STEM融入學校課程體系的途徑和策略

范佳午 李正福

【摘 要】STEM教育深入開展需要融入學校課程體系。本文通過分析我國課程方案、相關(guān)學科課程標準、中小學綜合實踐活動指導綱要等文件，提出STEM融入學校課程體系需要整體設(shè)計;融入國家學科課程時應基于課程標準，以共通概念和學科實踐為抓手;融入綜合實踐活動時應面向真實問題，注重綜合與融合;開發(fā)STEM校本課程應與國家課程互補，提高課程專業(yè)性。

【關(guān)鍵詞】STEM;課程體系;本土化 ;整體設(shè)計

【中圖分類號】G423 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）01-066-04

STEM教育強調(diào)科學、技術(shù)、工程、數(shù)學等跨學科交叉融合、重視真實情境、通過實踐解決問題或做出產(chǎn)品，聚焦創(chuàng)新思維、實踐能力等核心素養(yǎng)培養(yǎng)，近年來成為國內(nèi)外教育研究和改革熱點。課程是學校開展教育教學活動的依據(jù)，沒有合適的課程位置、系統(tǒng)的設(shè)計，STEM教育就很難深入、全面開展。當前基于我國課程政策開展STEM教育本土化系統(tǒng)融入的研究還有待加強。

STEM教育融入學校課程體系需要整體設(shè)計

課程體系整體設(shè)計涉及根據(jù)育人目標，設(shè)置哪些門課程，及各種內(nèi)容、各種形式、各種形態(tài)的課程如何相互結(jié)合達到整體優(yōu)化的效果。STEM教育涉及的內(nèi)容領(lǐng)域和思想方法均十分寬廣、具體實施形式豐富多樣、沒有結(jié)構(gòu)良好的內(nèi)容體系，因此用單獨一門課程難以覆蓋STEM全部。且STEM教育與相關(guān)學科課程、綜合實踐活動和勞動課程的交叉融合較多，更適合分散融入各門國家課程和校本課程。應加強從課程體系整體構(gòu)建和發(fā)展STEM教育，頂層設(shè)計STEM在各門學科課程、綜合實踐活動和勞動課程、校本課程中的系統(tǒng)融入和實施，充分發(fā)揮不同門類、形式課程的STEM教育價值，提升STEM教育的效率和效果。

當前，我國STEM教育實踐中遇到的一些問題必須通過學校課程體系整體設(shè)計才能解決。例如，在學校STEM常常以選修的校本課程出現(xiàn)，只有部分學生受益。要使全體學生得益于STEM，還必須將其融入國家必修課程。那么，STEM怎樣融入各門相關(guān)國家必修課程？STEM校本課程與國家必修課程中開展的STEM教育關(guān)系如何處理？這需要通過分析我國現(xiàn)行課程方案、課程標準、有關(guān)中小學綜合實踐活動指導的文件，找出STEM教育融入我國中小學課程體系的結(jié)合點、育人功能及要求，明確STEM在我國基礎(chǔ)教育課程體系中的位置，開展頂層設(shè)計。

從課程體系整體構(gòu)建STEM教育時，要考慮的方面有：一是橫向覆蓋。包括培養(yǎng)核心素養(yǎng)的覆蓋，學生實踐能力、創(chuàng)新思維、合作能力等核心素養(yǎng)以及技術(shù)意識、工程思維、科學思維等STEM相關(guān)學科核心素養(yǎng)是否均能得以發(fā)展;不同類型STEM實踐活動的覆蓋，學生對工程設(shè)計制作、科學探究、數(shù)學建模等實踐過程是否都有經(jīng)歷;不同領(lǐng)域的覆蓋，學生在科學、技術(shù)、數(shù)學等領(lǐng)域?qū)W科的學習過程中是否都能經(jīng)歷STEM教育。二是縱向進階。怎樣合理設(shè)置不同學段、不同年級STEM教育內(nèi)容的深度，使之符合學生當前水平又體現(xiàn)螺旋上升式的進階發(fā)展。三是必修選修。對全體學生STEM核心素養(yǎng)要求的共同基礎(chǔ)是什么，怎樣通過必修課程得以落實;本校學生對STEM的個性化需求主要有哪些，怎樣通過選修課程支持這部分學生發(fā)展。四是充分發(fā)揮不同課程、教育形式的特有育人功能。例如，建構(gòu)學科知識體系是分科教育的優(yōu)勢，培養(yǎng)真實問題解決能力、實踐能力、創(chuàng)新精神等是STEM教育的優(yōu)勢，兩者應發(fā)揮各自優(yōu)勢、相輔相成培養(yǎng)有競爭力的科技人才。如果希望以STEM教育為主體去幫助學生打基礎(chǔ)、建構(gòu)學科知識體系就要合理發(fā)揮不同教育形式的優(yōu)勢。

