吳 波
(南京師范大學(xué)附屬中學(xué)江寧分校,江蘇南京 211102)
近年來(lái),隨著各類(lèi)信息技術(shù),特別是大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展,對(duì)學(xué)生的能力素質(zhì)有了更高的要求。映射到基礎(chǔ)教育階段,就是要求在中學(xué)教育階段培養(yǎng)學(xué)生較好的創(chuàng)新思維能力以及較強(qiáng)的綜合學(xué)科核心素養(yǎng),樹(shù)立起終身學(xué)習(xí)意識(shí)。而在對(duì)學(xué)生綜合能力、高階思維能力、溝通協(xié)作能力的培養(yǎng)上,原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式往往顯得比較力不從心,因而有一些研究人員提出,在課程設(shè)計(jì)和教學(xué)中,要有針對(duì)性地對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)課程進(jìn)行整合或者開(kāi)設(shè)一些新的研究性課程,有效地對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)和劣勢(shì)進(jìn)行補(bǔ)充和改進(jìn),進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展,養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的能力。STEM 教育從本質(zhì)上屬于跨科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等四門(mén)學(xué)科的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教育方式,因而能夠很好地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力,有助于培育創(chuàng)新型人才,這一特點(diǎn)與當(dāng)前我國(guó)新課程改革發(fā)展的要求是一致的。
STEM 教育理念最早由美國(guó)科學(xué)委員會(huì)于20 世紀(jì)八十年代提出,該教育理念取自科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)四門(mén)學(xué)科的英文首字母。顧名思義,STEM 課程就是指在設(shè)計(jì)課程的過(guò)程中,有機(jī)地對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四門(mén)學(xué)科進(jìn)行整合,形成一種有別于傳統(tǒng)學(xué)科課程,以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主要形式,具有融合性特征的課程。從課程內(nèi)容方面來(lái)分析,基于STEM 視野下的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容上應(yīng)當(dāng)以項(xiàng)目的內(nèi)容作為主要載體,在設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的過(guò)程中以對(duì)實(shí)際真實(shí)問(wèn)題的解決為基本遵循和導(dǎo)向,設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分考察融合多學(xué)科知識(shí),以提升和培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境下解決問(wèn)題的能力。從課程結(jié)構(gòu)方面來(lái)分析,現(xiàn)有的STEM 課程大多重視科學(xué)和數(shù)學(xué),輕視工程和技術(shù)?;诖耍赟TEM 視野下的課程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以工程設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)核心,設(shè)計(jì)過(guò)程中要充分體現(xiàn)和遵循數(shù)學(xué)和科學(xué)等自然科學(xué)規(guī)律來(lái)引導(dǎo)和幫助學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自然界的規(guī)律,并采取正確的手段改造事物。
價(jià)值觀(guān)往往對(duì)于整個(gè)課程設(shè)計(jì)的方向和效果起著非常重要的指導(dǎo)作用,而高中生核心價(jià)值觀(guān)問(wèn)題本質(zhì)上就是知行合一問(wèn)題,因而在基于STEM 視野下對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)跨學(xué)科融合課程的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,需要堅(jiān)持正確的核心價(jià)值觀(guān),這也會(huì)對(duì)整個(gè)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果起到價(jià)值解釋、價(jià)值產(chǎn)生和傳遞的作用,在課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐的過(guò)程中潛移默化地將學(xué)生由價(jià)值認(rèn)同引導(dǎo)至價(jià)值共識(shí),進(jìn)而使其養(yǎng)成正向的理想信念及行為習(xí)慣。在堅(jiān)持正確價(jià)值觀(guān)的基礎(chǔ)上,還需要充分考量學(xué)科的嚴(yán)謹(jǐn)性和探究性,引導(dǎo)學(xué)生在課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐的過(guò)程中養(yǎng)成以探索、發(fā)現(xiàn)、質(zhì)疑、創(chuàng)新等視角看待課程要素之間的關(guān)系,并不斷檢驗(yàn)和完善課程的開(kāi)發(fā)體系和結(jié)構(gòu)。
在基于STEM 視野下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)中,需要有序構(gòu)建項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的活動(dòng)主題、目標(biāo)、方式、評(píng)價(jià)等,進(jìn)而確保整個(gè)課程教學(xué)活動(dòng)能夠保持系統(tǒng)化、規(guī)范化、科學(xué)化,提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性和效率,避免出現(xiàn)“高耗低效”問(wèn)題。與傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)不一樣的是,跨學(xué)科STEM 教育具備較強(qiáng)的生成性和綜合性,本質(zhì)上屬于多學(xué)科知識(shí)融合發(fā)展的新型教育模式和形態(tài),其核心的要義就是“融合”,因而基于這一視野下的課程開(kāi)發(fā)必須要充分運(yùn)用學(xué)科整合的思維對(duì)傳統(tǒng)的課程進(jìn)行改造和提升,從全局、系統(tǒng)、整體的角度對(duì)課程開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行綜合權(quán)衡和考量,不能只停留在學(xué)科、教材和案例上。
