STEM教育與中小學(xué)體育教學(xué)的融合初探

任 貴，解西燕，羅 贛

（1.貴州大學(xué)體育學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)體育工作部，貴州 貴陽 550025）

1 STEM教育發(fā)展概況

STEM 是 科 學(xué)（Science）、 技 術(shù)（Technology）、 工 程（Engineering）與數(shù)學(xué)（Mathematics）英文單詞的首字母縮寫。STEM教育理念起源于美國，旨在通過在K12教育階段推廣STEM教育，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題的綜合素養(yǎng)，以應(yīng)對21世紀(jì)全球化競爭帶來的挑戰(zhàn)。STEM教育強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合（社會學(xué)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、語言藝術(shù)、技術(shù)、工程、音樂、美術(shù)、體育），跨學(xué)科性是其最重要的核心特征，通過課程整合的手段推進(jìn)教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)具備的科學(xué)知識與技能；同時，STEM教育強(qiáng)調(diào)課程教學(xué)過程的實(shí)踐性，注重課程內(nèi)容與社會實(shí)踐的緊密聯(lián)系，旨在讓學(xué)生在實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)的知識和技能能應(yīng)用于日常生活以解決復(fù)雜問題。隨著STEM教育改革的深入推進(jìn)，美國教育部推出了一系列“體育運(yùn)動中的STEM”計(jì)劃，以STEM Sports為代表的眾多教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、美國職業(yè)大聯(lián)盟的部分球隊(duì)和運(yùn)動員也參與其中。

美國在STEM教育的演進(jìn)與革新帶動了英、澳、日、中等國家和地區(qū)對STEM教育的重視與投入。近年來，STEM、STEAM及STEM+教育在各國諸多教育政策和規(guī)劃文件中開始頻繁地出現(xiàn)。自2016年以來，我國教育部在先后出臺的一系列規(guī)劃和相關(guān)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中，大力倡導(dǎo)STEM教育、創(chuàng)客教育等新型教學(xué)模式在中小學(xué)日常教學(xué)及課外教育實(shí)踐活動中的應(yīng)用，各中小學(xué)校和社會力量紛紛推出一系列以整合學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的STEM課程。值得一提的是，中國香港特別行政區(qū)教育局于2015年開始實(shí)施“體育STEM”計(jì)劃，并在2017年頒布的《體育學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程指引（小一至中六）》中明確指出，STEM的發(fā)展與改善當(dāng)代社會的生活素質(zhì)息息相關(guān)，在STEM教育活動中，綜合和應(yīng)用知識和技能的經(jīng)驗(yàn)均有助促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。透過不同的體育活動和跨學(xué)習(xí)領(lǐng)域活動，學(xué)?？蓪TEM教育融入體育課程。在設(shè)計(jì)學(xué)與教活動時，體育教師可與科學(xué)、科技、數(shù)學(xué)等其他學(xué)習(xí)領(lǐng)域的教師進(jìn)行跨學(xué)習(xí)領(lǐng)域的協(xié)作，以促進(jìn)學(xué)生的綜合應(yīng)用知識和技能。根據(jù)學(xué)校情況、學(xué)生的興趣和能力以及教師的專長，采用不同的教學(xué)方法，如以專題研習(xí)和環(huán)境導(dǎo)向形式的學(xué)習(xí)。同時，相關(guān)調(diào)查研究也陸續(xù)展開，學(xué)者李春曉等人對165名香港小學(xué)和中學(xué)體育教師完成了一項(xiàng)關(guān)于將STEM教育融入體育教學(xué)的意圖調(diào)查，結(jié)果表明，體育教師幾乎從不（50.9%）或偶爾（29.1%）將STEM教育納入香港的體育課，只有19.4%的體育教師有時或經(jīng)常在他們的教學(xué)中整合STEM教育。該調(diào)查研究提供了一些初步的實(shí)證證據(jù)， 為政策制定者進(jìn)一步推動體育學(xué)科的STEM教育提供了數(shù)據(jù)支持。

2 中小學(xué)體育教學(xué)融入STEM元素的可行性

長期以來，我國教育體系注重理論知識的傳授，學(xué)生大多偏重學(xué)科學(xué)習(xí)。《PISA 2018國際學(xué)生評估項(xiàng)目》調(diào)查表明，我國15歲學(xué)生在科學(xué)、科技及數(shù)學(xué)方面表現(xiàn)優(yōu)異，遠(yuǎn)超被調(diào)查的其他國家和地區(qū)的學(xué)生?？梢?，現(xiàn)階段STEM教育在強(qiáng)調(diào)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)與其他理論學(xué)科融合發(fā)展的同時，我國學(xué)生更應(yīng)關(guān)注實(shí)踐類的課程學(xué)習(xí)。正如中國科學(xué)院大學(xué)楊國強(qiáng)教授所言，我國還需要一個新版本的STEM教育（體育S、交流T、表達(dá)E和積極主動性M）。

