高中STEAM課程本土化與科普教育實(shí)踐探索

盧 飚

(天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一中學(xué) 天津300457)

0 引 言

一直以來，我國高中教育的重心往往集中于文化課上，而在很大程度上忽略了青少年科普教育。目前，很多學(xué)校在實(shí)現(xiàn)應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變中還存在只注重傳輸知識，沒有切實(shí)落實(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、思維能力、探索能力等新課標(biāo)的教學(xué)要求。此外，當(dāng)前高中生課業(yè)負(fù)擔(dān)較重，沒有過多時間、精力投入到科普知識學(xué)習(xí)中去。教育部發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見》對未來5年教育信息化的規(guī)劃提出：有效利用信息技術(shù)推進(jìn)“創(chuàng)客空間”建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的科技信息意識與創(chuàng)新意識。STEAM 教育的特殊性決定了它將成為青少年科普教育體系中重要的一環(huán)，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué) 5門學(xué)科交叉融合，具有跨學(xué)科和整合性的教育特點(diǎn)，旨在更加有效地促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力的提升，以及學(xué)生解決生活中實(shí)際問題能力的提升。STEAM 課程的興起，為青少年科普教育提供更為廣泛的舞臺。同時，如何在高中階段開展好 STEAM 課程本土化的實(shí)踐改革也成為亟待解決的問題。

1 STEAM教育簡介

2015年，聯(lián)合國教科文組織發(fā)布報告《反思教育：向“全球共同利益”的轉(zhuǎn)變？》指出，“學(xué)習(xí)的模式在過去 20年里發(fā)生了巨大的變化，知識來源改變了，我們與知識之間的交流互動方式也改變了。然而正規(guī)教育系統(tǒng)變化緩慢，目前的狀態(tài)與其過去200多年間的情況依然非常相似”“還是為了滿足一個多世紀(jì)之前的生產(chǎn)需求而設(shè)計(jì)的”。扭轉(zhuǎn)這一基于知識供給與消費(fèi)的傳統(tǒng)教育模式的關(guān)鍵在課程改革。在此背景下，世界各國都把課程作為撬動教育變革的支點(diǎn)，試圖通過課程改革來培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科素養(yǎng)，進(jìn)而提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。特別是2009年1月11日，美國國家科學(xué)委員會(National Science Board)代表NSF發(fā)布主題為《改善所有美國學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)》的公開信，從而揭開了 STEAM 教育的序幕，并引發(fā)了全球的 STEAM 教育運(yùn)動。STEAM 是由 Science(科學(xué))、Technology(技術(shù))、Engineering(工程)、Arts(藝術(shù))、Maths(數(shù)學(xué))5個單詞的縮寫組成的。STEAM教育打破學(xué)科界限，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)融合，例如技術(shù)和工程結(jié)合，藝術(shù)和數(shù)學(xué)結(jié)合，科學(xué)和工程結(jié)合等。它有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識的教育方式，是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育理念。

2017年，中國頒布了《普通高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)》(修訂版)，義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)尚在修訂之中，從已經(jīng)頒布的課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)以及義務(wù)教育課程改革的實(shí)踐進(jìn)展來看，集中體現(xiàn)出育人為本、素養(yǎng)為核、情境為場、問題為綱、技術(shù)為翼等價值取向和發(fā)展趨勢。作為跨學(xué)科課程的典型代表，STEAM 課程以其開放性、主體性、情境性、關(guān)聯(lián)性、發(fā)展性，從開始產(chǎn)生就順應(yīng)了中國課程改革的發(fā)展態(tài)勢，并受到全國中小學(xué)和幼兒園的歡迎。

2 高中STEAM課程的開發(fā)和本土化研究

高中階段的教育重點(diǎn)是挖掘人格潛能，深化自我認(rèn)知，提升研學(xué)能力。STEAM 課程可以激發(fā)學(xué)生思維邏輯的培養(yǎng)和建立。在快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時代，教育的使命依然是培養(yǎng)完整的人、幸福的人和面向未來的人，每一個走出學(xué)校的學(xué)生都應(yīng)該具備獨(dú)立思考、批判性思維、責(zé)任擔(dān)當(dāng)和持續(xù)發(fā)展等基本素質(zhì)。