新課改背景下要求在教學(xué)過(guò)程中將學(xué)生被動(dòng)、單一的學(xué)習(xí)方式向自主性學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐等多元學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變,因而在對(duì)課程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注重發(fā)展和提高學(xué)生的高級(jí)思維。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的形式和模式引導(dǎo)課程教學(xué)對(duì)象在課程實(shí)施的過(guò)程中,特別是在學(xué)習(xí)項(xiàng)目的創(chuàng)設(shè)、探究、制作、評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)中,逐步提升分析問(wèn)題、創(chuàng)新思維、綜合運(yùn)用等方面的能力,進(jìn)而拓寬其思維寬度和維度,提高其高階思維能力。
和傳統(tǒng)教學(xué)模式相比,基于STEM 背景下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)跨學(xué)科融合課程在進(jìn)行課程評(píng)價(jià)中更加注重綜合過(guò)程與結(jié)果,因而在教學(xué)開(kāi)發(fā)和實(shí)踐的過(guò)程中,要特別注重和強(qiáng)調(diào)對(duì)項(xiàng)目研究和學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn),將對(duì)學(xué)生通過(guò)項(xiàng)目研究實(shí)現(xiàn)多學(xué)科知識(shí)構(gòu)建能力的培育充分體現(xiàn)在對(duì)課程評(píng)價(jià)的過(guò)程中來(lái)。此外,還可以通過(guò)學(xué)習(xí)和項(xiàng)目成果的展示和交流提高學(xué)生之間的交流協(xié)同能力。在基于STEM 視野下對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)跨學(xué)科融合課程的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,要特別注重將結(jié)果評(píng)價(jià)和過(guò)程評(píng)價(jià)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,不應(yīng)當(dāng)只注重對(duì)成果的終結(jié)性評(píng)價(jià),還應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生在整個(gè)課程實(shí)施過(guò)程中、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中所展現(xiàn)出的方法、技能、知識(shí)、情感、價(jià)值觀(guān)等因素進(jìn)行綜合考量和評(píng)價(jià),使課程評(píng)價(jià)真正發(fā)揮其促進(jìn)學(xué)生全方位發(fā)展的重要作用,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生參與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)進(jìn)行探究互動(dòng)的積極性和主動(dòng)性。
梳理分析基于《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2020 年修訂版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新課標(biāo))關(guān)于綜合實(shí)踐活動(dòng)類(lèi)課程的教學(xué)目標(biāo),包括以下幾點(diǎn)。
知識(shí)融通與實(shí)踐應(yīng)用主要是指學(xué)生在課程教學(xué)的過(guò)程中逐步培養(yǎng)能夠通過(guò)個(gè)人在實(shí)際生活中與其他事物、自然環(huán)境的接觸獲取跨學(xué)科知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的能力,實(shí)現(xiàn)多學(xué)科領(lǐng)域的有機(jī)融合,在此基礎(chǔ)上形成關(guān)于人類(lèi)社會(huì)、自然地理的理解與認(rèn)知,形成能夠用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)與問(wèn)題解決主要是指通過(guò)課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐,使得學(xué)生在的課程教學(xué)過(guò)程中面對(duì)STEM 項(xiàng)目式課程內(nèi)容,能夠通過(guò)綜合使用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四類(lèi)學(xué)科領(lǐng)域的綜合知識(shí),在授課教師的指導(dǎo)下,綜合各類(lèi)知識(shí)設(shè)計(jì)提出針對(duì)某一類(lèi)問(wèn)題的解決方案,形成分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
創(chuàng)意物化與交流表達(dá)主要是指在實(shí)際的課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐過(guò)程中,學(xué)生要能夠通過(guò)指導(dǎo)教師在教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中提供的工具和材料,基于創(chuàng)意工作方案進(jìn)行實(shí)踐,將紙面上的設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)踐,并在完成項(xiàng)目學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠與小組成員圍繞問(wèn)題進(jìn)行交流溝通,進(jìn)而提高自身動(dòng)手能力和合作交流能力。