STEM教育融入國家課程—— 全體學生獲益STEM教育的關(guān)鍵

融入國家課程有利于全體學生受益于STEM教育。國家課程又包含學科課程、綜合實踐活動課程。

1.STEM教育融入學科課程——基于課程標準，以共通概念和學科實踐為抓手

目前施行的科學、技術(shù)、數(shù)學領(lǐng)域各學科課程標準都在不同位置、以不同程度提出重視跨學科關(guān)聯(lián)，這些要求是在學科課程實施中融入STEM的結(jié)合點。例如，小學科學、高中生物、信息技術(shù)、通用技術(shù)課程標準中均明確提及STEM或STEM+教育;在我國科學領(lǐng)域所有學科的課程標準中，均要求體現(xiàn)STS（科學技術(shù)社會教育）或STSE（科學技術(shù)社會環(huán)境教育），STS、STSE是STEM教育的基礎(chǔ)、與STEM教育雖不完全相同但有很多共性[1、2]，在實踐中二者可整合實施。高中數(shù)學課程標準中要求“數(shù)學建模、數(shù)據(jù)分析”在科學、技術(shù)、工程、社會生活中的應用。

結(jié)合各學科課程標準中對跨學科整合的要求，可以通過創(chuàng)設(shè)跨學科的主題或情境、引導學生領(lǐng)悟共通概念、開展學科實踐活動等方式融入STEM教育，其中后兩者更有利于學生進行深度融合的STEM學習。共通概念的本質(zhì)特點是跨學科性，在科學、技術(shù)、工程、數(shù)學不同領(lǐng)域都具有方法論和解釋性價值，但其教學又不能完全獨立于學科核心概念，在當前國際科學教育研究中受到高度重視[3]。美國《新一代科學教育標準》（NGSS）提出了科學領(lǐng)域內(nèi)及與工程技術(shù)相關(guān)的共通概念：“模式;因果關(guān)系;尺度、比例及數(shù)量;系統(tǒng)與系統(tǒng)模型;能量與物質(zhì);結(jié)構(gòu)與功能;穩(wěn)定與變化;科學、工程與技術(shù)的相互依賴;科學、工程與技術(shù)對社會及自然界的影響”[4]。雖然目前我國課程標準中尚未明確提出，但當前高中課程標準提出的科學、數(shù)學、技術(shù)學科核心素養(yǎng)中存在一些交集，可以將它們做為STEM共通概念，例如，“模型與建模”在上述學科核心素養(yǎng)中均提及（科學在科學思維中、數(shù)學在數(shù)學建模中、信息技術(shù)在計算思維中、通用技術(shù)在工程思維和物化能力中）。

開展學科實踐活動是實現(xiàn)學科育人的必經(jīng)之路，各科課程標準對學科實踐活動也均提出要求。例如，數(shù)學課程標準中的內(nèi)容模塊“綜合與實踐”“數(shù)學建?；顒优c數(shù)學探究活動”，生物課程標準中“教學過程重實踐”的基本理念等。雖然是學科實踐活動，但只要是解決實踐中的真實問題，自然會涉及相關(guān)學科的內(nèi)容，是開展STEM教育的良好載體。同時，不同學科各有側(cè)重地讓學生經(jīng)歷科學探究、數(shù)學建模、設(shè)計制作等學科實踐活動，從整體上保證了學生能夠經(jīng)歷各種不同類型的STEM實踐。

2.STEM教育融入綜合實踐活動課程——面向真實問題，注重綜合與融合

STEM教育與綜合實踐活動課程的性質(zhì)、理念、目標、活動形式均高度相符，可用于實現(xiàn)綜合實踐活動課程目標中“問題解決、創(chuàng)意物化”方面目標，活動方式可以結(jié)合“考查探究、設(shè)計制作”等。綜合實踐活動是國家課程，其實施要依據(jù)《中小學綜合實踐活動指導綱要》，但具體內(nèi)容、活動方式由學校和教師根據(jù)課程目標、基于學生發(fā)展實際需求設(shè)計，中小學校是綜合實踐活動課程規(guī)劃的主體。學校在綜合實踐活動課程中規(guī)劃融入STEM時要注意：一是與學科課程相互補充、相輔相成。學科實踐活動主要從學科視角出發(fā)，引導學生關(guān)注生活實踐、解決真實問題、理解學科間的聯(lián)系，從選題、研究思路方法、解決問題切入點等方面往往受到學科框架影響。而在綜合實踐活動中實施STEM教育則應當更突出學生主體地位，引導學生自主提出問題、尋找解決問題的方向思路、調(diào)用并學習相關(guān)知識技能，經(jīng)歷思考、學習、研究、試誤和克服困難等一系列過程，對跨學科STEM實踐過程形成更深刻、個性化的體驗和感悟。要突出個體建構(gòu)學習，注重培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新思維、合作能力、社會責任感等核心素養(yǎng)。另外，義務(wù)教育階段技術(shù)領(lǐng)域因為沒有學科課程，綜合實踐活動還要承擔好技術(shù)教育、工程教育的重要功能;二是STEM教育可以和相關(guān)的主題教育融合。綜合實踐活動課程的內(nèi)容不僅僅局限于STEM，還要涵蓋更廣泛的內(nèi)容，但課時有限。STEM教育做為綜合實踐活動可選的內(nèi)容之一，與其他主題教育不是競爭關(guān)系，而可以融為一體。例如，將STEM與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育融合，以傳統(tǒng)文化中涉及STEM的主題為載體（如設(shè)計修復樂山大佛方案等）讓學生開展STEM實踐活動。三是綜合實踐活動過程學生高度自主，但教師要做好指導，引導學生發(fā)展STEM核心素養(yǎng)，提升育人價值、避免流于形式。為此，科學、技術(shù)、數(shù)學學科教師應部分參與到指導綜合實踐活動中，并和綜合實踐活動專職教師共同開展集體教研。

