西亞、韓國、美國等國，獲取國際創(chuàng)意發(fā)明的獎項共160多個。副校長劉世蒼推動的“一生一發(fā)明”項目獲得2018年基礎教育國家級教學成果二等獎。

深入課堂參觀，與學校教師交流，讓我們對香港中小學STEM教育有了進一步的認識和了解。然而，全港有一千多間中小學，對于多數(shù)還不具備實力和能力開設STEM課程的學校，教育局是如何發(fā)揮作用，提供實際支持的呢？帶著這個疑問，我們走進香港教育局內設的STEM教育中心。

該中心的負責人介紹，中心定期為教師舉辦工作坊，以及為學生舉辦不同類型的STEM學習活動，也聯(lián)系有意發(fā)展或優(yōu)化STEM教育的學校，組成支援網(wǎng)絡，透過工作坊、分享會及到校支援，協(xié)助學校策劃及開展校本STEM教育計劃。中心提供創(chuàng)客空間、教師專業(yè)發(fā)展課程、學生學習活動等支持服務，定期為相關校領導舉辦有關STEM教育規(guī)劃和實施的課程，為教師舉辦有關使用STEM教育中常用設備和工具（如3D打印機和激光切割機等）的課程。

最令我們感興趣的是中心內的創(chuàng)客空間，分為四個區(qū)域，分別是創(chuàng)意討論區(qū)、數(shù)碼設計區(qū)、數(shù)控制造區(qū)和設計實踐區(qū)。中心配備了較先進的設備和工具，可供教師安排有關STEM教育的課堂，以及讓學生進行相關的研習。中心提供一個創(chuàng)客空間供教師開展STEM課堂，并讓學生制作相關習作，有興趣使用創(chuàng)客空間的學校只需提前與中心預約。中心還定期為中小學生舉辦多樣化的學習活動，例如2019年7月舉辦了全港“模型飛船創(chuàng)作大賽”，這是香港STEM教育的一大盛事。

二、香港中小學STEM 教育的活動案例

案例1：太陽能煮食爐（見圖1）

香港仁濟醫(yī)院林百欣中學推行“一生一發(fā)明”項目，培養(yǎng)學生的創(chuàng)意思維，讓每個學生都能擁有自己的發(fā)明。一些學生關注到地球的溫室效應越來越嚴重，能源漸漸缺少，他們設想制作一個簡單的“太陽能煮食爐”，既能夠節(jié)省能源，也能夠輕松烹調美味的料理。實踐過程是：先制作若干大小相同的太陽能反射板，利用射燈模仿太陽，改變反射太陽能板的數(shù)量，例如由4塊到5塊再到8塊等，每次量度中心容器的水溫，找出太陽能反射板的數(shù)量與溫度的關系。然后，把容器包上不同顏色的玻璃紙，測試不同顏色對提升溫度的關系。最后，找出效能最高的。這項發(fā)明融合了物理、數(shù)學和通識學科，包含課堂學習和課外實踐，鼓勵學生以構思及制作為契機，在過程中發(fā)掘自我。

案例2：安全拐杖（見圖2）

香港德望學校是一所女子學校，學校結合女生的藝術特長，開展了STEAM教育。他們在初一的STEAM課程設計過程中，先讓學生自學、小組探討，然后以“同理心”為第一出發(fā)點，帶領學生走進社區(qū)，包括老人院等，了解不同社群的需求，發(fā)現(xiàn)問題，最后用智慧和技術做出解決方案，從而設計出很多令人滿意的成果。了解到老人家容易跌倒，他們設計了“安全拐杖”，蜂鳴器安裝在手柄旁邊，遇水通電就發(fā)聲，可以提早通知老人地面濕滑，避免跌倒。另外，在休息時間或在街上購物時，可以把東西掛在拐杖的手柄上，像是多了一只手幫助自己，老人使用更方便快捷。這個拐杖的表面由反光紙包住，具有反光效果，讓路上司機可以清楚地看見拿這個拐杖的人，防止車禍。

案例3：月球探測車（見圖3）

香港英華書院開展STEM教育的理念與實踐經(jīng)驗也給我們留下深刻的印象。伴隨“嫦娥四號”和“玉兔二號”首次在月球背面成功著陸，中國探月工程邁出了一大步。他們以“月球探測車”為主題設計STEM課程，用積木設計出月球車模型，探索不同結構的越障特點。他們首先組織學生學習交流，認識月球表面的環(huán)境情況，進而了解設計月球車的行走機制需要滿足哪些基本要求。接下來，通過圖片和視頻展示月球車、火星車以及生活中有類似需求車輛的圖片，討論某一種或幾種解決方案的機械結構。討論后，教師指導學生用積木搭建月球車結構。完成初步設計后，根據(jù)定義問題環(huán)節(jié)的測試要求，進一步檢測月球車是否符合檢測標準，鼓勵學生進一步討論和改進自己的設計方案等。

三、啟示

面對以主動、探索、體驗、創(chuàng)新為特征的STEM教育，我們內地中小學該做些什么？我認為首先要從觀念上接受創(chuàng)新的STEM教育理念，但要實現(xiàn)STEM教育真正落地，一要構建STEM系統(tǒng)課程，二要開發(fā)STEM教育資源，三要建設跨學科教師團隊。我們應抓住時代機遇，邁開推動STEM教育的步伐，借鑒其他國家和地區(qū)的經(jīng)驗，制定系統(tǒng)的課程標準，開發(fā)標準化的教材，將STEM教育真正在中小學中開展，培養(yǎng)具備發(fā)散思維、逆向思維、批判性思維以及跨學科綜合知識應用能力、創(chuàng)造力的綜合性人才。

責任編輯? ?魏文琦