基于STEM教育的跨學(xué)科課程融合研究

王國軍

摘要：STEM教育跨學(xué)科融合強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。其教學(xué)活動(dòng)是根據(jù)5E教學(xué)模式設(shè)計(jì)的，包括創(chuàng)設(shè)情境、自主探究、交流展示、遷移拓展、評估反思等環(huán)節(jié)，核心特征：跨學(xué)科、體驗(yàn)性、情境性、設(shè)計(jì)性、實(shí)證性等。

關(guān)鍵詞：立德樹人;STEM教育 跨學(xué)科;課程融合;核心素養(yǎng)

為了幫助大家理解“STEM教育的跨學(xué)科課程融合”問題。我想就STEM教育教學(xué)中的一些關(guān)鍵問題，例如，如何理解STEM教育中的立德樹人？如何理解STEM教育跨學(xué)科融合？如何實(shí)施“核心素養(yǎng)導(dǎo)向的STEM教學(xué)”？等等，談點(diǎn)想法，希望能拋磚引玉，通過本問題研究旨在既對STEM教育理論進(jìn)行充實(shí)，更是細(xì)化對操作層面的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)“科學(xué)探究”與“創(chuàng)新人才培養(yǎng)”的共生共長，這些都是STEM課程體系、教學(xué)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和實(shí)證材料，對推進(jìn)STEM教育改革具有指導(dǎo)意義。

一、STEM教育中的立德樹人

人們會認(rèn)為“德育”與STEM教育“弱相關(guān)”，因?yàn)镾TEM課堂中的科學(xué)分析、技術(shù)方法、工程思維、數(shù)學(xué)運(yùn)算等主要教學(xué)活動(dòng)似乎與人的道德、品性等沒有直接關(guān)聯(lián)，但事實(shí)上這僅是表面現(xiàn)象，STEM教育教學(xué)中的德育是深層次的，有其獨(dú)特的內(nèi)涵。STEM教育對培育學(xué)生的正確價(jià)值觀、必備品格、關(guān)鍵能力的貢獻(xiàn)就是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科核心素養(yǎng)，這是STEM教育立德樹人的功能和育人貢獻(xiàn)之所在。

普通高中《課程方案》（2017年版）在習(xí)近平總書記在全國教育大會上的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)教育課程承載著黨的教育方針和教育思想，規(guī)定了教育目標(biāo)和教育內(nèi)容，是國家意志在教育領(lǐng)域的直接體現(xiàn)，在立德樹人中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。義務(wù)教育《科學(xué)課程課標(biāo)》明確指出，科學(xué)課程是以對科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識為基礎(chǔ)，以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的綜合課程?？茖W(xué)活動(dòng)以誠信為基石，崇尚求真務(wù)實(shí)，并且要求科學(xué)家具備優(yōu)良的科學(xué)品質(zhì)和道德。

在STEM教育的實(shí)際教學(xué)過程中，融合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科具體目標(biāo)，教學(xué)根據(jù)目標(biāo)的內(nèi)涵進(jìn)行，學(xué)生通過科學(xué)探究、“做中學(xué)”、體驗(yàn)經(jīng)歷實(shí)踐等方法來提升科學(xué)本質(zhì)觀。可以看出，科學(xué)本質(zhì)是科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神的有機(jī)整體。所以STEM教育必然是工具性和價(jià)值觀的統(tǒng)一體，如果課堂教學(xué)沒有把育德和育智緊密結(jié)合起來，那么就沒有完整體現(xiàn)STEM教育的真諦。

二、如何理解STEM教育跨學(xué)科融合

STEM代表科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）。從狹義上講，課程整合就是將兩種學(xué)科、兩種以上學(xué)科，融合在一堂課中進(jìn)行教學(xué)，強(qiáng)調(diào)把知識作為一種工具、媒介和方法融入到教學(xué)的各個(gè)層面中，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念和綜合實(shí)踐能力。

