中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)現(xiàn)狀及對策探析

張樹雄

（甘肅省張掖市綜合實(shí)踐學(xué)校，甘肅張掖 734000）

STEM 教育課程是整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的新型課程模式，與傳統(tǒng)單學(xué)科課程相比，STEM 教育課程符合綜合學(xué)科背景，更強(qiáng)調(diào)培育學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新、運(yùn)用多學(xué)科知識技能解決問題等素養(yǎng)。現(xiàn)階段我國中小學(xué)STEM 教育課程還未能和普通課程有效融通，限制學(xué)生綜合素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。為此，相關(guān)教育人士應(yīng)明晰中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)現(xiàn)狀，構(gòu)建更為完善的STEM 教育基地和課程體系，加強(qiáng)對接普通課程和STEM 課程，策劃豐富的STEM 實(shí)踐活動，從而引領(lǐng)學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中悟、在悟中行，收獲扎實(shí)高效的STEM 教育成果。

一、中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)現(xiàn)狀

STEM 教育概念，是科學(xué)（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）、數(shù)學(xué)（mathematics）的縮寫，其中科學(xué)是對世界和自然規(guī)律的理解與探究，技術(shù)和工程是在尊重自然規(guī)律的前提下改造世界，應(yīng)對各種社會發(fā)展問題，數(shù)學(xué)是施展技術(shù)和工程技能的基礎(chǔ)工具，由此可見STEM 教育的實(shí)踐性及其與實(shí)際生活的密切關(guān)聯(lián)。現(xiàn)階段中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)尚未形成常態(tài)化的統(tǒng)一局面，經(jīng)過調(diào)查研究，中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)現(xiàn)狀概括總結(jié)如下。

（一）中小學(xué)STEM 教育主要集中于課外培訓(xùn)領(lǐng)域

隨著中小學(xué)應(yīng)試教育向提高國民素質(zhì)軌道轉(zhuǎn)移，以及家長結(jié)構(gòu)年輕化，STEM 教育理念走進(jìn)家長和社會大眾的視野。目前中小學(xué)STEM 教育主要集中在課外培訓(xùn)領(lǐng)域，一些具有實(shí)力的校外素質(zhì)教育培訓(xùn)基地受到資本青睞，依托較好的校外資源開發(fā)STEM 培訓(xùn)產(chǎn)品，中小學(xué)生家長的素質(zhì)教育意識不斷提升，也愿意將孩子送到課外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)參與綜合歷練。

（二）中小學(xué)STEM 教育尚未融入常態(tài)的課程和教學(xué)

目前我國一二線城市部分中小學(xué)將STEM 教育課程納入課程體系，但是多數(shù)學(xué)校的STEM 教育課程尚未融入常態(tài)的課程和教學(xué)，一般是以創(chuàng)新類校本課程的形式出現(xiàn)，課時設(shè)置約在1-2 小時，還未能和普通課程構(gòu)成多學(xué)科融合課程體系，學(xué)科之間的界限和壁壘還沒有被有效打破，限制學(xué)生將多學(xué)科知識技能交叉、融合、滲透等應(yīng)用素質(zhì)發(fā)展，STEM 教學(xué)范式有待改良和創(chuàng)新。

