把“STEM+”理念融入全課程

鄒正

“人”是教育的出發點，也是教育的歸宿。因此，學校教育在突出教育的社會價值的同時，還要進一步考慮實現其社會價值的基礎——人的價值，追求社會價值和人的價值的統一。尤其需要強化學生的家國情懷，喚醒學生的生命自覺，鼓勵學生全面發展、自由成長，成為更好的自己。

在全球化、信息化的背景下，國家競爭日益凸顯為人才競爭。作為一所具有鮮明辦學特色的學校，南京外國語學校必須回應時代的召喚。我們將學校的發展目標定位為“建設具有中國特色的世界一流學校”。圍繞這一目標，學校提出了“融貫中西、文理并蓄”的特色課程理念，在原有“基礎性課程、拓展性課程、榮譽性課程”的“金字塔”式課程模式中融入了“STEM+”課程理念。

摒棄“拼盤式”結構，指向“立體性融合”

上世紀80年代，面對科學技術發展中出現的拔尖人才危機，美國政府開始對人才培養模式和制度進行反思，提出了跨學科、跨領域的STEM教育。

STEM教育發展的方向是以科學技術為路徑、實現跨學科融合為特征，關注最新技術及其實踐應用，培養能夠綜合運用多學科知識解決實際問題的復合型創新人才。近年來，我國基礎教育也開始重視STEM教育，旨在提高學生的科學素養和創新能力。

隨著STEM課程的推進，有學校提出STEAM課程理念，將藝術（Arts）融人STEM課程；也有學校提出STREAM課程框架，將閱讀（Reading）融人STEM課程；還有學校提出STREAMSS課程，“SS”是指體育（Sports）和服務（Services）。

我校提出“STEM+”課程理念，受“互聯網+”思想的啟發，“+”代表的是連接、跨界整合。“STEM+”課程融人了培養學生科學精神和實踐創新能力的理科拓展性課程，如《信息學》《機器人學》《通用技術課程》等；還融人了培養學生人文底蘊的人文拓展課程，包括《讀閑書》《國學人門》《國學精粹》《北京大學文科先修課程》；還糅進了培養學生批判性思維能力和全球勝任力的課程，如《面向歷史和我們自己》《哈佛大學辯論課程》《模擬聯合國課程》《未來企業家課程》；同時還融人了促進學生表現力、創造力以及審美情趣增長，教會學生健康生活的藝術、體育、心理課程，如《形體操》《太極》《藝術大師進校園》《戲劇》《繪畫》《書法》《生命的風鈴》等。通過這些課程，學生得以健康、全面、個性地成長。

單純“+”的概念是“拼盤式”課程結構，只有在課堂教學結構中更深人、跨學科“融合”，才能促進學生學科知識、能力、素養之間“立體性融合”，包括“文理融合”“數理融合”“理藝融合”“理論與實踐融合”等方面。

“STEM+”課程正是基于“立體性融合”理念，努力培養學生良好的批判性思維能力、自主學習力、社會行動力、全球勝任力，促進學生在文化基礎、社會參與和自主發展三方面充分發展。

項目性學習實現跨學科深度融合

“STEM+”課程理念融人基礎性課程，實現了學科融合，并且引領了學習方式的變革。

在國家課程的教學中，為避免分科學習、知識割裂的弊端，我們提倡教師在指導基礎上，用“翻轉課堂”的教學方式，引導學生自我規劃、自主學習、獨立思考、獨立研究、自己動手完成他們感興趣的，與生活、社會相關的數學、科學和信息學等項目性學習，實現知識、能力、素養的“融合”。

例如，在化學課堂，教師提出問題：“微型化、集成化、便攜化和自動化已經成為當今科學發展的主流趨勢，化學實驗室的試管、燒杯、培養器皿等各種實驗用品能不能微縮到一張芯片上，掛在鑰匙扣上隨時備用呢？”

