美國(guó)馬里蘭州STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)述評(píng)

宋怡

近年來(lái)，推進(jìn)STEM教育逐步成為各國(guó)科學(xué)教育改革的重要舉措，美國(guó)的《K-12科學(xué)教育框架》（Framework for K-12 Science Education）、《州共同核心標(biāo)準(zhǔn)》（Common Core State Standards，CCSS）和《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（the Next Generation Science Standards，NGSS）等都成為STEM課程整合與落地的重要依據(jù)。美國(guó)《馬里蘭州STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》（下文簡(jiǎn)稱《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》）較為全面地給出了K-12各年級(jí)段STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)指導(dǎo)，解讀此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)我國(guó)STEM課程的教學(xué)具有一定的借鑒意義。

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》的開(kāi)發(fā)

2008年9月，美國(guó)馬里蘭州成立STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，召集多學(xué)科專家合作制訂STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將STEM教育定義為“一種整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的教與學(xué)的方法”，STEM教育的目標(biāo)是培養(yǎng)進(jìn)入高校深造的人才和21世紀(jì)勞動(dòng)力，確定了學(xué)生在K-12各年級(jí)段結(jié)束時(shí)應(yīng)該知道什么和能夠做什么，以此考核對(duì)STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的熟練度。直到2012年4月，馬里蘭州教育委員會(huì)接受并頒布了《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》，旨在通過(guò)界定學(xué)生應(yīng)達(dá)到的STEM學(xué)科知識(shí)與實(shí)踐能力來(lái)指導(dǎo)STEM教學(xué)，實(shí)踐主要包括參與探究、邏輯推理、合作與研究。

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》框架

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》包括7個(gè)維度的內(nèi)容，并據(jù)此設(shè)計(jì)STEM學(xué)習(xí)單元與課程，聚焦于回答復(fù)雜的問(wèn)題，調(diào)查全球性實(shí)踐，尋求真實(shí)世界問(wèn)題和挑戰(zhàn)的能力。在《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》的指導(dǎo)下，制訂各個(gè)維度的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

1.學(xué)習(xí)和應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的學(xué)科內(nèi)容

該項(xiàng)內(nèi)容包括：表達(dá)對(duì)STEM內(nèi)容的理解;將STEM內(nèi)容運(yùn)用于回答和解決復(fù)雜問(wèn)題?！氨磉_(dá)對(duì)STEM內(nèi)容的理解”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表1。

2.整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)內(nèi)容

該項(xiàng)內(nèi)容包括：分析STEM和其他學(xué)科之間存在的跨學(xué)科聯(lián)系;應(yīng)用整合的STEM內(nèi)容回答復(fù)雜問(wèn)題，調(diào)查全球性問(wèn)題，尋求真實(shí)世界問(wèn)題和挑戰(zhàn)的能力;讓學(xué)生意識(shí)到他們需要使用不同的內(nèi)容來(lái)處理現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題，并更深入地理解內(nèi)容之間的關(guān)系。“分析STEM和其他學(xué)科之間存在的跨學(xué)科聯(lián)系”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表2。

3.解釋和交流STEM信息

該項(xiàng)內(nèi)容包括：識(shí)別、分析和整合適當(dāng)?shù)腟TEM信息（如文本、圖像、音頻等）;應(yīng)用適當(dāng)?shù)膶I(yè)術(shù)語(yǔ)回答和討論STEM內(nèi)容;從事技術(shù)信息的批判性閱讀和寫(xiě)作;評(píng)估和整合復(fù)雜的信息源;建立基于證據(jù)的觀點(diǎn)或論點(diǎn);與他人有效、準(zhǔn)確地溝通;有策略的應(yīng)用技術(shù)。