STEM教育強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。其教學(xué)活動(dòng)是根據(jù)5E教學(xué)模式設(shè)計(jì)的，包括創(chuàng)設(shè)情境、自主探究、交流展示、遷移拓展、評估反思等環(huán)節(jié)，核心特征：跨學(xué)科、體驗(yàn)性、情境性、設(shè)計(jì)性、實(shí)證性等。學(xué)生通過提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)方案，強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)腦、動(dòng)手經(jīng)歷，體驗(yàn)主動(dòng)學(xué)習(xí)的過程，讓學(xué)生獲得將知識進(jìn)行情境化應(yīng)用的能力，通過傾聽同伴解決問題的方案，交流并質(zhì)疑他人的解釋，然后小組展示匯報(bào)自己的方案，分享他們對探究實(shí)踐的理解并陳述理由，促進(jìn)知識的融合與遷移運(yùn)用，讓學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行遷移訓(xùn)練或完成項(xiàng)目的后續(xù)科學(xué)探索工作，培養(yǎng)學(xué)生向真實(shí)生活遷移的科學(xué)精神和科學(xué)理性。

在具體的教學(xué)實(shí)踐中，如何貫徹實(shí)踐STEM的教育理念呢？

因材施教。因材施教是指教師要從學(xué)生的實(shí)際情況、個(gè)別差異出發(fā)，有的放矢地進(jìn)行有差別的教學(xué)，使每個(gè)學(xué)生都能揚(yáng)長避短，獲得最佳發(fā)展。因材施教在STEM教育理念體現(xiàn)得淋漓盡致，在實(shí)踐操作過程中，學(xué)生獨(dú)特的領(lǐng)悟和思考、作品的差異性更加重視，學(xué)生的潛能被挖掘出來。

啟發(fā)誘導(dǎo)。啟發(fā)誘導(dǎo)得命名來自于孔子的“不憤不啟，不悱不發(fā)” （《論語·述而》），善于啟發(fā)學(xué)生思維，誘導(dǎo)使學(xué)生在學(xué)習(xí)上有“欲罷不能”之勢。STEM教育理念下的教學(xué)，在開始便需要提出問題或設(shè)立相應(yīng)的情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心，并積極加以引導(dǎo)，由問題來驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生積極去思考和學(xué)習(xí)。

主體地位。教學(xué)是在教師指導(dǎo)下的學(xué)生認(rèn)識過程。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，是求知者。學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位被教師“滿堂灌”奪走，極大地束縛了學(xué)習(xí)主體的發(fā)展。在STEM教育理念中，就是要培養(yǎng)學(xué)生的主體意識，變被動(dòng)的“要我學(xué)”為主動(dòng)的“我要學(xué)”，從單純的學(xué)知識到自覺主動(dòng)地掌握知識。教學(xué)過程變成了師生交流、互動(dòng)、共同成長的雙向過程。

三、核心素養(yǎng)導(dǎo)向的STEM教學(xué)

STEM教育的跨學(xué)科課程融合教學(xué)，一方面教師要轉(zhuǎn)變教育理念、更新教學(xué)觀念，在教師觀、學(xué)生觀、教學(xué)觀、學(xué)習(xí)觀等方面;另一方面學(xué)生要擴(kuò)大學(xué)習(xí)概念，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，掌握學(xué)習(xí)方法，學(xué)會學(xué)習(xí)并具有終身學(xué)習(xí)的愿望和能力，更有利于挖掘出學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，成為全面發(fā)展的創(chuàng)新人才。

上好STEM融合課就是落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科核心素養(yǎng)。怎樣才是“上好STEM融合課呢”？