學生課后上網查閱了解到微量液體的操控、反應和分析的芯片實驗室（lab-on-a-chip）可以實現這一目的，同時了解、比較芯片實驗室的常用材料、性能和制作工藝。他們對此產生了濃厚的興趣。

教師在課堂教學中引人芯片實驗室制作，帶領學生利用網上購買的Sylgard184型PDMS預聚體及固化劑套裝、可打印的聚苯乙烯熱縮片以及計算機繪圖軟件、激光打印機、真空干燥劑、烘箱、剪刀、手術刀、雙面膠等工具，自制芯片實驗室。

整個過程中，學生經歷了利用繪圖軟件設計芯片實驗室通道圖、激光打印、烘箱烘烤制出陽模、PDMS預聚物與固化劑的調和制備、芯片成型、產品介紹和演示等系列環節，化學學科知識、材料科學、工程設計、微流控技術、計算機繪圖等綜合應用其中。置身于前沿科學環境中，既激發了學生對科學的濃厚興趣，擴展了視野，在綜合復雜的情境中，也實現了學科知識、能力、素養的融合。

跨學科的項目性學習是“STEM+”課程最常使用的方式。基于學科融合，我們設計多個研究性項目如秦淮河治理、PM2.5治理等大量與生活實踐緊密結合的項目，供學生根據興趣和能力素養特征自行選擇。通過廣泛征集項目解決方案，促進學生創新素養的發展，實現跨學科、跨領域融合。

首先是科學與技術的融合。我們開設《數字化化學實驗》《靈敏的觸角——生物傳感器》等課程。其中，《數字化化學實驗》讓學生了解數字化傳感器的工作原理，利用數字化傳感器設計化學實驗，對教材中傳統的實驗改進與拓展，探究生產生活中有趣的化學問題。

比如，高一年級學生利用溫度傳感器測定發現了酒精燈并不是外焰溫度最高的，從而對初中課本上的“結論”提出質疑，認識到“實驗探究比理論分析更可靠”。利用氧氣濃度傳感器，學生發現人在密閉空間里缺氧窒息時，氧氣并沒有像想象中耗盡（約占空氣體積10%），從而誕生了“過量的燃料燃燒能把氧氣耗盡嗎，還會剩余多少氧氣”“不同燃料燃燒消耗氧氣是否存在很大差異”等一系列探究問題。科學與技術的融合拓寬了學生實驗設計的思路，大大提升了學生的探究意識和批判性思維能力。

其次是技術與藝術的融合。學校專門開設了《通用技術與創新制作課程》《軟件設計與立體雕刻》《軟件設計與三維模型打印》等課程。其中《通用技術與創新制作課程》涉及電鉆、手搖鉆、鋸床、鉆床、切割機等基本加工工具和激光雕刻機、3D打印機等先進設備的學習和使用。作品的加工制作過程，便是學生空間設計、計算機制圖、設備操作能力的提升過程。我校學生利用3D打印機與激光雕刻機設計、制作出一臺可供使用的3D打印機，他們設計、制作的仿生機器人和無動力小車頻頻在國際國內比賽中獲得大獎。

再次是科學與人文的融合。歷史上的科學大師幾乎都是“文理并蓄”的，因為只有融會貫通，才可能產生頓悟。

目前，國內外越來越多的自然科學競賽最后均要求以陳述及辯論的形式呈現觀點，甚至是英文的陳述和辯論，這反映的正是文理融合的趨勢。我們專門開設了《青年物理學家辯論》課程，帶領學生用實驗探究物理問題，培養學生的動手實驗能力、觀察分析能力，提高綜合分析問題、解決問題的能力。這門課程中，學生還會學習辯論技巧，參加世界青年物理學家對抗賽，這些經歷不僅提升了專業素養，還培養了團隊合作精神，為今后從事科學研究打下良好基礎。又如，在人造皮膚研究項目中，除了生物、化學、物理等專業知識的呈現，我們還格外注重學生審美素養的培養。

