STEM課程培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐探究

摘要：本篇論文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)外STEM課程研發(fā)情況的對(duì)比，對(duì)我國(guó)初中STEM校本課程開(kāi)發(fā)的情況和落實(shí)現(xiàn)狀做出分析，目的是通過(guò)研究如何開(kāi)發(fā)校本STEM教材，對(duì)實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升提出意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：STEM;課程創(chuàng)新實(shí)踐中學(xué)生

中圖分類(lèi)號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2021）06-058

21世紀(jì)，世界正處于科技帶來(lái)的劇變中，國(guó)家要想在紛繁世界中站立腳跟，需要不斷保持自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，把科技人才創(chuàng)新當(dāng)作重中之重。習(xí)近平總書(shū)記在2020年十九屆五中全會(huì)在十四五規(guī)劃中提出要把科技創(chuàng)新放在核心位置，有一次強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是國(guó)家發(fā)展的重中之重。不少省市區(qū)也明確了接下來(lái)教育工作的方向和重點(diǎn)：進(jìn)一步深化素質(zhì)教育改革，探索開(kāi)發(fā)基于創(chuàng)新教育課程——STEM校本課程， STEM教育的普及，對(duì)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力有重大幫助，幫助國(guó)家培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的中學(xué)生。

一、STEM課程的內(nèi)容以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀論述

STEM 是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）相關(guān)學(xué)科的簡(jiǎn)稱，用首字母的銜接方式進(jìn)行結(jié)合。

1.STEM課程在國(guó)內(nèi)國(guó)外的研究現(xiàn)狀

這個(gè)課程最開(kāi)始形成的理念基礎(chǔ)，是在2007年克拉克和厄內(nèi)斯特發(fā)表的《科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)整合的一例模型》誕生的，打下了STEM課程理論的基礎(chǔ);2011年赫施巴赫發(fā)表《STEM計(jì)劃：約束及挑戰(zhàn)》又從解釋STEM課程內(nèi)容出發(fā)，對(duì)STEM如何應(yīng)用于教學(xué)做出科學(xué)系統(tǒng)的解釋?zhuān)严鄬?duì)應(yīng)的四個(gè)學(xué)科有效的重組，2013年瑪格麗特等人的《搭建工程設(shè)計(jì)與PK-12課程發(fā)展的橋梁——通過(guò)STEM教育質(zhì)量框架的使用》很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

我們可以總結(jié)到，STEM課程的完善是從簡(jiǎn)單理論提出、補(bǔ)充、完善，直到課程的整合，逐步實(shí)現(xiàn)研究成果，并以理論為基礎(chǔ)，開(kāi)展有關(guān)STEM的項(xiàng)目研究，把科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)課程實(shí)現(xiàn)整體化，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生興趣，提升操作能力。

2.國(guó)內(nèi)研究STEM課程的目前情況

我們國(guó)家在教育前期的數(shù)學(xué)和科學(xué)課程的教育研究起步會(huì)更早些，研究的成果也比較早出現(xiàn)，但是相比在工程教育、技術(shù)教育的研究的開(kāi)始是比較晚的，它們的研究收獲也是比較少的。

2007年，許茵、雷慶發(fā)表《中美K-12工程教育及其與高等工程教育銜接的比較研究》這篇論文，這對(duì)我們國(guó)家基礎(chǔ)教育和高等教育的工程學(xué)科的教育和發(fā)展工作指出了一條新的道路;2013年丁杰發(fā)表的《科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教育創(chuàng)新與跨學(xué)科研究》中提出STEM 教育的研究成果和應(yīng)用成果，同時(shí)指出了國(guó)際對(duì)此研究、實(shí)踐的主要?jiǎng)蓊^;2016年王潤(rùn)英老師在高中生物學(xué)教學(xué)中應(yīng)用了STEM教育理論，學(xué)生可以體驗(yàn)課程策劃、施行的整個(gè)經(jīng)過(guò)，體會(huì)制作產(chǎn)品的快感，認(rèn)知工程技術(shù)和生產(chǎn)結(jié)果內(nèi)部的密切關(guān)聯(lián)，方便學(xué)生把之后的技術(shù)理論結(jié)果更好地運(yùn)用在生產(chǎn)生活中。

