基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的STEM教育本土化研究

田雪 陳曦 郭偉

[摘? ?要]我國(guó)的STEM教育在教育政策、理論研究、教育實(shí)踐等方面均取得了明顯進(jìn)展，但仍缺少完善的課程體系和打通學(xué)段的整體設(shè)計(jì)，評(píng)估體系尚不完整。吉林省長(zhǎng)春吉大附中力旺實(shí)驗(yàn)小學(xué)進(jìn)行了STEM教育本土化的研究與實(shí)踐，并取得了一定進(jìn)展。

[關(guān)鍵詞]STEM教育;本土化;科學(xué)素養(yǎng)

一、STEM教育的背景與本土化挑戰(zhàn)

由于科技人才資源所占比例縮小，為防止國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的下降，美國(guó)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始重視STEM教育，即科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)學(xué)科的整合教育[1]。此后，各國(guó)相繼出臺(tái)了一系列STEM教育的發(fā)展策略和實(shí)施規(guī)劃，出現(xiàn)了大批優(yōu)秀的STEM課程和活動(dòng)[2-4]。

我國(guó)也相繼推出了相關(guān)政策。2016年，教育部印發(fā)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出，要積極探索信息技術(shù)在眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用[5]。2017年6月，舉辦了“第一屆中國(guó)STEM教育發(fā)展大會(huì)”，并發(fā)布了《中國(guó)STEM教育白皮書(shū)》等，為我國(guó)STEM教育的發(fā)展指明了方向，推動(dòng)了STEM教育的探索之路。

我國(guó)對(duì)STEM教育的研究起步較晚。開(kāi)始階段，學(xué)者較多關(guān)注于STEM教育的內(nèi)涵介紹和報(bào)告解讀[6-7]。自2014年開(kāi)始，研究?jī)?nèi)容才逐漸轉(zhuǎn)向課程構(gòu)建方面，但多數(shù)仍集中于分析國(guó)外案例以總結(jié)STEM課程的特點(diǎn)、教學(xué)模式和教學(xué)評(píng)價(jià)體系等[8-9];研究方法多以內(nèi)容分析法、思辨法為主，多直譯外文文獻(xiàn)，缺少深入分析和探討以及針對(duì)我國(guó)實(shí)際的本土化研究。總體上，理論層面的研究較多，實(shí)踐層面的討論較少。

盡管STEM教育在中國(guó)已得到廣泛認(rèn)可并在不斷推進(jìn)，但在實(shí)施過(guò)程中存在嚴(yán)重的水土不服：一是STEM教育推廣不均衡，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份推廣較快，欠發(fā)達(dá)地區(qū)普及困難;二是課時(shí)有限，缺少打通學(xué)段的STEM課程整體設(shè)計(jì)，難以在常規(guī)教學(xué)中實(shí)施;三是評(píng)估體系較繁瑣，在實(shí)際運(yùn)用中存在困難;四是傳統(tǒng)教學(xué)模式下的教師與學(xué)生還不適應(yīng)STEM教育所倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式，師生的創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力需要逐漸培養(yǎng)。

二、 STEM教育本土化的依據(jù)

吉林省長(zhǎng)春吉大附中力旺實(shí)驗(yàn)小學(xué)的STEM教育本著“培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與批判思維”的宗旨，依據(jù)“兩個(gè)融合”進(jìn)行了STEM教育的本土化改進(jìn)和構(gòu)建。一是STEM教育與科學(xué)教育相融合。2017年發(fā)布的小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出：倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)模式，鼓勵(lì)教師將STEM教育運(yùn)用到自己的教學(xué)實(shí)踐中。二是STEM教育與學(xué)校“啟發(fā)潛能”教育相融合。STEM教育以跨學(xué)科融合為核心理念，有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、批判性思維和創(chuàng)新性思維能力以及整合能力[10]。而“啟發(fā)潛能”教育的核心理念包括尊重、信任、樂(lè)觀。將兩種理念融合的STEM教學(xué)，有利于“培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，提高學(xué)生綜合能力”。