（三）中小學(xué)STEM 教育課程內(nèi)容較為單一

雖然近年來我國中小學(xué)教育領(lǐng)域掀起開設(shè)STEM 教育課程的熱潮，但是在課程內(nèi)容的實(shí)際開發(fā)和規(guī)劃上，仍舊存在內(nèi)容單一、碎片化、實(shí)踐性不足等問題。首先，開設(shè)STEM 教育課程的核心理念，是引領(lǐng)學(xué)生打破學(xué)科界限，自主融匯多學(xué)科知識解決真實(shí)世界中的真實(shí)問題，就現(xiàn)有STEM 教育課程而言，還是側(cè)重于單學(xué)科知識的傳授和單一技能的訓(xùn)練，涉及綜合學(xué)科的課程內(nèi)容較少，STEM 實(shí)踐教育內(nèi)容不足，阻礙學(xué)生決策能力、創(chuàng)造精神和STEM 素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。再者，目前STEM 教育課程主要有機(jī)器人教育、編程教育和3D 打印，在信息技術(shù)課程中體現(xiàn)較多，但是未能和多學(xué)科以及綜合素質(zhì)培養(yǎng)的各個維度建立系統(tǒng)化課程體系，如生活實(shí)踐、學(xué)農(nóng)實(shí)踐以及生命安全等，這也在一定程度上造成中小學(xué)STEM 教育課程碎片化、單一化的現(xiàn)象，需要在未來課程開發(fā)和創(chuàng)新中著力完善。

二、中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)對策

（一）加強(qiáng)中小學(xué)STEM 教育課程頂層設(shè)計，確立課程目標(biāo)

想要真正實(shí)現(xiàn)STEM 教育課程在中小學(xué)教育體系中的普及性、普惠性開設(shè)，必須加強(qiáng)教育課程開發(fā)的頂層設(shè)計，立足學(xué)校實(shí)際，確定技術(shù)路線和實(shí)施步驟，組建專門的STEM 教育課程研究團(tuán)隊，確立課程目標(biāo)、規(guī)劃課程方案，落實(shí)資源開發(fā)利用和硬軟件條件保障工作，從而為特色化STEM 教育課程開設(shè)構(gòu)筑扎實(shí)基礎(chǔ)。

1.確立課程目標(biāo)，構(gòu)建STEM 教育課程體系。各中小學(xué)校須樹立明確的STEM 教育課程開設(shè)目標(biāo)，堅持尊重興趣、基于經(jīng)驗(yàn)、聯(lián)系生活、多元選擇、著眼發(fā)展的課程開發(fā)理念，加強(qiáng)與學(xué)生和家長的調(diào)查訪談，結(jié)合本校實(shí)際情況，構(gòu)建集3D 打印、K'BOT 創(chuàng)意、KEVA 創(chuàng)意搭建、智能機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)客、生命安全、學(xué)農(nóng)實(shí)踐于一體的STEM 教育課程體系。STEM 主題教育課程之外，STEM 教育思想還要滲透到多學(xué)科常態(tài)教學(xué)中，如在普通課程中增加資料搜集、數(shù)據(jù)分析、科學(xué)小實(shí)驗(yàn)、圖紙繪制，基于實(shí)際問題解決的任務(wù)和項(xiàng)目活動等，進(jìn)一步完善STEM 教育課程體系結(jié)構(gòu)和范式［1］。

2.組建STEM 教育課程研究小組，明確研究任務(wù)。各中小學(xué)校應(yīng)針對STEM 教育課程開設(shè)工作，組建教研小組，小組成員以綜合活動教師為主，其他學(xué)科教師和教研人員參與協(xié)助。在分配STEM 教育課程開設(shè)工作任務(wù)過程中，可規(guī)劃課程研究和課堂研究兩項(xiàng)主要工作內(nèi)容，針對課程研究工作，教研小組成員要樹立標(biāo)準(zhǔn)意識，根據(jù)STEM 教育課程的開設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容，在中小學(xué)課程體系中梳理和提煉具有STEM 教育要素的典型課型，如信息技術(shù)、物理、數(shù)學(xué)、生物以及科學(xué)實(shí)踐等等，形成富有特色的STEM 教學(xué)范式；針對課堂研究，教研組成員和一線教師要依托現(xiàn)有課堂，從STEM 教育思想出發(fā)，在教學(xué)組織、常規(guī)、能力等角度切入開展課堂研修活動，通過集體備課和反復(fù)實(shí)踐，生成不同形態(tài)課堂的STEM 教學(xué)范式，如小組合作、項(xiàng)目化教學(xué)、手動操作等等，力爭將STEM 素質(zhì)培養(yǎng)滲透于每次課堂教學(xué)活動［2］。