文化體驗(yàn)和價(jià)值認(rèn)同主要是指在課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐的過(guò)程中,學(xué)生能夠通過(guò)課程教學(xué)學(xué)習(xí)和實(shí)踐項(xiàng)目,初步了解和掌握工程設(shè)計(jì)、科學(xué)技術(shù)等內(nèi)容和要求,并在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠感受到學(xué)科內(nèi)容所要傳達(dá)的文化體驗(yàn),獲得從理論到實(shí)踐的價(jià)值認(rèn)同。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任擔(dān)當(dāng)則主要是指通過(guò)課程開(kāi)發(fā)和實(shí)踐過(guò)程,學(xué)生能夠逐步形成運(yùn)用科學(xué)的手段和規(guī)范探究問(wèn)題的能力和習(xí)慣,建立一定的社會(huì)擔(dān)當(dāng)意識(shí),培養(yǎng)起尊重生命、保護(hù)環(huán)境、自立自強(qiáng)的意識(shí)以及自立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳顟B(tài)度。
課程內(nèi)容的組織以《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2020年修訂版)》為依據(jù),針對(duì)中學(xué)生群體的教學(xué)需求,以項(xiàng)目活動(dòng)作為課程內(nèi)容的主要載體,建立核心知識(shí)網(wǎng),統(tǒng)一整合概念性知識(shí)和實(shí)踐性技能,選取適合中學(xué)教育學(xué)習(xí)過(guò)程的項(xiàng)目活動(dòng)內(nèi)容。課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖1。
基于前文研究基礎(chǔ),參照《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》,以電子控制技術(shù)課程中《趣味傳感器》課程項(xiàng)目為例,對(duì)項(xiàng)目式跨學(xué)科融合課程設(shè)計(jì)與實(shí)施過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
首先,教師要充分了解和分析受眾學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)和興趣愛(ài)好,而后再結(jié)合相應(yīng)受眾群體的國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)篩選、選擇、歸納相應(yīng)的課程內(nèi)容,內(nèi)容上要盡量體現(xiàn)學(xué)生的興趣和關(guān)注點(diǎn),確定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的主題和內(nèi)容。基于STEM 背景下,在確定和設(shè)計(jì)課程主題及學(xué)習(xí)內(nèi)容的過(guò)程中,不但要依據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和要求,同時(shí)還要注重與教學(xué)對(duì)象的生活環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系,從而激勵(lì)其主動(dòng)探索的積極性。本課程教學(xué)目標(biāo)見(jiàn)附表1。
表1 教學(xué)目標(biāo)
STEM 視野下的課程是生成性的而非預(yù)設(shè)的,是開(kāi)放性而非封閉的,是動(dòng)態(tài)而非靜態(tài)的。一個(gè)好的STEM 課程或課題不僅應(yīng)當(dāng)具備富有吸引力的內(nèi)容,更應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心的教育理念以及學(xué)科之間的碰撞。因此,在課程實(shí)施的過(guò)程中,如何尋找一個(gè)好的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題成為決定課程內(nèi)容方向和效果的關(guān)鍵問(wèn)題。好的驅(qū)動(dòng)型問(wèn)題可以作為概念聚合器,引導(dǎo)學(xué)生能夠以更快的效率和更好的效果探索學(xué)習(xí)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的過(guò)程中要充分考慮學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),不能超越學(xué)生的認(rèn)知水平,同時(shí)要注重對(duì)實(shí)際需要解決的問(wèn)題或者假定的項(xiàng)目問(wèn)題進(jìn)行一定程度的抽象和延伸。以電子控制系統(tǒng)的教學(xué)為例,在實(shí)際的課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,授課教師可以首先播放門(mén)鎖演變的視頻,引入電子控制技術(shù)及電子控制系統(tǒng)的概念(電子控制系統(tǒng)如圖2 所示),引導(dǎo)全班學(xué)生結(jié)合日常生活討論生活中哪些商品屬于電子控制系統(tǒng),它們的被控量和被控對(duì)象分別是什么?教師可以從生活中的實(shí)例中拋出問(wèn)題,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生自主探究分析電子控制系統(tǒng)的組成和工作過(guò)程。
圖2 電子控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖
基于STEM 背景下面向高中生教育培養(yǎng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)跨學(xué)科融合課程的學(xué)習(xí)計(jì)劃可從以下幾個(gè)方面著手:首先,要結(jié)合課程設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求科學(xué)設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌項(xiàng)目的內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)計(jì)劃安排,對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行明確,并按照邏輯順序?qū)?nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌編排;其次,在此基礎(chǔ)上,要科學(xué)、靈活地安排項(xiàng)目和教學(xué)活動(dòng)的階段性劃分和階段任務(wù);再次,要進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化,在階段劃分的基礎(chǔ)上對(duì)各階段活動(dòng)和時(shí)間順序進(jìn)行擬定和安排;最后,確定具項(xiàng)目學(xué)習(xí)和教學(xué)活動(dòng)實(shí)施過(guò)程中涉及的成本和材料,擬定相應(yīng)的計(jì)劃,以確保教學(xué)順利進(jìn)行。以趣味傳感器教學(xué)為例,其項(xiàng)目學(xué)習(xí)計(jì)劃如附表2 所示。
