基于學(xué)生全面發(fā)展的STEM課程體系構(gòu)建與解析

■王立新

2018年5月，山東省陽信縣勞店鎮(zhèn)中學(xué)啟動了“四位一體STEM課程建設(shè)工程”（STEM是科學(xué) Science、技術(shù) Technology、工程 Engineering、數(shù)學(xué)Mathematics四個單詞的首字母組合），成立了“學(xué)校STEM協(xié)同研究中心”，創(chuàng)建了全學(xué)科STEM課程體系。皮亞杰建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在與環(huán)境交互作用的過程中主動地建構(gòu)內(nèi)部心理表征的過程。學(xué)習(xí)者并不是把知識從外界搬到記憶中，而是以已有經(jīng)驗為基礎(chǔ)在一定的情境即社會文化背景下，借助其他輔助手段，利用必要的學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)資源，通過意義建構(gòu)的方式與外界的相互作用來獲取、建構(gòu)知識。STEM課程體系是指以項目為載體，以科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、品格指引為整合方法，以學(xué)科為主體進(jìn)行跨學(xué)段的基于核心素養(yǎng)、課程標(biāo)準(zhǔn)、德育目標(biāo)、智慧教育四位一體的課程整合。

我們將STEM課程整合分為四個階段。第一階段是學(xué)科大目標(biāo)項目整合。即從每個學(xué)科每個年級教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容中，選取1～2個大教學(xué)目標(biāo)，利用學(xué)生生活創(chuàng)建項目案例，把核心素養(yǎng)、課程目標(biāo)、德育目標(biāo)和智慧教育進(jìn)行任務(wù)式要點(diǎn)分布，利用STEM課程方式進(jìn)行項目研究。這是針對學(xué)科單目標(biāo)的STEM項目設(shè)計。第二階段是學(xué)科內(nèi)整合。學(xué)科內(nèi)整合主要以學(xué)科為基礎(chǔ)，對全學(xué)段目標(biāo)點(diǎn)和知識點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)分析，每個年級提取4～6個生活項目案例，把所有知識目標(biāo)、核心素養(yǎng)、德育目標(biāo)和智慧教育整合進(jìn)項目中，以STEM擴(kuò)展方式進(jìn)行項目研究。這是基于某一學(xué)科的整體STEM課程整合。第三階段是跨學(xué)科整合。跨學(xué)科整合要求對兩個或兩個以上學(xué)科進(jìn)行課程標(biāo)準(zhǔn)合并重構(gòu)并二次開發(fā)，形成跨學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)體系。根據(jù)重構(gòu)后的課程標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)體系，每個年級開發(fā)4～8個生活項目案例，把目標(biāo)體系、核心素養(yǎng)、德育目標(biāo)和智慧教育，以任務(wù)式要點(diǎn)分布方式分解到每個項目中，以STEM擴(kuò)展方式進(jìn)行項目研究。第四階段是大項目全學(xué)科整合。就是把小學(xué)學(xué)段所有學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整體排列二次開發(fā)，通過合并、整合、分解、轉(zhuǎn)化等方式形成統(tǒng)一課程標(biāo)準(zhǔn)體系，從學(xué)生生活中遴選一個大項目，把課程標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)生核心素養(yǎng)、德育目標(biāo)、智慧教育在項目中進(jìn)行任務(wù)式要點(diǎn)分布，以項目體系的方式進(jìn)行課程構(gòu)建，然后以STEM擴(kuò)展方式進(jìn)行大項目研究。

在STEM項目課程改革中，勞店鎮(zhèn)中學(xué)形成了六大STEM課程體系。一是語文學(xué)科的“迎新年”STEM課程；二是數(shù)學(xué)學(xué)科的“小小家庭裝修師”STEM課程；三是英語學(xué)科的“外賓會客廳”STEM課程；四是信息技術(shù)學(xué)科的“智能信號燈”STEM課程；五是體育學(xué)科的“3+X體操臺”STEM課程；六是道德與法制學(xué)科的“家庭旅游”STEM課程。STEM課程體系以學(xué)生生活為基礎(chǔ)，以項目為載體，以課程標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)容，全面整合學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)、德育目標(biāo)、國家育人目標(biāo)、信息技術(shù)等內(nèi)容，形成適合學(xué)生發(fā)展特點(diǎn)的STEM課程體系。