“STEM+”課程如何培養學生社會參與素養

學生的核心素養中，社會參與素養是重要方面。“STEM+”課程體系不僅強調跨學科融合，更注重學科學習與社會、生活的融合。我們開設“STEM+”課程，重要的目的是培養學生的責任擔當、實踐創新素養，實現其社會參與。

“STEM+”課程通過項目設計與實施為載體，將學術性學科知識轉化為可解決實際問題的生活性知識。它需要選擇典型性項目進行結構化設計，讓學習者在體驗和完成項目中學習多學科知識與技能。這種課程融合方式，強調社會實踐活動以及社會問題解決能力的培養，強調多學科知識融合到真實的社會性項目中，在實際情境中實現學生的社會參與。項目的過程分析、活動設計等社會分析是核心。

在高一“STEM+”課程學習中，部分學生與南京大學環境科學院的研究生合作了一個社會分析項目。他們選取全市13-18歲青少年學生為研究對象，以學校、交通工具、家庭或者社區等三大場所為空間研究范圍，采用基于個體行為的暴露評估方法測定學生日常生活中的污染暴露水平。研究大氣顆粒物PM2.5和教室/家庭環境中降塵污染暴露對青少年體內重金屬積累影響，尋找其相關性，進而探究大氣顆粒物環境暴露對青少年健康的影響。

研究過程中，在方案設計及優化、數學建模、計算機制圖等方面，學生都獲得鍛煉和提高，同時，在關注社會、健康的過程中，學生保護環境的社會責任感顯著提升。通過社會參與、合作交流的方式，“STEM+”課程走出學科領域，實現了更高層次的“立體性融合”。

南京外國語學校開設了91門選修課程，有88個學生社團，是學生社會參與的主渠道，“STEM+”課程實現了與其他選修課程、社團的融合，極大地拓展和豐富了“STEM+”課程的內涵。

例如，“水質研究社”曾用“STEM+”方式完成了一次公益活動。2016年3月，網絡上流傳這樣一條消息，“市場上一半以上的電水壺產品錳含量在1 0%左右，人體長期過量攝入金屬錳會影響神經系統的功能……”該社團成員提出，這個結論需要驗證。于是，他們利用學校實驗室的電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP）實驗檢測這個結果，學生買來幾款便宜的不銹鋼電水壺，在老師指導下，多次測定反復煮沸水中的錳元素含量，檢測結果是都不超標，且遠遠低于國家標準。

科學實驗的結果讓學生們深刻意識到科學精神的重要性，同時這個過程也巧妙地實現了學生的社會參與，增強了他們關注社會、參與社會的責任感。

責任擔當、實踐創新素養的培養，需要人文素養與科學素養的融合才能實現。為了彌補STEM課程中人文素養的缺失，我們還嘗試開設了致力于培養批判性思維力和全球勝任力的綜合課程，比如《哈佛大學辯論課程》《模擬聯合國課程》《未來企業家課程》《面向歷史和我們自己》等等。

這些課程旨在拓寬學生的國際視野，發展學生表達能力、綜合分析問題能力和批判性思維能力，逐步提升人文精神，幫助學生建立正確的價值觀、歷史觀，培養胸懷天下、關注社會、關愛生命、有責任感的公民，靈活睿智地處理好可能出現的紛繁復雜的社會歷史問題。

在學習過程中，它強調的正是STEM課程的精神，讓學生置身于復雜情境中，理解和辨識事物的多樣表象，聯系歷史與社會背景信息靈活處理問題，形成素養。

在我們看來，中學階段的教育必須著眼于基礎，而這種基礎自然包括為學生打好創造的基礎。“創造的基礎”是自然生長起來的，需要良好的科學和人文氛圍，需要知識世界與生活世界的有機融合，需要轉變教與學的方式，保護好學生從心底生發的熱愛與專注的情感種子。從這個意義上說，“STEM+”課程擴充了STEM教育的內涵，強調了社會價值、人文藝術、信息技術的相互融合，增加了學生智力因素和非智力因素的交叉互動，為創造種子的萌芽、生長提供了肥沃的土壤。