整體看來(lái)，當(dāng)下我們國(guó)家的STEM教育可以分類(lèi)成這下面幾類(lèi)：原有模式下的灌輸式數(shù)理化課堂教學(xué)——應(yīng)試教育體制，勞動(dòng)技能課程教學(xué)模式——?jiǎng)?chuàng)客模式;樂(lè)高、FTC等機(jī)器人賽制模式——以得獎(jiǎng)為主要方向。

二、國(guó)內(nèi)研究STEM課程的特征

1.把學(xué)生作為主體

STEM理念指導(dǎo)下的科技技能實(shí)踐組重要的是要把學(xué)生當(dāng)做課程的主體，必須規(guī)避之前的技能實(shí)踐中把教師作為主導(dǎo)的模式。這兩種模式的不同是轉(zhuǎn)變之前完全以教師為主導(dǎo)的"教"，然后更加深入地進(jìn)行科技技能實(shí)踐，改變成把學(xué)生作為主體模式下學(xué)生主動(dòng)"學(xué)"，新發(fā)現(xiàn)不斷產(chǎn)生的科技技能實(shí)踐。

2.把真實(shí)情境作為導(dǎo)向

學(xué)習(xí)時(shí)設(shè)置情境進(jìn)行的方式理念指出，學(xué)習(xí)不單單是單一個(gè)體的意義建成的心路歷程，更加是個(gè)體逐漸社會(huì)化、實(shí)踐化參與的一個(gè)經(jīng)過(guò)，在STEM教育應(yīng)用支撐下的科技技能實(shí)踐必須把真實(shí)情境應(yīng)用于其中，并充當(dāng)一定的方向，構(gòu)建出一個(gè)真實(shí)的情境，激勵(lì)學(xué)生對(duì)情境展開(kāi)真實(shí)的調(diào)查，提出真實(shí)的情景的解決方法，在情境中得到認(rèn)知還要在實(shí)踐得到進(jìn)一步深化認(rèn)知。

3.實(shí)現(xiàn)跨界學(xué)習(xí)

科技技能實(shí)踐經(jīng)常需要聯(lián)系幾個(gè)學(xué)科，并由此聯(lián)系其他問(wèn)題，可以提出好幾種可以實(shí)現(xiàn)的解決辦法， STEM教育理念強(qiáng)化讓學(xué)生在開(kāi)放的、多學(xué)科的內(nèi)容和跨學(xué)科的思維中不停探究。在STEM教育模式指導(dǎo)下的科技技能實(shí)踐需突破以往科技技能實(shí)踐中時(shí)間、空間的分別，把跨界學(xué)習(xí)作為方法、思維，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

三、STEM理念下指導(dǎo)下的科學(xué)實(shí)踐中學(xué)生創(chuàng)新能力的養(yǎng)成

開(kāi)展科技教育的內(nèi)容和形式是多種多樣的，其根本的目的是要更加好地去培育具備未來(lái)社會(huì)創(chuàng)新能力的人，科學(xué)實(shí)踐根本的目的是為了學(xué)生培養(yǎng)起創(chuàng)新思維?？萍紝?shí)踐，不單單可以讓學(xué)生收獲知識(shí)和技能，更好地促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的發(fā)展。

1.驅(qū)動(dòng)情境，點(diǎn)亮創(chuàng)新思維

例如這樣的一個(gè)真實(shí)情景：一天，有一個(gè)6歲的女童吃了家里長(zhǎng)輩在路邊小攤買(mǎi)小吃，在購(gòu)買(mǎi)一些零食雞塊之后，回到家突然中毒導(dǎo)致死亡。警方經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)報(bào)告顯示這個(gè)雞塊里面的亞硝酸鹽居然超出正常標(biāo)準(zhǔn)的150倍。學(xué)校附近無(wú)照小吃攤位引發(fā)了嚴(yán)重的食品安全。我們探究下學(xué)校旁邊的無(wú)照"路邊攤"怎么這么吸引學(xué)生呢？

我們通過(guò)STEM模式進(jìn)行思考活動(dòng)，探究STEM理念任務(wù)"路邊攤是怎么誘惑這些學(xué)生的"，切實(shí)關(guān)注真實(shí)的情景問(wèn)題，并因此培養(yǎng)學(xué)生對(duì)真實(shí)情景的關(guān)心，面對(duì)這樣真實(shí)的情境任務(wù)，學(xué)生需要制訂出相關(guān)的解決方法。

