STEM理念在氣象科普教育中的實(shí)施策略

白倩惠 郭小瑩 賀東東 趙曉麗 張斌

摘要 教育信息化背景下STEM理念將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)學(xué)科有機(jī)融合，通過變更思維視角、創(chuàng)新思考模式、發(fā)現(xiàn)和解決問題，以提高自身素質(zhì)，該理念切合氣象科普教育的整個(gè)流程。介紹STEM理念背景、國內(nèi)外發(fā)展歷程，指明STEM理念在氣象科普教育行業(yè)的應(yīng)用方法，實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，提高青少年氣象防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)，關(guān)注氣候變化，促進(jìn)全方位發(fā)展，旨在培養(yǎng)青少年的科學(xué)思想，促進(jìn)校園氣象科普教育高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞 STEM理念;氣象科普;思維

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）01–0069–02

1 背景介紹

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”是在信息化大背景下迅速產(chǎn)生的?！靶畔⒒弊钤绯霈F(xiàn)于20世紀(jì)60年代日本的一些學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中，是從商業(yè)角度進(jìn)行闡述的。

“教育信息化”是在20世紀(jì)90年代伴隨美國信息高速公路的興建而提出的。我國政府也積極響應(yīng)，“社會(huì)信息化”“教育信息化”相繼在國內(nèi)出現(xiàn)。信息技術(shù)是教育信息化的技術(shù)之柱，是教育信息化的驅(qū)動(dòng)力。政府高度重視教育信息化工作，2012年以來，教育信息化領(lǐng)域的政策集中出臺(tái)，2012年3月出臺(tái)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》對(duì)未來10年的教育信息化建設(shè)提供了指導(dǎo)意見和總體方向;2018年4月13日教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》?，F(xiàn)代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)在迅猛發(fā)展。

STEM教育誕生于美國，是一種教育理念，取自于科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)英文單詞的首字母，顧名思義，STEM教育是四門學(xué)科的融合，重在培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的單學(xué)科人才在科技如此發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)將難以立足，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科能力解決問題、正向思維、逆向思維、多思維，利于學(xué)生形成真正高質(zhì)量的學(xué)習(xí)實(shí)踐，全面提高解決問題的應(yīng)用能力。STEM教育被認(rèn)為是全球競爭力的關(guān)鍵，是教育信息化高度發(fā)展的產(chǎn)物，有待大家積極探索和學(xué)習(xí)。

2 STEM教育的發(fā)展歷程

2.1 國外STEM的發(fā)展

STEM最初提出是在1986年美國國家科學(xué)委員會(huì)發(fā)表的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》的報(bào)告中。2006年，美國把STEM素養(yǎng)作為全球競爭力的關(guān)鍵，大力培養(yǎng)理工素養(yǎng)的人才[1]。2011年奧巴馬總統(tǒng)在新版的《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》中指出，國家競爭力取決于創(chuàng)新能力，加大了對(duì)STEM的投入。美國近年來一直很重視STEM教育，鼓勵(lì)理工科教師的培養(yǎng)，激發(fā)年輕人的學(xué)習(xí)興趣[2]。

很多西歐國家也在探索STEM教育，英國早在2002年已經(jīng)把STEM教育寫入了正式文件中，制定了相關(guān)政策，推動(dòng)STEM教育快速發(fā)展。德國等國也在積極響應(yīng)。

綜上各國發(fā)展可知，STEM已然成為世界教育領(lǐng)域的新趨勢(shì)。

2.2 國內(nèi)STEM的發(fā)展

當(dāng)今世界各個(gè)國家以經(jīng)濟(jì)和科技為基礎(chǔ)的綜合國力的競爭日趨激烈，歸根結(jié)底是人才的競爭，是教育的競爭。優(yōu)化教育過程、提高教育質(zhì)量和效益，是教育信息化的原始動(dòng)力，也是推動(dòng)教育不斷改革和發(fā)展，培養(yǎng)現(xiàn)代信息化創(chuàng)新人才的不竭動(dòng)力。目前，我國有關(guān)教育的網(wǎng)絡(luò)、資源、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)正源源不斷的涌入、發(fā)展和完善。

我國的STEM教育從引入到現(xiàn)在，發(fā)展依然處于不成熟階段。2016年在“十三五規(guī)劃”中指出，要利用信息技術(shù)推進(jìn)教育建設(shè)，自此之后，全國上下開始積極探索STEM教育。