開發(fā)STEM校本課程—— 與國家課程互補，提高課程專業(yè)性

校本課程與國家課程是互補關(guān)系，在貼近學生生活、體現(xiàn)學校特色和優(yōu)勢、滿足學生需求等方面具有優(yōu)勢，也更靈活、能快速反映時代特點和科技發(fā)展、便于試驗新的教育思想理念。STEM教育在實踐中作為一種新理念，在校本課程中有較大發(fā)揮空間。

學校在規(guī)劃STEM校本課程時要注意：一是基于學校課程體系整體設(shè)計，使校本課程與國家課程互補。學校要利用校本課程彌補國家課程的不足。例如，目前國家課程中，工程教育分散在各個學科和綜合實踐活動中，系統(tǒng)性偏弱。有條件的中學可以挖掘資源，結(jié)合學生現(xiàn)有基礎(chǔ)，針對感興趣的學生開發(fā)深度合適、實踐性強、兼具一定系統(tǒng)性的工程教育課程。再舉一個因缺乏整體思考而沒有處理好校本課程和國家課程關(guān)系的反例：現(xiàn)實中有學校希望成為STEM特色校，開發(fā)很多門STEM校本課程（僅選修的學生能享受到），但同時學校的科學、數(shù)學等學科教學卻以應試為目標，忽視課標關(guān)于STEM、STS、解決真實問題等方面的要求，信息技術(shù)、通用技術(shù)課沒有受到應有重視，綜合實踐活動應付了事，這就舍本逐末了，絕不能將幾門特色STEM校本課程與學校STEM教育特色劃等號。二是關(guān)注學生多元個性需求。校本課程可以針對部分興趣濃、有特長的孩子，在深度、創(chuàng)新性等方面適當提高，彌補國家課程注重共同基礎(chǔ)而忽視學生個性需求的不足。由于STEM涉及面廣泛，有條件開發(fā)多門STEM校本課程的學校，其STEM校本課程群也應該形成合理的結(jié)構(gòu)：各門校本課程涵蓋科學探究類、設(shè)計制作類、思維發(fā)展類等不同類型的STEM實踐，使學生能有多元選擇、獲得不同經(jīng)歷和積累豐富經(jīng)驗。反之，如果某校開發(fā)了十幾門STEM校本課程，但全部是設(shè)計制作類，雖然門數(shù)很多但種類單一，不能滿足學生多元需求，在這個意義上也談不上種類豐富。三是不斷提升STEM校本課程設(shè)計和實施質(zhì)量。校本課程質(zhì)量的關(guān)鍵在于其是否有較高的育人價值、能有效促進學生STEM核心素養(yǎng)的發(fā)展，課程內(nèi)容是否符合學生興趣特點和能力水平，實施方式和評價方案是否有利于課程目標的達成，而不在于課程資源是否“高大上”“時髦”等外在形式。由于當前中小學STEM相關(guān)學科教師多是理科學位畢業(yè)，本身對技術(shù)、工程的理論學習和實踐經(jīng)驗都較缺乏，有條件的學校在開發(fā)STEM校本課程時，可積極引進校外從事技術(shù)、工程工作的專業(yè)人員（包括挖掘?qū)W生家長資源）參與校本課程開發(fā)，提高STEM校本課程的專業(yè)性和課程質(zhì)量。

將STEM融入學校課程體系的途徑、價值意義、實施策略和建議總結(jié)如表1所示。從課程體系視角研究STEM教育有重要意義，未來還有很多研究有待深入，如STEM教育的總目標是什么？結(jié)合不同門類與形式課程開展STEM的特點、功能和價值，以及怎樣互補、形成合理的課程結(jié)構(gòu)？STEM與分科教育怎樣配合共同服務(wù)于科技人才培養(yǎng)的國家戰(zhàn)略？STEM教育從國家人才戰(zhàn)略到課程體系整體設(shè)計，再到具體課程的開發(fā)和教學實施，宏觀、中觀、微觀協(xié)同推進，STEM終將融入我國中小學教育，發(fā)揮其獨特育人價值，服務(wù)于立德樹人根本任務(wù)。

注：本文系北京市教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度一般課題“STEM教育融入普通高中學校課程行動研究”（課題批準號CDDB18157）成果

作者單位：北京教育科學研究院? 教育部課程教材研究所

參考文獻

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