STEM理念在氣象科普教育中的實施策略

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、技術、工程、數(shù)學四個學科有機融合，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)的應用方法，實現(xiàn)無縫對接，提高青少年氣象防災減災意識，關注氣候變化，促進全方位發(fā)展，旨在培養(yǎng)青少年的科學思想，促進校園氣象科普教育高質(zhì)量發(fā)展。

關鍵詞 STEM理念;氣象科普;思維

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：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60年代日本的一些學術文獻中，是從商業(yè)角度進行闡述的。

“教育信息化”是在20世紀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，“社會信息化”“教育信息化”相繼在國內(nèi)出現(xiàn)。信息技術是教育信息化的技術之柱，是教育信息化的驅(qū)動力。政府高度重視教育信息化工作，2012年以來，教育信息化領域的政策集中出臺，2012年3月出臺的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》對未來10年的教育信息化建設提供了指導意見和總體方向;2018年4月13日教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》?，F(xiàn)代信息技術產(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、技術、工程、數(shù)學四個英文單詞的首字母，顧名思義，STEM教育是四門學科的融合，重在培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的單學科人才在科技如此發(fā)達的現(xiàn)代社會將難以立足，培養(yǎng)學生跨學科能力解決問題、正向思維、逆向思維、多思維，利于學生形成真正高質(zhì)量的學習實踐，全面提高解決問題的應用能力。STEM教育被認為是全球競爭力的關鍵，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習。

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年美國國家科學委員會發(fā)表的《本科的科學、數(shù)學和工程教育》的報告中。2006年，美國把STEM素養(yǎng)作為全球競爭力的關鍵，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STEM的投入。美國近年來一直很重視STEM教育，鼓勵理工科教師的培養(yǎng)，激發(fā)年輕人的學習興趣[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，制定了相關政策，推動STEM教育快速發(fā)展。德國等國也在積極響應。

綜上各國發(fā)展可知，STEM已然成為世界教育領域的新趨勢。

2.2 國內(nèi)STEM的發(fā)展

當今世界各個國家以經(jīng)濟和科技為基礎的綜合國力的競爭日趨激烈，歸根結底是人才的競爭，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力，也是推動教育不斷改革和發(fā)展，培養(yǎng)現(xiàn)代信息化創(chuàng)新人才的不竭動力。目前，我國有關教育的網(wǎng)絡、資源、應用、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，要利用信息技術推進教育建設，自此之后，全國上下開始積極探索STEM教育。

就時代背景而言，新時代技術高度變革，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，對以后的從業(yè)情況和產(chǎn)業(yè)鏈結構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)在知識與技能的競爭方面，各個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，可以得出STEM教育作為培養(yǎng)學生思考和分析能力、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。因此在這個技術變革時期，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施策略

STEM依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新型技術產(chǎn)業(yè)打造的智能化教育信息生態(tài)系統(tǒng)，實行數(shù)字化教學，順應時代“互聯(lián)網(wǎng)+”概念，需要網(wǎng)絡設施建設和硬件工具的支持。分析STEM教育會幫助大家更深刻地理解STEM的涵義與價值。STEM教育理念可以把各種知識和技能與真實世界相互貫通，創(chuàng)新化教育方法與視角，對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理念以真實項目為導向，應用很多方法技能來解決問題、完成項目，強調(diào)動手實踐的工程能力和團隊合作能力，應把STEM理念充分落實在氣象科普教育當中，提高自身綜合能力，形成跨學科學習的學習模式，提高工作和學習效率，打造當代氣象新型人才。

3.1 融合四個領域知識，培養(yǎng)創(chuàng)造思維

科學重在發(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;技術是強有力的支撐，STEM的關鍵技術涉及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)及移動互聯(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生活實踐;工程是將自然科學理論應用到具體生產(chǎn)中;數(shù)學是基礎，作為一種工具，用數(shù)字表達來解決生活中碰到的問題。結合四門學科的教學特點和聯(lián)系，形成獨特的分析視角，有利于高校進行氣象科普教育，開拓學生思維模式，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，更好地發(fā)揮主觀能動性，這也是學生全面發(fā)展中不可或缺的一種素質(zhì)，更是氣象技術人才長久發(fā)展必須培養(yǎng)的能力[4]。

3.2 利用信息化手段，培養(yǎng)碎片化自主學習能力

互聯(lián)網(wǎng)普及之下，大家上網(wǎng)查資料很方便，網(wǎng)上能學習到的氣象綜合管理、氣象業(yè)務技術、大氣科學基礎知識等資源數(shù)不勝數(shù)，如登錄中國氣象局氣象干部培訓學院官方網(wǎng)站可以學習氣象和非氣象專業(yè)知識、查閱數(shù)字化文獻資料、進行針對性技能培訓。借此，我們更應該好好發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)思維中的“碎片化學習”，抓住課下、吃飯中、車上任何空余的碎片時間來學習，分割學習內(nèi)容，使其更有針對性，靈活度高，同時培養(yǎng)積極主動查缺補漏的學習意識。

3.3 以項目為導向，培養(yǎng)工程能力

項目學習的本質(zhì)是開放思維，在解決問題時采用數(shù)學、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生生活經(jīng)驗，形成良好的認知，學習和參與興趣也會從中得到大大提高[5]。策劃和開展青少年氣象科技探究活動，以項目為主線，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)場播報天氣預報等方式，深入淺出地為大家講解氣象世界日由來、主題及氣象相關知識，并耐心回答同學們的問題。為激發(fā)學生對氣象知識的興趣，氣象科普宣傳員可以組織學生進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，讓學生進行團隊合作交流，熟悉了解人工影響天氣的作業(yè)流程，真正做到寓教于樂。在整個過程中完善自己的知識體系，提高動手實踐的操作能力，清楚地認識自己的優(yōu)勢和劣勢，進而有利于學生做出正確的職業(yè)規(guī)劃。

3.4 發(fā)揮團隊合作的力量，做好教學實踐

項目靠一個人的力量通常是不可能有效完成的，個人的氣象知識理論體系都不是非常完善的。古有俗語：“眾人拾柴火焰高”，說的就是這個道理。教學團隊要發(fā)揮所有成員的聰明才智，共同朝向一個目標，默契配合，共同協(xié)商與決策，發(fā)揮團隊的重要性，集大家所長，融大家所思，發(fā)揮出每個人的優(yōu)勢與價值，運用工具實際處理問題，將氣象與社會資源更好地應用于氣象科普教育中，加強動手能力，快速高效完成合作項目，實現(xiàn)雙贏。

4 小結

STEM理念在國內(nèi)外積極迅猛地發(fā)展，強調(diào)人的動手實踐能力，注重課本所學知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，為學生全方位素質(zhì)發(fā)展的塑造提供了一種新穎的教學模式。應時代所需，教師應該改善專業(yè)培養(yǎng)計劃，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，學會碎片化學習，注重在項目中的參與感和主動性，以問題為導向，提升技術實踐能力，很好地進行團隊合作，利用學科之間的交叉性做好STEM整合氣象科普課程的開展工作，同時推動其他學科的發(fā)展，培養(yǎng)更多社會需要的、全面發(fā)展的新型氣象人才。

參考文獻

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

[2] 趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育 提高學生創(chuàng)新能力—訪美國STEAM教育知名學者格雷特·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.基于項目學習的STEM整合課程內(nèi)涵與實施路徑研究[J].中國電化教育，2019（8）：76-81.

責任編輯：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