三、 STEM教育本土化的過(guò)程與方法

學(xué)校科學(xué)組在“中國(guó)STEM教育2029創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”課題的引領(lǐng)下，致力于打造STEM本土化課程，構(gòu)建打通學(xué)段的課程體系。學(xué)校成立了“教師STEM科創(chuàng)工作坊”，組織STEM教學(xué)沙龍，促進(jìn)本校與其他學(xué)校及社會(huì)機(jī)構(gòu)之間的交流與合作;組織相關(guān)教學(xué)與研討，促進(jìn)教師成長(zhǎng)。

1.課程建設(shè)

學(xué)校突破經(jīng)濟(jì)成本、時(shí)間與空間、傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式的限制，基于“讓內(nèi)容容易習(xí)得、讓思維具有可見(jiàn)性、幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)、促進(jìn)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)”的四大原則[11]，參照美國(guó)STEM教材并結(jié)合校情，以小學(xué)科學(xué)教材為基礎(chǔ)，以不同難度且有價(jià)值的實(shí)際生活問(wèn)題為主題設(shè)計(jì)課程，并多選擇廢報(bào)紙、棉簽、超輕黏土等生活中易獲取且便宜的材料。

2.課程實(shí)施

學(xué)校在小學(xué)科學(xué)課堂階段性開(kāi)展STEM基礎(chǔ)課程，在蓓蕾計(jì)劃時(shí)間開(kāi)展STEM科創(chuàng)選修課，在周五下午的活動(dòng)時(shí)間開(kāi)設(shè)STEM實(shí)踐活動(dòng)，以解決課時(shí)不足的問(wèn)題。課堂教學(xué)主要以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主，四人一組并分配不同職責(zé)，如物料經(jīng)理、工程師、設(shè)計(jì)總監(jiān)、測(cè)試總監(jiān)等，讓學(xué)生通過(guò)角色體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作的重要性并提升個(gè)人責(zé)任感。角色定期輪換，每個(gè)學(xué)生都有平等的體驗(yàn)機(jī)會(huì)。協(xié)作學(xué)習(xí)貫穿整個(gè)STEM項(xiàng)目，教師僅作為引導(dǎo)者和輔助者，將更多時(shí)間還給學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生交流與互助，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)與合作能力。

3.特色評(píng)價(jià)體系

評(píng)價(jià)可以使項(xiàng)目的各個(gè)部分有機(jī)地整合在一起，是維持學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重要工具。學(xué)校構(gòu)建了有特色的真實(shí)性評(píng)價(jià)體系，包括過(guò)程性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)，不僅有師生評(píng)價(jià)，還有學(xué)生的自我評(píng)價(jià)、同伴評(píng)價(jià)以及組間評(píng)價(jià)等。通過(guò)定制化評(píng)價(jià)量規(guī)給學(xué)生提供定期反饋，幫助學(xué)生及時(shí)了解自己的不足，調(diào)整學(xué)習(xí)過(guò)程，并發(fā)展批判性思維。

四、STEM教育本土化的成果與創(chuàng)新點(diǎn)

1.STEM課程創(chuàng)新理念與教學(xué)方法

學(xué)校參考了其他國(guó)家STEM教學(xué)的模式[12-13]，結(jié)合相關(guān)研究[14-15]及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了STEM本土化教學(xué)模式的“八步教學(xué)法”（見(jiàn)圖1）。教師選擇合適的STEM項(xiàng)目創(chuàng)建問(wèn)題情景，學(xué)生通過(guò)明確問(wèn)題與結(jié)果展開(kāi)調(diào)查研究，進(jìn)行自主設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試與優(yōu)化，在小組合作與交流中不斷反思、改進(jìn)、優(yōu)化產(chǎn)品，并根據(jù)評(píng)價(jià)量規(guī)對(duì)小組及成員進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。學(xué)生通過(guò)評(píng)價(jià)明確各自的優(yōu)勢(shì)與不足，在后續(xù)學(xué)習(xí)中加以改進(jìn)。隨著知識(shí)的拓展與遷移，學(xué)生將逐漸養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考的習(xí)慣，全面提升科學(xué)素養(yǎng)。