在高中階段STEAM課程開發(fā)中，如何通過搭配組合課程體系，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)到跨學(xué)科知識，是十分重要的環(huán)節(jié)。以天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一中學(xué)為例，學(xué)校建立了“STEAM 學(xué)科實(shí)驗(yàn)室”，并逐步予以完善。STEAM 作為選修課在高一年級率先開設(shè)，其跨學(xué)科知識學(xué)習(xí)課程特點(diǎn)及創(chuàng)新的教學(xué)模式，吸引了眾多學(xué)生報名學(xué)習(xí)，成為熱門選修課。學(xué)校研發(fā)提供了“以課程體系為核心”的 STEAM 全生態(tài)鏈解決方案，內(nèi)容包含空間設(shè)計(jì)、課程體系、評價體系、培訓(xùn)體系、教具設(shè)備 5大體系。STEAM 課堂更注重學(xué)習(xí)的過程、嘗試和探索，而非唯一的正確答案，這是其獨(dú)特之處，也是這個時代值得探索的教育前行方向。

為了更好地推進(jìn) STEAM 課程本土化，學(xué)校STEAM團(tuán)隊(duì)在輔導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下參加全國青少年科技創(chuàng)新大賽、世界機(jī)器人大賽、中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽夢賽道等科技、創(chuàng)客類比賽，取得了優(yōu)異的成績。通過設(shè)計(jì)競賽活動和展示平臺，鍛煉學(xué)生的綜合能力，讓 STEAM 課程具有多元性、延續(xù)性。通過課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們自主思考和探索，用紙張、電池、LED燈等生活中的常見物品完成互動電子藝術(shù)作品。這不僅僅是一門科學(xué)課，更強(qiáng)調(diào)科學(xué)精神及藝術(shù)審美，讓學(xué)生學(xué)會用不同的角度觀察世界，從而培養(yǎng)思維能力。在體驗(yàn)式學(xué)習(xí)中，提升對美的感知、創(chuàng)造力、探索精神、表達(dá)能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，給不同的學(xué)生展示自我與合作的空間。學(xué)校還提出了“立足 STEAM 課程，全面培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)”的理念，利用STEAM課程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。STEAM 課程的引進(jìn)與開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了各學(xué)科專業(yè)的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。實(shí)踐證明，這種以解決實(shí)際問題為目的的開放式項(xiàng)目學(xué)習(xí)，對打開學(xué)生思維和創(chuàng)新能力非常有益。

談到STEAM課程的本土化研究，就必須從中美STEAM課程教育的差異談起。美國的STEAM建設(shè)是源于頂層設(shè)計(jì)，從理論到 STEAM 師資力量，再到實(shí)踐的改變，經(jīng)歷了一個循序漸進(jìn)的過程。進(jìn)入我國短短幾年來，隨著學(xué)校需求的出現(xiàn)，盡管 STEAM 教育市場逐漸顯現(xiàn)，但課程設(shè)計(jì)還未成熟，在專業(yè)師資力量缺乏的情況下加速進(jìn)入一線課堂，也為教學(xué)帶來一定困擾。天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一中學(xué)借助相關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)技術(shù)支持，在美國原版教材的基礎(chǔ)上進(jìn)行了本土化的設(shè)計(jì)，更符合我國的教學(xué)需求。根據(jù)不同年級學(xué)生的語言程度和知識水平的差異，按照從易到難，分為初級、中級和高級不同等級，同時配備教具套件、紙版教材、電子課件和資源素材(視頻、音頻、動畫、文檔等)，采用游戲化教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)等教學(xué)方法，幫助學(xué)生適應(yīng)課程，鼓勵學(xué)生用于探索，相互協(xié)作。STEAM 的課堂常常是基于真實(shí)問題解決探究式的學(xué)習(xí)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，它強(qiáng)調(diào)在看似雜亂無章的學(xué)習(xí)情境中培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力與問題解決能力，因?yàn)檎鎸?shí)的問題是劣構(gòu)、錯構(gòu)的問題。STEAM 課堂上教師圍繞一個真實(shí)問題，讓學(xué)生參與到一個班級范圍內(nèi)的小組中去開展研究，往往可能通過面對面的方式、網(wǎng)絡(luò)的方式與校外學(xué)習(xí)支持者、學(xué)習(xí)伙伴開展交流。在學(xué)習(xí)與研究的過程中，學(xué)生被要求使用技術(shù)搜集、分析數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)、測試和改進(jìn)一個解決方案，然后與其同伴交流研究成果，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生綜合實(shí)踐能力的提升。