各學(xué)科STEM課程完成初步設(shè)計以后，對課程與核心素養(yǎng)、德育目標(biāo)、課程標(biāo)準(zhǔn)、21世紀(jì)技能、信息技術(shù)進(jìn)行了整合分析與對應(yīng)關(guān)系分解，使STEM課程與其進(jìn)行了完整融合與一體化設(shè)計。課程既對接國際新課程設(shè)計理念，培養(yǎng)學(xué)生生活設(shè)計與創(chuàng)建能力，又符合國家育人目標(biāo)和教育發(fā)展根本任務(wù)，成為符合中國國情的本地化STEM課程體系。

STEM課程體系是對課程的重構(gòu)和二次開發(fā)，其課例設(shè)計的具體要求包括以下三個階段。

第一階段是問題發(fā)現(xiàn)。這個環(huán)節(jié)包括設(shè)計項目情境、引領(lǐng)情境討論、提出項目問題三個部分。教師在充分了解學(xué)生生活后，根據(jù)學(xué)生生活創(chuàng)設(shè)真實的項目情境。項目情境中蘊(yùn)含著沖突和問題，教師引領(lǐng)學(xué)生討論，由學(xué)生提出項目問題，匯總問題，確定共性問題。比如，在春節(jié)期間，我們開展了“假期成長大討論”，讓學(xué)生尋找自己在寒假中應(yīng)該做的事情和出現(xiàn)的問題。學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代孩子大多生活在寵愛中，不會關(guān)心長輩，不懂關(guān)愛和付出，缺少禮儀，于是學(xué)校以語文學(xué)科為主線開展了“迎新年智能賀卡”項目主題。

第二階段是設(shè)計創(chuàng)建。這個環(huán)節(jié)包括設(shè)計目標(biāo)任務(wù)、引領(lǐng)5W問題思考、進(jìn)行文獻(xiàn)研究、項目方案設(shè)計四個部分。根據(jù)項目問題設(shè)計項目方案，了解項目目標(biāo)和項目任務(wù)。5W問題思考是指在項目任務(wù)中要考慮科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和品格如何設(shè)計和使用，把相應(yīng)學(xué)科知識和工具植入不同任務(wù)中，解決相對應(yīng)的問題。學(xué)生通過文獻(xiàn)搜集，了解相關(guān)問題的國際國內(nèi)解決方案，對方案進(jìn)行優(yōu)化處理，形成最終項目實施方案。在設(shè)計創(chuàng)建階段，對于設(shè)計的項目方案，要提出一系列問題解決措施，其中有一個是利用工程策略進(jìn)行的創(chuàng)新發(fā)明設(shè)計，即用創(chuàng)新發(fā)明來解決問題，實現(xiàn)項目目標(biāo)。比如在“迎新年智能賀卡”項目中，教師進(jìn)行了基于課程標(biāo)準(zhǔn)、核心素養(yǎng)、德育目標(biāo)和21世紀(jì)技能的項目目標(biāo)整合設(shè)計，對科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和品格進(jìn)行主題設(shè)計，形成項目主題鏈，將學(xué)生劃分成八個項目小組，設(shè)計方案和任務(wù)列表，對任務(wù)列表進(jìn)行學(xué)科知識介入與實踐運(yùn)用。在任務(wù)列表中有一項是設(shè)計一個“智能取暖風(fēng)扇”，以便老人春節(jié)取暖，且不會出現(xiàn)安全問題。

第三階段是實踐應(yīng)用。這個環(huán)節(jié)包括小組合作與方案實施、實踐檢驗和生活應(yīng)用三個部分。學(xué)生對項目方案進(jìn)行論證和實踐檢驗，完成項目實施和設(shè)計，把項目成果運(yùn)用于生活，指導(dǎo)生活，美化生活，促進(jìn)人們對美好生活的追求與向往。在“迎新年智能賀卡”項目中，根據(jù)方案和任務(wù)列表，學(xué)生完成各項任務(wù)操作，形成詳細(xì)項目報告和物化工程成果，把工程成果運(yùn)用于現(xiàn)實生活，進(jìn)行檢驗，提高人們生活水平。

在課程改革中，我們也遇到了一些問題。一是課改教師對課標(biāo)、核心素養(yǎng)、21世紀(jì)技能、德育目標(biāo)整合能力不夠，很難進(jìn)行校本課標(biāo)設(shè)計和二次開發(fā)。這需要課改小組加強(qiáng)集中培訓(xùn)、集中學(xué)習(xí)和深度交流。二是在繁重的教學(xué)任務(wù)和學(xué)校工作面前，教師很難有時間集中教研，只能利用晚上時間進(jìn)行交流。三是缺少專家的有效引領(lǐng)。