表2 項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容安排目標(biāo)
STEM 教育本質(zhì)上是對(duì)技術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程等課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的融合,在對(duì)課程內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)遵循學(xué)科的核心邏輯主線(xiàn),以項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為主要內(nèi)容載體,引導(dǎo)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中綜合運(yùn)用技術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程設(shè)計(jì)等知識(shí),并適當(dāng)?shù)毓膭?lì)學(xué)生進(jìn)行綜合知識(shí)的融合和深度探究,以提高學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)科知識(shí)的領(lǐng)會(huì)能力,構(gòu)建綜合認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系,同時(shí)也能夠在提升學(xué)生通過(guò)舊知識(shí)遷移學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力?;诖?,確定跨學(xué)科教學(xué)內(nèi)容框架如附圖3 所示。
在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)跨學(xué)科融合課程實(shí)踐的過(guò)程中,學(xué)習(xí)成果的展示與交流是課程開(kāi)發(fā)與實(shí)踐過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其主要目標(biāo)是幫助學(xué)生加深對(duì)核心概念的理解,同時(shí)也收獲解決實(shí)際問(wèn)題的成就感和喜悅感。要確保該環(huán)節(jié)的教學(xué)效果,通常至少應(yīng)當(dāng)包括成果介紹、成果展示、總結(jié)收尾三個(gè)環(huán)節(jié)。教師在組織開(kāi)展交流展示的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)為學(xué)生展示和交流的成果提供內(nèi)容和形式上的輔助和指導(dǎo),幫助學(xué)生全方位展示其成果和收獲,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和信心,同時(shí)通過(guò)展示與交流幫助學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和知識(shí)獲得新的領(lǐng)會(huì)和升華。
對(duì)跨學(xué)科融合課程進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)和總結(jié)的過(guò)程中必須要遵循教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)成果、教學(xué)目標(biāo)以及教學(xué)評(píng)價(jià)在標(biāo)準(zhǔn)和出發(fā)點(diǎn)上的一致性,要兼顧過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生參加課程教學(xué)的效果進(jìn)行評(píng)估,評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)與教學(xué)目標(biāo)保持一致。此外,還要注意對(duì)課程的教學(xué)評(píng)估要保持貫穿始終。與其他學(xué)科課程的教學(xué)不同,基于STEM 視野下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)跨越融合課程的教學(xué)更加關(guān)注學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目和活動(dòng)中的獨(dú)立分析能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,更加關(guān)注課程的過(guò)程性,在對(duì)課程評(píng)價(jià)的形成過(guò)程中,要始終根據(jù)課程過(guò)程評(píng)價(jià)結(jié)論對(duì)下一步的教學(xué)進(jìn)行調(diào)整和設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)和實(shí)施時(shí),要首先擬定規(guī)范統(tǒng)一的評(píng)價(jià)量規(guī),為學(xué)生探究實(shí)踐活動(dòng)評(píng)價(jià)提供可靠權(quán)威的評(píng)價(jià)和指導(dǎo)。評(píng)價(jià)問(wèn)卷如附表3、4、5 所示。
表3 學(xué)生自評(píng)表
在信息技術(shù)時(shí)代,國(guó)家的發(fā)展離不開(kāi)創(chuàng)新人才的推動(dòng),事實(shí)已經(jīng)證明,學(xué)科交叉是創(chuàng)新的源泉,而STEM 教育作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要手段,在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)必將是我國(guó)基礎(chǔ)教育課程改革的著力點(diǎn)之一。為了進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)基礎(chǔ)教育STEM 課程發(fā)展,今后的研究可從以下幾個(gè)維度開(kāi)展:一是組織具有跨學(xué)科整合性的知識(shí)結(jié)構(gòu);二是構(gòu)建STEM 課程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;三是建立STEM 教師聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制。
附圖
圖1 課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖
圖3 項(xiàng)目跨學(xué)科知識(shí)框架
附表
表4 組內(nèi)互評(píng)表
表5 教學(xué)效果評(píng)價(jià)表