3 依托STEAM課程的科普教育實(shí)踐探索

天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一中學(xué)在全域科普的大背景下，提出“以普及帶提高”的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)思路，構(gòu)建STEAM立體課程體系。學(xué)校積極與區(qū)域內(nèi)高等職業(yè)院校進(jìn)行溝通合作，探索構(gòu)建“大手拉小手”的科技課程教學(xué)模式。利用高職院校專業(yè)齊備、學(xué)生動手能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在 STEAM 課程的教學(xué)中，聘請高職院校中經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)作為實(shí)踐活動指導(dǎo)教師參與課程教學(xué)、社團(tuán)活動以及校本教材的開發(fā)。以各類科技競賽、創(chuàng)新大賽的比賽為契機(jī)，借助高職院校的師資、場地、技術(shù)的優(yōu)勢，與 STEAM 課程日常教學(xué)中的項(xiàng)目相結(jié)合，推進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的不斷發(fā)展。

學(xué)校以 STEAM 教室為依托，全面實(shí)施素質(zhì)教育，以增強(qiáng)大眾的創(chuàng)新精神、培養(yǎng)實(shí)踐能力、提升科普素質(zhì)為目標(biāo)，積極開展科普基地建設(shè)?；亟ㄔO(shè)旨在為在校生、周邊學(xué)校、廣大市民提供學(xué)習(xí)交流的平臺，使受眾人群掌握科技基礎(chǔ)知識，體驗(yàn)科學(xué)探究活動的過程，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀，增強(qiáng)全民對科學(xué)技術(shù)的興趣和愛好?？破栈亟ㄔO(shè)以寓教于樂的方式，打造特色科普活動亮點(diǎn)，激發(fā)民眾探究科學(xué)的熱情。

在校內(nèi)科普活動的開展過程中，結(jié)合學(xué)校社團(tuán)活動，將科普活動做到趣味化，使得學(xué)生在多元的活動中培養(yǎng)科學(xué)實(shí)踐精神和自主實(shí)踐能力，進(jìn)行獨(dú)立的觀察、研究、實(shí)驗(yàn)、總結(jié)和匯報，提高學(xué)生提出問題、項(xiàng)目組織、團(tuán)隊(duì)合作與總結(jié)演講能力。校外科普活動以科技周、全國科普日以及主題科普活動為依托，充分發(fā)揮全域科普的組織優(yōu)勢、工作機(jī)制優(yōu)勢和隊(duì)伍優(yōu)勢，進(jìn)一步加強(qiáng)與周邊學(xué)校和周圍社區(qū)的合作，聯(lián)合行動，最大范圍地為民眾提供科普服務(wù)。以“科技伴我成長”為主題，以打造科技愛好者之家為主，為大眾打造科學(xué)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的氛圍，并積極開展航天科技、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、3D 打印、編程、機(jī)器人、無人機(jī)等活動。通過不同的項(xiàng)目，引導(dǎo)發(fā)展學(xué)習(xí)能力、探索能力和實(shí)踐能力。

基地作為在校教師的培訓(xùn)和科學(xué)交友探索與實(shí)踐的平臺，與天津?yàn)I海職業(yè)學(xué)院合作，建立了專兼職科技教師培訓(xùn)機(jī)制，為科技教學(xué)培養(yǎng)后備力量。學(xué)校依托基地定期組織科學(xué)實(shí)踐活動或科技競賽活動，了解廣大青少年對科普活動的需求，并征求周邊學(xué)校、周圍社區(qū)活動參與者和教師們對科普基地開展活動的建議和意見，為豐富科普活動提供支持。