3.落實(shí)STEM 教育課程的資源開發(fā)和軟硬件設(shè)施配備。在資源開發(fā)方面，中小學(xué)校要根據(jù)STEM 教育課程開設(shè)目標(biāo)，加強(qiáng)開發(fā)社會和家庭資源，如與社會企業(yè)、機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系，獲取產(chǎn)、學(xué)、研融合的STEM 教育資源，或是邀請家長配合，開展親子式的STEM 教育實(shí)踐活動等。在軟硬件設(shè)施配備方面，各中小學(xué)校要保障STEM 教育課程研究資料的齊備，如在校園圖書館內(nèi)補(bǔ)充綜合實(shí)踐和體驗(yàn)式教學(xué)書籍，在校園網(wǎng)中設(shè)置相關(guān)資源網(wǎng)站入口，方便教研小組成員查閱資料，同時擴(kuò)充經(jīng)費(fèi)，建設(shè)德園、能園、國防園、拓展場、開心農(nóng)場、生命與科技實(shí)踐區(qū)等教育場地，配備智能化教學(xué)技術(shù)軟件和工具，為中小學(xué)STEM 教育課程的開設(shè)和實(shí)施創(chuàng)造優(yōu)渥的物質(zhì)條件。

（二）推進(jìn)中小學(xué)STEM 課程與普通課程融通，提升STEM素養(yǎng)

目前中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)尚未打破學(xué)科界限，針對這個難點(diǎn)，相關(guān)教育人士應(yīng)全力推進(jìn)STEM 教育課程與普通課程的融通，使學(xué)生體驗(yàn)到跨學(xué)科知識的融合表現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科知識技能遷移拓展意識，從而提升學(xué)生STEM 素養(yǎng)。

1.將STEM 教育元素滲透到普通教學(xué)課程中。目前中小學(xué)普通課程和STEM 教育課程的融通阻礙，是基于STEM 教育要素的技能訓(xùn)練活動較少，教師在提高STEM 教育要素滲透效果時，應(yīng)重視開展STEM 技能訓(xùn)練活動。如在數(shù)學(xué)、物理、科學(xué)等普通課程教學(xué)中，教師可根據(jù)課程知識要點(diǎn)，給學(xué)生提供參考資料和互聯(lián)網(wǎng)搜索設(shè)備，組織學(xué)生合作搜集與課程知識有關(guān)的拓展資料，如物理知識在社會生產(chǎn)生活、環(huán)境保護(hù)、航空航天、醫(yī)藥研究等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，數(shù)學(xué)知識在建筑工程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等領(lǐng)域的實(shí)用資料，抑或是科學(xué)發(fā)展史料、科學(xué)家小故事等，引導(dǎo)學(xué)生在普通課程學(xué)習(xí)中感受知識的交叉性，強(qiáng)化學(xué)生信息化學(xué)習(xí)、資源整合能力，達(dá)到STEM 教育要素在普通課程教學(xué)中的滲透目的［3］。

2.在普通教學(xué)課程中加強(qiáng)實(shí)施STEM 跨學(xué)科問題探究。在中小學(xué)普通課程中應(yīng)用STEM 教育課程，教師需要增加跨學(xué)科問題探究的實(shí)施比重。如在scratch 編程教學(xué)中，教師可先在多媒體投屏上展示科學(xué)課程中的九大行星資料，然后向?qū)W生提出融合數(shù)學(xué)、物理、自然科學(xué)的跨學(xué)科問題：同學(xué)們，每個行星的質(zhì)量不同所產(chǎn)生的引力就不同，我們能在地球上生活，是地球質(zhì)量所產(chǎn)生的引力恰好滿足人類的地面活動需求，那么相同質(zhì)量在其他行星上的重量為多少呢？跨學(xué)科問題提出后，學(xué)生展開熱烈探究，有學(xué)生提議在程序腳本中調(diào)整G=mg 的常量g 值，其他學(xué)生討論后都認(rèn)為可行，并在編程設(shè)計中加以實(shí)踐，這樣學(xué)生既能解決跨學(xué)科問題，也能讓普通編程課程和STEM 教育課程實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量融通。

