如何在普通高中實(shí)施“本土化”的STEM教育

許華先+金愛兵

摘 要：在現(xiàn)行的教育體制下實(shí)施STEM教育，需要結(jié)合本校、本地區(qū)的實(shí)際情況，面向“本土化”的教育對(duì)象，利用“本土化”的活動(dòng)資源，制定“本土化”的活動(dòng)目標(biāo)，試行“本土化”的活動(dòng)方式等，將STEM教育“微化”成STEM活動(dòng)課來開展推行，讓STEM教育在普通高中生根發(fā)芽。

關(guān)鍵詞：本土化；STEM教育；活動(dòng)設(shè)計(jì)

一、STEM教育現(xiàn)狀

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡(jiǎn)單疊加，而是將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。它強(qiáng)調(diào)的是學(xué)科間融通、解決問題過程中的方案設(shè)計(jì)、目標(biāo)牽引式的設(shè)計(jì)原則、多向思維的選擇過程、思維和實(shí)踐的達(dá)成與交流分享，重點(diǎn)是突出多學(xué)科的交叉融合。

2014年，美國(guó)教育部提出STEM國(guó)家人才培育策略，針對(duì)中小學(xué)STEM教育提出實(shí)現(xiàn)各州STEM創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作、培訓(xùn)優(yōu)秀STEM教師、建立STEM專家教師團(tuán)、資助STEM重點(diǎn)學(xué)校和增加STEM科研投入等切實(shí)、具體的規(guī)劃，受到世界的廣泛關(guān)注。

國(guó)內(nèi)關(guān)于STEM教育的研究越來越成為研究的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)高校的教育研究者主要是從STEM教育開展的重要性、必要性和對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)的作用等方面進(jìn)行了闡述。但對(duì)如何具體實(shí)施STEM教育的研究較少，對(duì)運(yùn)用學(xué)校已有一些資源實(shí)施STEM教育的研究就更少。《中國(guó)科技教育》有文章介紹了上海的青少年科學(xué)社對(duì)學(xué)生的STEM教育，但這屬于社會(huì)組織機(jī)構(gòu)，能夠參與受教育的學(xué)生比較少。江蘇省科協(xié)、江蘇省教育廳聯(lián)合南京大學(xué)、東南大學(xué)、南京師范大學(xué)等重點(diǎn)高校，正在籌建“江蘇省STEM云中心”。

二、如何開展“本土化”的STEM教育

隨著科技的快速普及與發(fā)展，對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)和科技創(chuàng)新能力的重視，普通高中的教育顯得越來越重要。如何在普通高中開展STEM教育？如何根據(jù)本地區(qū)、本學(xué)校實(shí)際情況實(shí)施STEM教育，更是一個(gè)具有實(shí)際意義的問題。筆者在開展STEM教育專項(xiàng)訓(xùn)練過程中，感受到不僅需要克服傳統(tǒng)教學(xué)中的一些理念和做法，還需要和本地區(qū)的實(shí)際情況相結(jié)合，同時(shí)學(xué)校也可以將STEM教育“微化”成STEM活動(dòng)課來開展推行。如果領(lǐng)導(dǎo)能給相關(guān)教師一片“自貿(mào)區(qū)”去嘗試實(shí)驗(yàn)效果應(yīng)更好，教師也需要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、創(chuàng)新想法。下面結(jié)合我校的省教育規(guī)劃重點(diǎn)課題“用STEM教育理念指導(dǎo)蘇北普高學(xué)生科技實(shí)踐活動(dòng)的研究”談幾點(diǎn)思考。

1.利用“本土化”的活動(dòng)資源

目前STEM教育主要采用兩種教育方式：一是基于STEM實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)方法，開展基于項(xiàng)目的課程，學(xué)生在STEM實(shí)驗(yàn)室中使用統(tǒng)一配備的材料包，小組成員合作完成項(xiàng)目；二是由創(chuàng)智機(jī)器人競(jìng)賽，航空、航海、車輛、建筑模型和物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)意比賽衍生的STEM應(yīng)用類教育，主要是拔尖培養(yǎng)。這兩種教育方式在大部分普高看來是非常“高大上”的活動(dòng)，是可望而不可即的活動(dòng)。普通高中學(xué)校，由于地方經(jīng)濟(jì)等多方面問題在STEM教育上投入不夠，在STEM教育的起始階段不應(yīng)該追求“高大上”的活動(dòng)項(xiàng)目，而要充分利用本校已有資源和本地區(qū)的相關(guān)資源，將STEM教育“微化”成STEM活動(dòng)課來開展教育。普高學(xué)校的物理、化學(xué)、生物、技術(shù)實(shí)驗(yàn)室都是STEM實(shí)驗(yàn)室的組成部分，當(dāng)學(xué)生經(jīng)過討論交流進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或探究時(shí)，應(yīng)該先到實(shí)驗(yàn)室和自己身邊尋找所需的器材。比如，制作一個(gè)水溫計(jì)，并用它來研究恒定的熱能供給對(duì)水溫度的影響活動(dòng)。

2.制定“本土化”的活動(dòng)目標(biāo)

