STEM課程的特殊性研究

【摘要】：STEM教育被視為培養學生科技創新能力的有效方式，因而受到世界各國的廣泛關注。本研究基于英國STEM課程中“關于我的一切”這一主題，分析概括出STEM課程具有情境性、問題導向、跨學科知識整合、探究性、合作性和實踐應用性六個特殊性。

【關鍵詞】：STEM教育；跨學科整合；特殊性

一、STEM課程概述

STEM 是科學、技術、工程和數學四門學科英文首字母的縮略詞，是一種基于數學、技術、工程和數學的跨學科教育。STEM教育誕生于美國，歷經30年的發展逐漸完善與成熟。STEM是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組成方式，它將科學、技術、工程、數學有機的融為一體，有助于培養學生的創新能力。科學的核心是發現，引領學生探索世界；技術的核心是發明，指導學生改造世界；工程的核心是改造，帶領學生創造世界；而數學作為一種模型或理論基礎或者驗證手段在其他三者間架起一座橋梁。

二、STEM課程的特殊性

STEM課程的出現，區別于傳統的課堂教學，它以跨學科整合的方式進行教學，幫助學生擺脫單一學科知識體系的束縛，發展學生的STEM素養。這里我們以“關于我的一切”這一主題為例，分析STEM課堂的特殊性。

（一）情境性

STEM課程具有情境性特征，它不是將孤立抽象的學科知識教授給學生，而是把知識置于一個真實的情境，通過問題解決完成教學。在“才華橫溢的身體”這個問題中，課程目的是讓學生了解不同身體部位的命名，識別人類身體間異同，以及運動對人類重要性。具體做法：設置場景幫助孩子們熟悉身體各部位的命名，讓他們創作生物身體大小的海報。孩子們成對進行，一個躺在一張足夠長的紙上，一個比著人體畫。他們先用鉛筆和記號筆創作一個輪廓，然后添加身體各個部位的標簽。然后鼓勵孩子們比較他們的身體部位，例如問這樣的問題，“誰的手最大”“誰的腿最長”等。STEM課堂將知識與生活中有趣且具有挑戰性的問題結合在一起，學生不僅獲得知識而且能提高解決問題的能力。

（二）問題導向

STEM教育都是以項目為支撐，以開放性真實問題為導向展開教學的。在“關于我的一切”中，設置了七個問題資源庫展開學習。才華橫溢的身體是讓學生了解不同身體部位的命名，識別人類身體間的異同；驚人的步進是讓學生知道如何通過鍛煉使身體可能表現更好；我的身體詞墊為了讓學生鞏固身體各部位的名稱；在科學中跳舞是為了讓學生明白跳舞會使身體部位的溫度以及他們的呼吸和心率有所變化；健康飲食是讓學生知道要維持一個健康的身體，就要均衡飲食；孩子們穿著的四季海報是讓學生知道在身體會受到周圍環境、天氣和溫度變化的影響時，如何更好的維持體溫；氣味罐子、它的味道像什么和光與視覺旨在引導學生利用自己的感官幫助他們了解周圍的世界。STEM課程以問題為線索，讓學生在解決問題過程中獲得知識與技能，并應用獲得的知識與技能，從而實現STEM素養的發展。

（三）跨學科知識整合

跨學科知識整合是STEM課堂最重要的核心特征STEM課程將重心放在特定問題上，強調利用學科間的相互關聯知識去解決問題，實現跨越學科界限、整合多學科知識的教學方式，提高學生綜合應用知識去解決實際問題的能力。在“健康飲食”這一問題中，是為了讓學生知道要維持一個健康的身體，就要均衡飲食。具體做法：孩子們可使用食物圖片，與他們自己的草圖和寫作相結合，通過食物日記，描述他們吃了超過一周或更長時間的食物。最終來自全班的數據可以用簡單的表格或圖表呈現，展示班級里孩子們每天吃的不同食物。在這個過程中，學生們通過動手操作、全班合作完成食物圖表。這里面不僅包含科學知識，也需要數學知識和語文素養。這里面用到的知識不是單一的，打破了學科界限以解決問題為目的。

（四）探究性

STEM課程強調的是一種探究式的學習方法，不是教師直接傳授給學生知識，而是學生在教師的指導下動手動腦，參與學習過程，主動建構知識的過程。在“孩子們穿著的四季海報”中，孩子們進行科學探究了解如何使用不同的材料幫助維持體溫。具體的探究活動時，選擇不同材料制成的手套供孩子們去比較，例如，從一次手套和廚房手套，到羊毛手套或羊皮手套。烹制同樣大小的土豆（用微波爐烘干是最簡單的方法）。取出土豆分別裝在每個手套中，觀察它們隨時間變化溫度如何變化。哪一個“手”先變冷？手套的厚度不同對“手”保暖的時間有所影響嗎？在整個探究過程中，學生自己發現問題，利用所學的科學、技術，工程和數學知識應對生活問題，設計、發現、相互合作并解決問題。

（五）合作性

STEM教育強調真實的生活情境，真實問題的解決離不開與他人的合作。在完成任務的過程中，學生需要相互幫助，相互啟發，并與他人交流討論。在“關于我的一切”這個項目中，大多數問題的解決都需要學生合作完成。例如，在“才華橫溢的身體”中，學生在畫身體海報時需要成對進行，一個躺在一張足夠長的紙上一個比著人體畫；在“健康飲食”中，學生在制作全班食物圖表時，需要全班同學共同收集資料；需要注意的是，合作學習的評價要以合作成員的共同表現為依據，而不是根據個人表現加以評價。這種合作性學習方式有利于學生的社會性發展。

（六）實踐應用性

STEM項目的教學過程強調實踐性，注重知識技能與情境的緊密聯系，旨在讓學生在真實生活實踐中學習，從而獲得知識和技能，并提高解決問題的能力。氣味罐子、它的味道像什么和光與視覺旨在引導學生利用自己的感官幫助他們了解周圍的世界。例如，“氣味罐子”這一活動要求孩子們用嗅覺去識別“氣味罐子”里的材料。將各種各樣的食物和香草進行比較，以不同的方式進行分組和排列。進而引導他們對日常用品的關注，如挑選肥皂時聞一聞，選擇自己喜歡的味道。在學生實踐應用知識技能的過程中，最終要實現實證性這一科學的本質。

三、結語

“關于我的一切”包括才華橫溢的身體（Brilliant Bodies）、驚人的步進（Stupendous Steppers）、我的身體詞墊（My Body Word Mat）、在科學中跳舞（Dancing in Science）、健康飲食（Healthy Eating）、孩子們穿著的四季海報（Children Dressed for the Seasons Posters）、氣味罐子（Smell Jars）、它的味道像什么（What Does It Taste Like）、光與視覺（Light and Seeing）七個問題資源庫。通過對這七個問題資源庫進行分析，發現STEM課程的特殊性包括情境性、問題導向、跨學科知識整合、探究性、合作性和實踐應用性。

參考文獻：

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[2]The National STEM Learning Centre.Primary resources for cross curricular topics [EB/OL]https：//www.stem.org.uk/elibrary/list/279058/all-about-me.