STEM教育理念思考下的解決辦法不止一種，而且沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的答案。這時(shí)候，學(xué)生要獨(dú)立進(jìn)行思考，可以做頭腦風(fēng)暴，通過(guò)資料查閱方式、請(qǐng)教教師問(wèn)題的方法，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且解決問(wèn)題，進(jìn)而促使學(xué)生創(chuàng)新能力的延伸發(fā)展。

2.運(yùn)用“讓學(xué)”手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

在對(duì)STEM理念的時(shí)間活動(dòng)中，教師展現(xiàn)"讓學(xué)"的教學(xué)手段，從以往的科技技能實(shí)踐中擺脫思維，充分和學(xué)生進(jìn)行交流，對(duì)項(xiàng)目研究、設(shè)計(jì)、展示等等進(jìn)行互動(dòng)討論。利用故事性的情境，激發(fā)學(xué)生充分的想象力，把學(xué)生當(dāng)做項(xiàng)目主體，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

3.鼓勵(lì)試錯(cuò)，對(duì)直覺(jué)進(jìn)行發(fā)展

STEM教學(xué)"引入—探究—解釋—拓展—評(píng)估"5E的模式，體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。培養(yǎng)學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中不斷找到問(wèn)題，通過(guò)問(wèn)題進(jìn)行思考，找到相應(yīng)的解決辦法，獨(dú)立自主的解決問(wèn)題，當(dāng)問(wèn)題得到解決以后，也要有意識(shí)地學(xué)會(huì)舉一反三，學(xué)生在這一過(guò)程中充分感受實(shí)踐的過(guò)程，對(duì)錯(cuò)誤還可以有更深刻的認(rèn)識(shí)。

4.跨界合作，培養(yǎng)靈感

靈感具體是指人們?cè)谶M(jìn)行科研活動(dòng)或者是問(wèn)題處理時(shí)候一瞬間閃現(xiàn)的解決問(wèn)題的方法的思維。在科技活動(dòng)中要有靈感的產(chǎn)生，必須依托長(zhǎng)時(shí)間的科研生活實(shí)踐、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，必須具備多種能力后才可以有深入發(fā)展，就是知識(shí)能力越強(qiáng)大，對(duì)項(xiàng)目認(rèn)識(shí)的深入，使思維中的新觀點(diǎn)會(huì)變得更多。

科學(xué)教材要和實(shí)踐關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。靈感的培養(yǎng)要從對(duì)教材的梳理開(kāi)始，科研項(xiàng)目經(jīng)常出現(xiàn)在語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、體育等不同學(xué)科中，打破科學(xué)等多個(gè)學(xué)科的壁壘，真正做到在SETM教學(xué)理念相指引的基礎(chǔ)下，讓項(xiàng)目更加科學(xué)實(shí)踐，在基礎(chǔ)學(xué)科中插入相關(guān)項(xiàng)目，學(xué)生的接受程度會(huì)更高，在過(guò)程中提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，有效提升學(xué)生的動(dòng)手能力，提升他們的學(xué)習(xí)效率。

四、在STEM理念支持下科學(xué)實(shí)踐中學(xué)生創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)機(jī)制

STEM教學(xué)下科學(xué)活動(dòng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)

1.過(guò)程性中的評(píng)價(jià)

跟隨項(xiàng)目展開(kāi)評(píng)比，重點(diǎn)檢查學(xué)生在過(guò)程中主動(dòng)參與的程度，是否可以融合數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科知識(shí)參與項(xiàng)目。

2.最終評(píng)價(jià)

研究STEM教育理念下的科研活動(dòng)相關(guān)評(píng)價(jià)，學(xué)生需要在科技活動(dòng)制作的成果和使用的技術(shù)進(jìn)行展現(xiàn)，以此為根據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在項(xiàng)目活動(dòng)中，學(xué)生可以發(fā)揮自己的想象力，進(jìn)行發(fā)散思考，教師在對(duì)學(xué)生項(xiàng)目評(píng)價(jià)過(guò)程中要注意對(duì)過(guò)程中創(chuàng)新性做法和思維的鼓勵(lì)，并且通過(guò)積極評(píng)價(jià)鼓勵(lì)其他同學(xué)多發(fā)動(dòng)自己的大腦，多種方法解決問(wèn)題。再者，這一過(guò)程中還要對(duì)學(xué)生思維的靈活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)對(duì)逆向思維、發(fā)展思維的利用做出評(píng)價(jià)。同時(shí)還有注意項(xiàng)目的內(nèi)容的價(jià)值性做出評(píng)價(jià)，內(nèi)容是否符合主題，是否言之有物等等。