2.STEM課程內(nèi)容本土化與創(chuàng)造性實(shí)施

在面向全體學(xué)生的基礎(chǔ)課程中，各年級(jí)每學(xué)期均開(kāi)展四個(gè)STEM項(xiàng)目，可將常規(guī)科學(xué)教材的部分內(nèi)容打造成多個(gè)STEM項(xiàng)目。如小學(xué)科學(xué)（教科版）五年級(jí)上冊(cè)的“設(shè)計(jì)制作小賽車(chē)”，融入STEM課程理念與工程設(shè)計(jì)流程后，形成了“重力賽車(chē)”項(xiàng)目。作為基礎(chǔ)課程的延續(xù)，STEM拓展課程面向部分學(xué)生，根據(jù)各年段學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，如中年段的“創(chuàng)意紙牌”項(xiàng)目，高年段的“捕捉風(fēng)力”項(xiàng)目等;STEM科創(chuàng)社團(tuán)定制課程面向少數(shù)愛(ài)好科技與創(chuàng)新實(shí)踐的學(xué)生，可通過(guò)工程設(shè)計(jì)的“七大流程”，將創(chuàng)新想法融入實(shí)踐產(chǎn)品，解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。

學(xué)校通過(guò)教學(xué)組織形式的變革，有效突破了學(xué)習(xí)空間的限制。如將科學(xué)教室劃分成不同功能的學(xué)習(xí)空間，即聆聽(tīng)區(qū)、活動(dòng)區(qū)與安靜區(qū)。打破傳統(tǒng)教室的界限，利用大學(xué)、科研院所及相關(guān)社會(huì)資源，邀請(qǐng)專業(yè)人士為學(xué)生作科普講座，使學(xué)生了解科技前沿。同時(shí)開(kāi)展參觀科技館、汽車(chē)廠、客車(chē)廠等實(shí)踐活動(dòng)，為“車(chē)輪滾滾”等相關(guān)STEM項(xiàng)目提供豐富的資源。

3.創(chuàng)造性地構(gòu)建真實(shí)性評(píng)價(jià)體系

學(xué)校研發(fā)了STEM非筆試項(xiàng)目評(píng)價(jià)量規(guī)，并采用了課堂反饋系統(tǒng)。打破傳統(tǒng)期末考核方式，創(chuàng)造性地采用“保衛(wèi)雞蛋”等非筆試項(xiàng)目，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)相應(yīng)的評(píng)價(jià)量規(guī)檢驗(yàn)學(xué)生的綜合能力。評(píng)價(jià)量規(guī)內(nèi)容豐富，不僅包括知識(shí)目標(biāo)，還能考查學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、信息搜集與處理能力、問(wèn)題解決能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、批判質(zhì)疑能力等。

基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的STEM教育本土化研究在實(shí)踐中也走過(guò)彎路，遇到了一系列問(wèn)題。如教師在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中代替學(xué)生預(yù)設(shè)結(jié)果、設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生按圖索驥地開(kāi)展動(dòng)手活動(dòng)，將課堂變成了讓學(xué)生使用相同的材料進(jìn)行批量組裝的“加工場(chǎng)”。在不斷探索與改進(jìn)過(guò)程中，教師們認(rèn)識(shí)到，STEM教育的目標(biāo)達(dá)成主要取決于教與學(xué)方式的變革。未來(lái)，學(xué)校將站在新的起點(diǎn)審視STEM課程建設(shè)與實(shí)踐，正視問(wèn)題和瓶頸，深入研究與探索，進(jìn)一步把STEM教育落到實(shí)處。

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（責(zé)任編輯? ?郭向和）