（三）實(shí)施中小學(xué)STEM 課程項(xiàng)目化教學(xué)，鍛煉自主決策能力

STEM 教育理念最早以創(chuàng)客項(xiàng)目形式在中小學(xué)教育領(lǐng)域?qū)嵤_設(shè)STEM 教育課程的主要意圖，也是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用多學(xué)科知識解決問題的素質(zhì)。

1.圍繞普通課程中的STEM 教育要素設(shè)計和發(fā)布項(xiàng)目。在這個步驟，教師需要分析提煉普通課程中蘊(yùn)含的STEM 教育要素，合理設(shè)計和發(fā)布STEM 創(chuàng)客教學(xué)項(xiàng)目。如小學(xué)科學(xué)課程中的STEM 教育要素就非常豐富，覆蓋到自然科學(xué)、技術(shù)、物理、生物、社會與環(huán)境等方面。教師在設(shè)計和發(fā)布創(chuàng)客項(xiàng)目前，要先落實(shí)普通課程知識的講授和鋪墊工作，然后再選擇課程中的STEM 模塊，開發(fā)拓展有趣味的創(chuàng)客項(xiàng)目。如在科學(xué)課程的“風(fēng)力和風(fēng)向”相關(guān)教學(xué)中，教師在知識鋪墊階段可帶領(lǐng)學(xué)生誦讀風(fēng)級歌，通過短視頻和閱讀資料學(xué)習(xí)，了解風(fēng)力和風(fēng)向的概念知識，懂得借助輕飄物體判斷風(fēng)向和風(fēng)力，掌握龍卷風(fēng)、臺風(fēng)等極端天氣對人類的影響。隨后，教師可設(shè)計發(fā)布自制風(fēng)向風(fēng)力計、自制風(fēng)車等STEM 創(chuàng)客項(xiàng)目，項(xiàng)目的發(fā)布要依托信息化課件，使用微課視頻向?qū)W生介紹項(xiàng)目成品的外形、設(shè)計制作過程和用途，這樣可有效驅(qū)動學(xué)生參與STEM 創(chuàng)客項(xiàng)目的動機(jī)［4］。

2.組織學(xué)生合作分工、自主決策完成項(xiàng)目。教師要向?qū)W生提供齊備的STEM 創(chuàng)客項(xiàng)目探究材料和工具。如普通科學(xué)課程中的風(fēng)力、風(fēng)向創(chuàng)客項(xiàng)目，教師設(shè)計發(fā)布的若是風(fēng)車制作項(xiàng)目，就需向?qū)W生提供卡紙、圖釘、秸稈等材料工具；若設(shè)計發(fā)布的是風(fēng)向風(fēng)力計制作項(xiàng)目，則需要提供卡紙、紗巾、細(xì)線、吸管、乒乓球、剪刀、圓規(guī)等材料工具。教師合理劃分項(xiàng)目探究小組后，一邊在多媒體投屏上播放項(xiàng)目制作視頻，一邊發(fā)動學(xué)生組內(nèi)自主分工和決策，確定每個成員負(fù)責(zé)哪些項(xiàng)目工作，如項(xiàng)目制作中的畫圖、裁剪、組裝、成品試運(yùn)行和測量記錄等，教師在此過程中可適度啟發(fā)，側(cè)重于引領(lǐng)學(xué)生合作創(chuàng)造和探索實(shí)踐。學(xué)生完成STEM 創(chuàng)客項(xiàng)目的制作環(huán)節(jié)后，教師在帶領(lǐng)學(xué)生到室外試運(yùn)行項(xiàng)目成品，親眼、親手見證自制風(fēng)車或風(fēng)力風(fēng)向計在自然界中的運(yùn)行現(xiàn)象，從而使學(xué)生體驗(yàn)到自主創(chuàng)新和決策的快樂，涵育學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識攻堅項(xiàng)目的能力和思維品質(zhì)，提高中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)以及其與普通課程融通效率。