“評(píng)估和整合復(fù)雜的信息源”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表3。學(xué)生要學(xué)會(huì)識(shí)別和分析數(shù)據(jù)來(lái)源，以獲得解決問(wèn)題、調(diào)查全球問(wèn)題所必需的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。評(píng)估所選擇信息的可靠性、有效性和準(zhǔn)確性，綜合收集的信息，學(xué)會(huì)形成對(duì)問(wèn)題挑戰(zhàn)的連貫理解。

4.參與探究

該項(xiàng)內(nèi)容包括：識(shí)別和定義復(fù)雜問(wèn)題;參與探究以改進(jìn)或開(kāi)發(fā)新的問(wèn)題解決方案，了解實(shí)證研究、專利、工程筆記、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、論文、觀察記錄以及會(huì)議記錄等典型的數(shù)據(jù)來(lái)源，了解教育背景、語(yǔ)言和文化視角等可能影響問(wèn)題理解的因素?！斑M(jìn)行研究以改進(jìn)問(wèn)題并開(kāi)發(fā)新的問(wèn)題解決方案”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表4。

5.參與邏輯推理

該項(xiàng)內(nèi)容包括：進(jìn)行批判性思考;推理、選擇和應(yīng)用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)方法;應(yīng)用STEM內(nèi)容構(gòu)建創(chuàng)新性的想法;分析全球問(wèn)題對(duì)地方、國(guó)家和國(guó)際層面的影響?！斑M(jìn)行批判性思考”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表5。

6.在STEM小組中開(kāi)展合作

該項(xiàng)內(nèi)容包括：識(shí)別、分析并扮演STEM特定主題的專家角色;與以STEM為重點(diǎn)的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)分享想法并合作;傾聽(tīng)并接受他人的觀點(diǎn)或論點(diǎn);改進(jìn)或發(fā)明能提高人類能力的新技術(shù)。

“傾聽(tīng)他人觀點(diǎn)”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表6。學(xué)生要學(xué)會(huì)傾聽(tīng)他人重要的、有效的信息，而不是順從他人的說(shuō)服技巧。一個(gè)人的想法可能會(huì)不完備，這時(shí)候需要大家的指點(diǎn)和引導(dǎo)，或許會(huì)有全新的思路。

7.恰當(dāng)應(yīng)用技術(shù)

該項(xiàng)內(nèi)容包括：識(shí)別和理解開(kāi)發(fā)問(wèn)題的解決方案或構(gòu)建復(fù)雜問(wèn)題的答案所需的技術(shù);分析技術(shù)的局限性、風(fēng)險(xiǎn)和影響;從事負(fù)責(zé)任、合乎道德的技術(shù)使用;分析與STEM團(tuán)隊(duì)目標(biāo)相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域存在的職業(yè)機(jī)會(huì)，要會(huì)分析技術(shù)的局限性、風(fēng)險(xiǎn)和影響。例如望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展如何促進(jìn)了我們對(duì)行星和太陽(yáng)系運(yùn)動(dòng)的理解，具有什么樣的歷史意義;火藥粉如何影響文化、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)政治等。“分析技術(shù)的局限性、風(fēng)險(xiǎn)和影響”學(xué)習(xí)目標(biāo)見(jiàn)表7。

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》的特點(diǎn)

1.指導(dǎo)性突出

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》的每個(gè)實(shí)踐部分是對(duì)學(xué)生某一方面應(yīng)該具備的基本技能和知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)的描述，規(guī)范地指出學(xué)生在該階段應(yīng)該具備的能力，描述了學(xué)生如何回答復(fù)雜問(wèn)題、調(diào)查全球性實(shí)踐、尋求真實(shí)世界問(wèn)題和挑戰(zhàn)的能力。依據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階的實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生能夠?qū)TEM內(nèi)容更好地進(jìn)行邏輯思考和抽象思考，以全新的、不同的方式參與實(shí)踐，并與他人交流在每個(gè)STEM學(xué)科的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中所要求的內(nèi)容。