STEM教育與體育學(xué)科有著密切的關(guān)聯(lián)性，特別是科技與數(shù)據(jù)的使用和運(yùn)動科學(xué)原理對運(yùn)動的促進(jìn)等方面（表1）；同時， 體育學(xué)科中大量的教學(xué)內(nèi)容均可滲透STEM教育理念。 將STEM教育與體育教學(xué)結(jié)合的優(yōu)勢：首先，學(xué)生學(xué)習(xí)STEM課程的途徑并不一定完全通過實(shí)驗(yàn)或枯燥地坐在教室里聽教師講課，最好的方式是與學(xué)生日常生活中感興趣的事情相關(guān)聯(lián)，在這一點(diǎn)上，體育教學(xué)可充分發(fā)揮其特有的教學(xué)環(huán)境優(yōu)勢。 其次， 體育教學(xué)可更加直觀地向?qū)W生展示相關(guān)運(yùn)動項(xiàng)目背后的科學(xué)原理，使學(xué)生以科學(xué)的思維重新認(rèn)識體育運(yùn)動，在不知不覺中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、生物、物理及力學(xué)等相關(guān)知識，強(qiáng)化學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科知識的能力，同時也有助于改善學(xué)生的健康狀況。因此，以體育教學(xué)為基礎(chǔ)的STEM課程，可利用體育運(yùn)動吸引和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)；以STEM課程為平臺的體育教學(xué)，可綜合各學(xué)科知識幫助學(xué)生改善和提升運(yùn)動技術(shù)；透過不同的工具和應(yīng)用程序，評估運(yùn)動表現(xiàn)和運(yùn)動強(qiáng)度 ，可以增強(qiáng)學(xué)生參加體育鍛煉的興趣。通過體育與STEM的跨學(xué)科融合，使學(xué)術(shù)內(nèi)容不再枯燥，又為體育教學(xué)增加了學(xué)術(shù)內(nèi)涵，更好地促進(jìn)了學(xué)生運(yùn)動認(rèn)識的發(fā)展。

表1 STEM在體育運(yùn)動中的應(yīng)用

3 中小學(xué)體育教學(xué)融入STEM元素的應(yīng)用舉隅

中小學(xué)體育教學(xué)可與基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用相結(jié)合。例如，低年級學(xué)生對“時、分、秒”的學(xué)習(xí)，可通過定時拍皮球、1 min跳繩、測量脈搏等方式進(jìn)行；以教學(xué)場地各種標(biāo)志線分布為例，體育教師還可向?qū)W生講授數(shù)學(xué)的半徑知識及相關(guān)公式的應(yīng)用；利用數(shù)學(xué)知識建模型，可引導(dǎo)學(xué)生找出排球扣球的最佳時機(jī)；將數(shù)學(xué)的拋物線知識引入籃球的投籃教學(xué)，通過相關(guān)知識的講授（如不考慮空氣阻力，投出去的籃球只受到重力影響，其運(yùn)動軌跡就是一條符合一元二次函數(shù)的拋物線，拋物線弧度越大，籃球入筐的概率越高；出手瞬間的籃球處于某一高度h，具有初速度v、向后旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速ω以及出手角度α，出手角度取決于出手時的力量和角度），學(xué)生結(jié)合實(shí)際練習(xí)，觀察球的力量、速度、旋轉(zhuǎn)和軌跡，即可掌握如何使用適當(dāng)?shù)幕【€和角度，以提高投籃命中率。又如，通過定向運(yùn)動的教學(xué)，學(xué)生可掌握其中所涉及的比例尺、距離、形狀等數(shù)學(xué)知識，方向、位置、空間等地理學(xué)知識及指北針應(yīng)用等方面的技能。在實(shí)操環(huán)節(jié)，通過對眾多干擾信息的評估做出決策，也可培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、綜合分析與解決問題的能力；教師也可以2022年北京冬季奧運(yùn)會為契機(jī)，在體育教學(xué)中普及冬奧會運(yùn)動項(xiàng)目中所涉及的物理學(xué)、空氣動力學(xué)、生物力學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識，全面發(fā)展學(xué)生的綜合能力。

4 結(jié) 語

在中小學(xué)體育教學(xué)中融入強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉融合發(fā)展理念的STEM教育是可行且必要的，各中小學(xué)?？山Y(jié)合教育政策、教學(xué)條件、學(xué)生興趣等實(shí)際情況，鼓勵體育教師加強(qiáng)與其他學(xué)科教師間的跨學(xué)科協(xié)作，將專業(yè)知識與其他學(xué)科知識進(jìn)行有機(jī)整合。通過顯性或隱性的滲透，適時地將STEM教育理念融入體育教學(xué)，使學(xué)生在提高身體素質(zhì)、掌握運(yùn)動技能的同時，不知不覺中學(xué)習(xí)和鞏固綜合學(xué)科知識。