（四）開辟中小學(xué)STEM 教育課程實(shí)踐基地，發(fā)揮綜合育人功能

中小學(xué)開設(shè)STEM 教育課程最顯著的價值，是能引領(lǐng)學(xué)生在跨學(xué)科融合實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)對自身創(chuàng)新和實(shí)踐能力的發(fā)展，把STEM 教育思想從課程活動體驗(yàn)轉(zhuǎn)化到學(xué)生的實(shí)際行動上，進(jìn)而豐富學(xué)生經(jīng)歷、磨煉學(xué)生意志、升華學(xué)生品格。

1.開展STEM 教育學(xué)農(nóng)實(shí)踐。這項(xiàng)STEM 教育實(shí)踐活動，可在中小學(xué)校的開心農(nóng)場和學(xué)農(nóng)實(shí)踐區(qū)開展，如在生物、自然科學(xué)、人文性生命教育類課程實(shí)施完畢后，教師都可帶學(xué)生到學(xué)農(nóng)實(shí)踐基地，指導(dǎo)學(xué)生栽種糧食、蔬果、花苗等農(nóng)作物和植被，定期為植物澆水、施肥、除草，觀察和記錄植物的生長情況，培養(yǎng)學(xué)生對勞動技能、生命觀念、自然科學(xué)、生態(tài)環(huán)保等素養(yǎng)的綜合實(shí)踐能力。

2.開展STEM 教育社區(qū)服務(wù)實(shí)踐。這項(xiàng)STEM 教育實(shí)踐活動，可在社區(qū)等校外實(shí)踐基地開展，還要倡議學(xué)生家長的親子實(shí)踐參與。如每逢傳統(tǒng)節(jié)日來臨之際，教師可擬定STEM 教育社區(qū)服務(wù)實(shí)踐活動計劃發(fā)布到家長群里，帶領(lǐng)家長和學(xué)生深入社區(qū)廣場、劇院等場所，協(xié)助社區(qū)人員完成節(jié)慶場所布置工作，如發(fā)揮創(chuàng)意想象繪制節(jié)慶墻繪，運(yùn)用工藝美術(shù)知識設(shè)計制作節(jié)慶花燈、剪紙，運(yùn)用物理和工程學(xué)原理拼裝器材設(shè)施等等，使學(xué)生體驗(yàn)親子實(shí)踐的美好時光，以及身體力行服務(wù)社區(qū)、美化社區(qū)的巨大成就感，從而提升學(xué)生人文素養(yǎng)、STEM 素養(yǎng)、綜合實(shí)踐能力以及社會責(zé)任感［5］。

綜上所述，從中小學(xué)STEM 教育課程開設(shè)現(xiàn)狀來看，STEM 教育主要集中在校外培訓(xùn)領(lǐng)域，尚未融入中小學(xué)常態(tài)的課程和教學(xué)，現(xiàn)有教育課程內(nèi)容存在單一化、碎片化等問題。為此，各中小學(xué)應(yīng)加強(qiáng)STEM 教育課程頂層設(shè)計，確立課程目標(biāo)、充實(shí)課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，加強(qiáng)STEM 教育課程和普通課程的融通，廣泛實(shí)施基于STEM 教育課程范式的項(xiàng)目化教學(xué)，依托校內(nèi)外實(shí)踐基地，開展多彩的STEM 教育綜合實(shí)踐活動，從而達(dá)到綜合育人的STEM 教育課程開設(shè)目標(biāo)。