普高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)是相當(dāng)感興趣，對(duì)STEM活動(dòng)課更是喜歡。但事實(shí)是普高學(xué)生在初中就受“應(yīng)試教育”影響很深，在高中階段受到的影響就更深了。學(xué)生之間在知識(shí)水平、能力水平等方面存在較大差異，為了使STEM活動(dòng)課能讓學(xué)生知識(shí)得到升華、視野得到拓寬、能力得到鍛煉而不是去“湊熱鬧”，因此需要在STEM活動(dòng)課內(nèi)容上設(shè)立一定的層次性，以滿足不同層次的學(xué)生需要。在普高可以分層實(shí)施，根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、精力設(shè)置不同層次的問題（項(xiàng)目），讓學(xué)生小組成員之間合作開展研究，三個(gè)年級(jí)學(xué)生分別達(dá)成一、二、三的三級(jí)目標(biāo)，也就是能“照著做、獨(dú)立做、創(chuàng)新做”。對(duì)高一學(xué)生的要求是教師給定一個(gè)項(xiàng)目方案，學(xué)生可以按此方案研究。一級(jí)目標(biāo)是使學(xué)生了解問題（項(xiàng)目）研究的基本方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生用聯(lián)系的、綜合的、全面的眼光去分析、判斷問題，增強(qiáng)學(xué)生多學(xué)科的綜合意識(shí)。高二的學(xué)生必須要改進(jìn)教師給定的方案或重新設(shè)計(jì)方案，教師的方案只能是備用。二級(jí)目標(biāo)是使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的一般思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生收集、分析、綜合信息的能力，以及初步設(shè)計(jì)問題（項(xiàng)目）解決方案、構(gòu)建知識(shí)模型的能力。三級(jí)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的主體意識(shí)、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)精神，讓學(xué)生在解決真正的科學(xué)問題中發(fā)展自己，也為學(xué)生到高校發(fā)展做好鋪墊。

3.試行“本土化”的活動(dòng)方式

由于教育資源、學(xué)生精力、學(xué)校追求、評(píng)價(jià)制度等條件的限制，一般的普通高中STEM教育更適合采用基于課程的STEM教育方式。需要有步驟、有層次地推進(jìn)STEM教育。需要將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科由小到大、由點(diǎn)到面地逐步整合。需要由研究到探究、由問題到項(xiàng)目、由“形似”到“神似”的逐步推進(jìn)。“本土化”的STEM活動(dòng)課程，主要是通過科技調(diào)查、科普講座、科技報(bào)告、體驗(yàn)活動(dòng)、基于問題（項(xiàng)目）的研究性實(shí)驗(yàn)等形式，以興趣小組、社團(tuán)活動(dòng)等方式組織活動(dòng)。學(xué)校鼓勵(lì)更多不同學(xué)科的教師參與到興趣小組、社團(tuán)活動(dòng)的輔導(dǎo)中，這些興趣小組和社團(tuán)可以分學(xué)科，起初階段未必需要所有問題或案例都要整合科學(xué)（物理、化學(xué)、生物等）、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)。比如，化學(xué)類的社團(tuán)教師帶領(lǐng)學(xué)生去參觀自來水廠的污水處理系統(tǒng)，可以在學(xué)校探究實(shí)驗(yàn)室中的一些污水處理原理，設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)室污水處理模擬裝置。生物類社團(tuán)教師帶領(lǐng)學(xué)生參觀一些高新科技企業(yè)或聽了一場(chǎng)科技報(bào)告、講座等，學(xué)生除了寫感想外還要消化專家的講解內(nèi)容，采用小組合作討論、查閱資料等方式完成一個(gè)或幾個(gè)與課本相關(guān)點(diǎn)的深度學(xué)習(xí)。

4.打造“本土化”的活動(dòng)設(shè)計(jì)

在開展STEM活動(dòng)課程的初級(jí)階段，應(yīng)以問題引導(dǎo)、案例探索為主，開展基于問題的研究性活動(dòng)。活動(dòng)的設(shè)計(jì)要由小到大、涉及內(nèi)容由單學(xué)科到多學(xué)科，活動(dòng)的設(shè)計(jì)緊緊圍繞高中課程知識(shí)體系，把書本的知識(shí)設(shè)計(jì)在有意義、有趣味的真實(shí)問題、案例情境中，通過活動(dòng)學(xué)生解決了問題，既促進(jìn)學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的建構(gòu)和理解，又形成解決問題的技能。最主要的是在一定短時(shí)間范圍內(nèi)，學(xué)生能夠完成任務(wù)，會(huì)有成功感和喜悅感，增強(qiáng)了信心。比如，可以設(shè)計(jì)“如何制作氣壓噴泉”“基于電磁感應(yīng)的磁懸浮研究”“對(duì)不同水果電池的研究”“環(huán)境影響水果腐爛速度的研究”“龍蝦、大閘蟹等是否對(duì)特定水溫有喜好的研究”等這些問題或案例。

當(dāng)學(xué)生的能力達(dá)到一定層次后，開展基于項(xiàng)目、工程的活動(dòng)課。教師先將項(xiàng)目或工程“微化”成多個(gè)問題、案例，針對(duì)每一個(gè)問題、案例開展研究活動(dòng)，再將這些對(duì)問題、案例的研究集成為項(xiàng)目。從簡(jiǎn)單做起，從小問題做起，不盲目追求“高大上”的活動(dòng)，相信STEM教育一定會(huì)成為普通高中深受學(xué)生歡迎的新課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015（21）.

[2]楊光富.奧巴馬政府STEM教育改革綜述[J].中小學(xué)管理，2014（4）.

注：本文系江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題《用STEM教育理念指導(dǎo)蘇北普高學(xué)生科技實(shí)踐活動(dòng)的研究》（編號(hào)：B-b/2015/02/029）階段研究成果之一。

編輯 孫玲娟