2.適用范圍廣

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》跨越了6～12年級(jí)，具有整體性，它同時(shí)指出，為學(xué)生提供STEM學(xué)習(xí)指導(dǎo)是學(xué)校所有教師的共同責(zé)任， 所有教師、教輔人員和特殊教育、精英教育、課外課程、暑期課程等都可以使用《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》來(lái)指導(dǎo)學(xué)生參與STEM活動(dòng)，通過(guò)跨學(xué)科的STEM項(xiàng)目，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)并實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)中所描述的基本技能和知識(shí)，提高學(xué)生的熟練程度。

3.兼容性良好

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》是馬里蘭州STEM教育工作者的課程指南，各個(gè)學(xué)校或者機(jī)構(gòu)以此作為指導(dǎo)，做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以滿足學(xué)生多樣化的STEM學(xué)習(xí)需求。雖然《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》的跨度為6～12年級(jí)，但是小學(xué)也可以降低難度，用此標(biāo)準(zhǔn)作為一個(gè)向?qū)В瑢W(xué)?；驒C(jī)構(gòu)在各STEM學(xué)科領(lǐng)域設(shè)置STEM課程時(shí)充分體現(xiàn)兼容性。

4.教學(xué)與學(xué)習(xí)支持完備

《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》里提及的基本技能和知識(shí)并不是學(xué)生在開(kāi)展STEM活動(dòng)或任務(wù)時(shí)可能使用到的所有技能和知識(shí)，而是教師和學(xué)生可以使用的一種教學(xué)支架?！禨TEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》提供了完備的教學(xué)指南，包括教學(xué)注意點(diǎn)和教學(xué)實(shí)例，還有較多的網(wǎng)絡(luò)資源支持教學(xué)。例如，在標(biāo)準(zhǔn)“參與邏輯推理”中，針對(duì)“評(píng)估、選擇和應(yīng)用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)方法”，就給出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)鏈接，以此為教師提供教學(xué)參考。此外，《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》在制定內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)開(kāi)發(fā)了使用的過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)，為課程開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

思考與啟示

我國(guó)2017版小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)STEM教育給出的定義是，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。之后陸續(xù)頒布的生物、信息技術(shù)和通用技術(shù)等學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)中，也明確提及STEM、STEAM和STEM+，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合。

中國(guó)教育科學(xué)研究院正在組織研制的《STEM課程標(biāo)準(zhǔn)》以及已經(jīng)出臺(tái)的《STEM教師能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，都是我國(guó)有效地推進(jìn)STEM教育實(shí)踐路徑的重要探索。解讀美國(guó)《STEM實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容和特點(diǎn)，對(duì)我國(guó)的STEM教學(xué)有一定的啟發(fā)和借鑒意義。

1.確立全學(xué)段的STEM課程整體設(shè)計(jì)

目前，國(guó)家、各省市、各級(jí)各類學(xué)校和機(jī)構(gòu)都在推進(jìn)STEM教育，但是缺乏國(guó)家層面的STEM課程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的配套教材。幼兒園、小學(xué)、初中、高中乃至大學(xué)階段的STEM教育，處于層級(jí)式的、遞進(jìn)式的發(fā)展，STEM課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)面向全體學(xué)生，呈現(xiàn)一種聯(lián)通各個(gè)不同學(xué)段的整體設(shè)計(jì)，對(duì)STEM教育各個(gè)學(xué)段的課程實(shí)踐做出綱領(lǐng)性的規(guī)劃：這個(gè)學(xué)段必須要學(xué)什么？應(yīng)該學(xué)到什么程度？下一個(gè)階段應(yīng)該從哪開(kāi)始學(xué)？又學(xué)到什么程度？

STEM課程可以結(jié)合學(xué)段特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)施，例如在幼兒園階段注重結(jié)合游戲來(lái)實(shí)施，在小學(xué)階段依托科學(xué)課程、信息技術(shù)課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)課程和STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)施，在中學(xué)階段注重學(xué)科滲透和拓展、提供菜單式課程模塊、長(zhǎng)短課時(shí)有機(jī)結(jié)合的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)施等。