就時(shí)代背景而言，新時(shí)代技術(shù)高度變革，從互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能到智能制造，這一切不僅提高了我們的生活質(zhì)量，也改變了人們的生產(chǎn)生活方式，對(duì)以后的從業(yè)情況和產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)所需要的能力提出了新的要求。未來的人才競爭主要體現(xiàn)在知識(shí)與技能的競爭方面，各個(gè)國家都很看重能力的提高與人才的發(fā)展。吸取國際經(jīng)驗(yàn)，可以得出STEM教育作為培養(yǎng)學(xué)生思考和分析能力、批判性思維能力以及與人交流的依托理念，具有很好的效果。因此在這個(gè)技術(shù)變革時(shí)期，開展STEM教育顯得尤為迫切。

3 STEM理念在氣象科普教育中的實(shí)施策略

STEM依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新型技術(shù)產(chǎn)業(yè)打造的智能化教育信息生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)行數(shù)字化教學(xué)，順應(yīng)時(shí)代“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)和硬件工具的支持。分析STEM教育會(huì)幫助大家更深刻地理解STEM的涵義與價(jià)值。STEM教育理念可以把各種知識(shí)和技能與真實(shí)世界相互貫通，創(chuàng)新化教育方法與視角，對(duì)于提高國家與民族整體素質(zhì)和提升綜合國力具有重要作用[3]。STEM理念以真實(shí)項(xiàng)目為導(dǎo)向，應(yīng)用很多方法技能來解決問題、完成項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)動(dòng)手實(shí)踐的工程能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，應(yīng)把STEM理念充分落實(shí)在氣象科普教育當(dāng)中，提高自身綜合能力，形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式，提高工作和學(xué)習(xí)效率，打造當(dāng)代氣象新型人才。

3.1 融合四個(gè)領(lǐng)域知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)造思維

科學(xué)重在發(fā)現(xiàn)事物的客觀發(fā)展規(guī)律，用全面深層次的視角解釋事物;技術(shù)是強(qiáng)有力的支撐，STEM的關(guān)鍵技術(shù)涉及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)將身邊物體通過互聯(lián)網(wǎng)相連接，采集有效信息后分析處理用來指導(dǎo)生活實(shí)踐;工程是將自然科學(xué)理論應(yīng)用到具體生產(chǎn)中;數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)，作為一種工具，用數(shù)字表達(dá)來解決生活中碰到的問題。結(jié)合四門學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)和聯(lián)系，形成獨(dú)特的分析視角，有利于高校進(jìn)行氣象科普教育，開拓學(xué)生思維模式，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，更好地發(fā)揮主觀能動(dòng)性，這也是學(xué)生全面發(fā)展中不可或缺的一種素質(zhì)，更是氣象技術(shù)人才長久發(fā)展必須培養(yǎng)的能力[4]。

3.2 利用信息化手段，培養(yǎng)碎片化自主學(xué)習(xí)能力

互聯(lián)網(wǎng)普及之下，大家上網(wǎng)查資料很方便，網(wǎng)上能學(xué)習(xí)到的氣象綜合管理、氣象業(yè)務(wù)技術(shù)、大氣科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)等資源數(shù)不勝數(shù)，如登錄中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院官方網(wǎng)站可以學(xué)習(xí)氣象和非氣象專業(yè)知識(shí)、查閱數(shù)字化文獻(xiàn)資料、進(jìn)行針對(duì)性技能培訓(xùn)。借此，我們更應(yīng)該好好發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)思維中的“碎片化學(xué)習(xí)”，抓住課下、吃飯中、車上任何空余的碎片時(shí)間來學(xué)習(xí)，分割學(xué)習(xí)內(nèi)容，使其更有針對(duì)性，靈活度高，同時(shí)培養(yǎng)積極主動(dòng)查缺補(bǔ)漏的學(xué)習(xí)意識(shí)。