STEM教育容易培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造思維，在實(shí)際教學(xué)中容易實(shí)現(xiàn)的是S（科學(xué)）和M（數(shù)學(xué)），而不容易實(shí)現(xiàn)的是T（技術(shù)）和E（工程），STEM融合課基于5E教學(xué)模式，根據(jù)STEM教育的特征和課程融合理論，基于學(xué)科核心素養(yǎng)的基本特征，在課程實(shí)施的教學(xué)方法上，倡導(dǎo)像科學(xué)家那樣探究，像工程師那樣去解決問題，在課程評價(jià)上從正確價(jià)值觀、必備品格、關(guān)鍵能力三個(gè)維度來進(jìn)行程。通過跨學(xué)科融合、探究性問題驅(qū)動(dòng)以及在真實(shí)情景中合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的STEM教育各學(xué)科核心素養(yǎng)。C392480C-C289-47CC-85D1-03011118D2BF

通過真實(shí)情景下的實(shí)際問題解決，充分調(diào)動(dòng)教與學(xué)的自覺性、主動(dòng)性，STEM課程融合要求教師要認(rèn)真鉆研，精心備課，同時(shí)要求學(xué)生積極參與，這必然督促學(xué)生在課下認(rèn)真閱讀及查閱相關(guān)資料，以滿足課堂上參與相關(guān)主題的討論和學(xué)習(xí)的需要，提高課堂教學(xué)效果。為使教與學(xué)有機(jī)地統(tǒng)一起來，教師與學(xué)生在課堂上必須互相呼應(yīng)，有利于教學(xué)雙方最佳狀態(tài)的發(fā)揮，是有效提高課堂教學(xué)效果的好方法。

未來社會的發(fā)展具有諸多的不確定性，人工智能將獲得極大的發(fā)展，知識的邊界會擴(kuò)大，知識也更容易獲取。在這種情況下即使學(xué)科和核心知識不變，但是在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)科的邊界也會被淡化，而STEM教育強(qiáng)調(diào)在分科基礎(chǔ)上將實(shí)踐、學(xué)科概念、共通概念的三維融合。面對這種不確定性，STEM教育更加注重高階思維的培養(yǎng)，并最終服務(wù)于每一個(gè)人未來的終身學(xué)習(xí)。

核心素養(yǎng)的習(xí)得依賴于深度學(xué)習(xí)，因?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)之間的聯(lián)系就在于——遷移，而STEM教育的跨學(xué)科課程融合即運(yùn)用先前所學(xué)的知識和技能支持新的學(xué)習(xí)以及在文化關(guān)聯(lián)的新情境中解決問題。從這一角度而言，STEM教育的跨學(xué)科課程融合是一個(gè)過程，這一過程的重要學(xué)習(xí)結(jié)果之一即核心素養(yǎng)，其形式為可遷移的知識、技能和態(tài)度的綜合體。核心素養(yǎng)的屬性決定了它的習(xí)得必然依賴于深度學(xué)習(xí)過程，而核心素養(yǎng)一旦形成又會有力支持深度學(xué)習(xí)，兩者是相互加強(qiáng)的良性互動(dòng)循環(huán)關(guān)系。

以上我們從幾個(gè)方面闡述了STEM課堂落實(shí)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科核心素養(yǎng)的條件、策略和方法，其最核心的觀點(diǎn)是STEM融合課程后育人要回歸到科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等的學(xué)科本質(zhì)，不搞花架子，實(shí)實(shí)在在地把STEM融合課教好。我們都應(yīng)以“研究一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的基本套路”為指導(dǎo)設(shè)計(jì)和展開課堂教學(xué)，促使學(xué)生通過一個(gè)個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的研究，體悟具有普適性的STEM融合課思想和方法，逐步掌握解決TEM融合課問題的那個(gè)“相似的方法”，進(jìn)而逐步形成“STEM融合課的思維方式”?？茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科核心素養(yǎng)就潛移默化、潤物無聲地得到落實(shí)了. 讓我們一起努力！

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注明：“2021 年度河南省教育信息技術(shù)研究課題+課題名稱：《基于STEM教育的跨學(xué)科課程融合研究》+課題立項(xiàng)號：1352020004”。C392480C-C289-47CC-85D1-03011118D2BF