五、如何推行STEM教育理念

1.匯總相關(guān)文獻(xiàn)資料，建立STEM教育理論體系

在國(guó)外STEM理論已經(jīng)提出、實(shí)踐多年，國(guó)內(nèi)為了培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)的新時(shí)代學(xué)生多年來(lái)也在踐行STEM理念，有關(guān)學(xué)者可以把國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行整合編撰，為國(guó)內(nèi)更好實(shí)施STEM 理念教學(xué)提供更好的方向和更加優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容。STEM的相關(guān)特性可以培養(yǎng)學(xué)生更全面的能力，具有創(chuàng)新能力和終身學(xué)習(xí)的學(xué)生提供更多的幫助。

2.開(kāi)發(fā)STEM理論課程校本

國(guó)內(nèi)目前的教學(xué)模式還是主要依托于大綱和教材。學(xué)校和教師在教材和大綱的統(tǒng)一指導(dǎo)下，更容易正確理解STEM 教學(xué)理念的內(nèi)涵和教學(xué)模式。在對(duì)學(xué)生的教導(dǎo)過(guò)程中，有較為統(tǒng)一的培養(yǎng)目標(biāo)和方向，對(duì)相關(guān)部門(mén)在進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)價(jià)時(shí)候有相對(duì)清晰的標(biāo)準(zhǔn)，這利于STEM理念在各個(gè)學(xué)校實(shí)行時(shí)候的監(jiān)督和評(píng)價(jià)。

3.課內(nèi)推行，課外堅(jiān)持督促

教師應(yīng)該用提問(wèn)的方式引起學(xué)生的好奇心，在開(kāi)展STEM教學(xué)模式的時(shí)候更應(yīng)該如此，也可以結(jié)合小組合作來(lái)完成，鼓勵(lì)學(xué)生提高參與度;而課外教師還要布置一些以家庭為主的任務(wù)，讓家人一起參與小孩的教育，家庭是每個(gè)學(xué)生很重要的教育場(chǎng)所。有父親母親的參與，學(xué)生的興趣更加濃烈，同時(shí)提升了家庭的氛圍感，學(xué)生在家庭這樣一個(gè)最容易放松下來(lái)的環(huán)境中激發(fā)出創(chuàng)新思維，對(duì)于項(xiàng)目的進(jìn)行有很大的幫助，同時(shí)也容易激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)新思維。

4.學(xué)校進(jìn)行STEM教育理念的普及

開(kāi)展SETM教學(xué)，主要也是為了提升學(xué)生的創(chuàng)造性，推動(dòng)學(xué)校普及STEM歷年教學(xué)，讓學(xué)生能夠在靈活的空間里面和適應(yīng)新型的學(xué)習(xí)環(huán)境下處理問(wèn)題的能力。

5.利用微信平臺(tái)，普及新型理念

在學(xué)期的開(kāi)始階段，教師建立了微信群，方便和家長(zhǎng)溝通學(xué)生在學(xué)校的情況，還可以利用微信適時(shí)分享一些STEM教育理念的文段，鼓勵(lì)家長(zhǎng)去關(guān)注關(guān)于STEM的理念。也是全方位提升學(xué)生的綜合能力，現(xiàn)在已經(jīng)有越來(lái)越多的家長(zhǎng)關(guān)注到STEM教育，并對(duì)這個(gè)理念持贊成態(tài)度。

綜上所述，STEM教育理念的全面實(shí)施，我們還有很長(zhǎng)的路要走。學(xué)校、教師、家長(zhǎng)都要對(duì)這樣的一種教學(xué)理念有概念和認(rèn)知，幫助學(xué)生培養(yǎng)起批判性思維，逆向思維等等，家校共同努力，能更好的提升學(xué)生的綜合能力，對(duì)學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供更好的幫助。

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作者簡(jiǎn)介：譚修毅，1984年6月，男，漢族，籍貫吉林通化，大學(xué)本科，中教一級(jí)，初中物理教學(xué)。

【本文為2019年度通化市教育科學(xué)規(guī)劃課題 《STEM課程培養(yǎng)中學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐研究》（課題編號(hào)：THGH1905）研究成果。】

（作者單位：通化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司第二中學(xué)，吉林 通化 134001）