3.3 以項(xiàng)目為導(dǎo)向，培養(yǎng)工程能力

項(xiàng)目學(xué)習(xí)的本質(zhì)是開放思維，在解決問題時(shí)采用數(shù)學(xué)、物理等多種方法解決問題，提出并交流解決方案，在解決問題和交流的過程中提升學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，形成良好的認(rèn)知，學(xué)習(xí)和參與興趣也會(huì)從中得到大大提高[5]。策劃和開展青少年氣象科技探究活動(dòng)，以項(xiàng)目為主線，明確每一步該做的工作和方法。在世界氣象日期間，圍繞氣象主題，在校園開展氣象科普講座，通過PPT、現(xiàn)場播報(bào)天氣預(yù)報(bào)等方式，深入淺出地為大家講解氣象世界日由來、主題及氣象相關(guān)知識(shí)，并耐心回答同學(xué)們的問題。為激發(fā)學(xué)生對(duì)氣象知識(shí)的興趣，氣象科普宣傳員可以組織學(xué)生進(jìn)行人工影響天氣作業(yè)車氣象模型比賽，以紙模拼裝大賽的形式，讓學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作交流，熟悉了解人工影響天氣的作業(yè)流程，真正做到寓教于樂。在整個(gè)過程中完善自己的知識(shí)體系，提高動(dòng)手實(shí)踐的操作能力，清楚地認(rèn)識(shí)自己的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，進(jìn)而有利于學(xué)生做出正確的職業(yè)規(guī)劃。

3.4 發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作的力量，做好教學(xué)實(shí)踐

項(xiàng)目靠一個(gè)人的力量通常是不可能有效完成的，個(gè)人的氣象知識(shí)理論體系都不是非常完善的。古有俗語：“眾人拾柴火焰高”，說的就是這個(gè)道理。教學(xué)團(tuán)隊(duì)要發(fā)揮所有成員的聰明才智，共同朝向一個(gè)目標(biāo)，默契配合，共同協(xié)商與決策，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的重要性，集大家所長，融大家所思，發(fā)揮出每個(gè)人的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，運(yùn)用工具實(shí)際處理問題，將氣象與社會(huì)資源更好地應(yīng)用于氣象科普教育中，加強(qiáng)動(dòng)手能力，快速高效完成合作項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)雙贏。

4 小結(jié)

STEM理念在國內(nèi)外積極迅猛地發(fā)展，強(qiáng)調(diào)人的動(dòng)手實(shí)踐能力，注重課本所學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，為學(xué)生全方位素質(zhì)發(fā)展的塑造提供了一種新穎的教學(xué)模式。應(yīng)時(shí)代所需，教師應(yīng)該改善專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，學(xué)會(huì)碎片化學(xué)習(xí)，注重在項(xiàng)目中的參與感和主動(dòng)性，以問題為導(dǎo)向，提升技術(shù)實(shí)踐能力，很好地進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，利用學(xué)科之間的交叉性做好STEM整合氣象科普課程的開展工作，同時(shí)推動(dòng)其他學(xué)科的發(fā)展，培養(yǎng)更多社會(huì)需要的、全面發(fā)展的新型氣象人才。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡蘇，王沛文.美國STEM教育中社會(huì)組織的作用及對(duì)我國的啟示[J].中國電化教育，2016（10）：74-78.

[2] 趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育 提高學(xué)生創(chuàng)新能力—訪美國STEAM教育知名學(xué)者格雷特·亞克門教授[J].開放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[3] 王旭卿.面向STEM教育的創(chuàng)客教育模式研究[J].中國電化教育，2015（8）：36-41.

[4] 余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（4）： 13-22.

[5] 董澤華，卓澤林.基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的STEM整合課程內(nèi)涵與實(shí)施路徑研究[J].中國電化教育，2019（8）：76-81.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Implementation Strategy

of Stem Concept in Met-eorological Popular Science

Education

BAI Qian-hui et al （Linfen Meteoro-logical Bureau of Shanxi Province， Linfen， Shanxi 043200）

Abstract Under the background of edu-cational informatization， stem integrates science， technology， engineering and mathe-matics into an organic whole.By changing the perspective of thinking， innovating thinking mode， discovering and solving problems， stem concept can improve the quality of meteorological science popularization educa-tion. This paper will introduce the concept background， development process at home and abroad， point out its application methods in meteorological science education industry， realize seamless docking， improve teenagers awareness of meteorological disaster prevention and mitigation， pay attention to climate change， and promote all-round development， aiming to cultivate teenagers scientific thinking and scientific methods， and improve the high-quality development of campus meteorological science education.

Key words Stem conceptMeteorological science popularization; Thinking