2.提供STEM教學(xué)的豐富支持

STEM課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提供豐富多樣的教學(xué)支架來(lái)輔助STEM的教與學(xué)。基于問(wèn)題解決和項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是STEM課程最常用的教學(xué)模式與學(xué)習(xí)方式。問(wèn)題解決或項(xiàng)目完成需要學(xué)生在掌握大量信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，因此結(jié)合學(xué)生的研究主題提供豐富的學(xué)習(xí)資源與工具是STEM課程實(shí)施中必不可少的環(huán)節(jié)。教師在傳統(tǒng)教學(xué)模式中的角色被顛覆，其教學(xué)效能感也極大影響著課程的有效實(shí)施。教師都知道要推廣STEM教育，但是不知道該教什么，該如何去教，該如何去評(píng)價(jià)。在STEM課程所倡導(dǎo)的基于問(wèn)題、基于項(xiàng)目、基于工程設(shè)計(jì)等教學(xué)模式的運(yùn)用中，教師急需課程標(biāo)準(zhǔn)提供相應(yīng)的方法和資源的支持。

3.體現(xiàn)與現(xiàn)行課程體系的兼容

STEM課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分考慮與現(xiàn)行課程體系的兼容性，以保證其落地實(shí)施。教師可以結(jié)合科學(xué)（包括物理、化學(xué)、生物、地理等）、技術(shù)（包括信息、勞動(dòng)、通用技術(shù)等）、數(shù)學(xué)等具體學(xué)科的課程教學(xué)進(jìn)行融入式實(shí)施，將STEM課程的內(nèi)容融入相關(guān)的學(xué)科教學(xué)中進(jìn)行。教師可以結(jié)合所教學(xué)科課程的具體知識(shí)單元及知識(shí)點(diǎn)，挖掘、深化、拓展和豐富其中的STEM課程相關(guān)內(nèi)容。STEM項(xiàng)目試點(diǎn)學(xué)校可以將STEM課程作為學(xué)校必修課程，專門(mén)安排課時(shí)實(shí)施。其他學(xué)?？梢越Y(jié)合學(xué)校特點(diǎn)，以選修課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)、社團(tuán)活動(dòng)等形式安排開(kāi)展。此外，教師要處理好STEM課程與學(xué)科課程之間的關(guān)系，學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)是發(fā)展STEM素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。

4.指導(dǎo)STEM校本課程開(kāi)發(fā)

STEM課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)鼓勵(lì)依據(jù)學(xué)段特點(diǎn)、學(xué)生發(fā)展?fàn)顩r、學(xué)校特色、社區(qū)資源等對(duì)STEM課程進(jìn)行整體規(guī)劃，形成學(xué)校STEM課程實(shí)施的總體方案及學(xué)年方案，對(duì)STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)及相關(guān)學(xué)科融入STEM內(nèi)容等做出具體設(shè)計(jì)、配套、銜接和統(tǒng)籌安排，以促進(jìn)學(xué)生STEM素養(yǎng)的持續(xù)發(fā)展。STEM課程內(nèi)容可以由學(xué)校根據(jù)學(xué)生需要、師資隊(duì)伍、課程時(shí)間、教學(xué)環(huán)境等進(jìn)行校本設(shè)計(jì)與安排。此外，可以在課外或校外開(kāi)展STEM教育活動(dòng)，豐富和拓展非正式STEM課程資源。

（本文系2018年度江蘇高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究基金項(xiàng)目“基于德?tīng)柗品ǖ腟TEM課程特征建構(gòu)研究”及南京曉莊學(xué)院科研項(xiàng)目高層次培育項(xiàng)目“STEM素養(yǎng)視域下的科學(xué)教學(xué)重構(gòu)”階段性成果，課題編號(hào)分別為2018SJA0425、2017NXY04。）

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