基于湖湘文化，探尋STEM課程實施路徑

彭金燦

【摘要】STEM教育作為培養學生的探究能力，批判性思維能力，以及與人溝通能力的載體，正在被實踐、被研究，被推廣。基于湖湘文化視野下的STEM課程，以求通過學生充分地體驗與實踐，在手腦并用中提升思維與能力，同時激活文化記憶。

【關鍵詞】STEM教育;課程;湖湘文化

在教育的基本構成要素中，教育內容的改革是非常重要的。而我們所說的教育內容就是課程。課程改革一直是未來教育改革的核心。面向未來，課程需要更好地體現時代精神和文化內涵，從根本上解決“為誰培養人”和“怎樣培養人”的核心問題.[1]長沙市開福區清水塘鵝秀小學，一所背倚鵝羊山、西臨湘江水、應靈山秀水環擁的新建學校，從建校初就致力于以科學+人文的“以STEM教育理念為支撐、進行學校課程改革深層次創新，深入推進學校STEM教育特色課程”的探索與實踐。

一、課程背景

21 世紀是科學技術迅速發展的時代，世界各國都在高度關注科技的創新和高素質人才的培養，力爭在復雜多變的國際環境中保持本國的競爭力，紛紛制定學生核心素養發展框架，以培養學生的問題解決、應對挑戰和實踐創新的能力.[2]2016年，我國北師大林崇德教授團隊推出包括“文化基礎、自主發展、社會參與”三方面六大素養十八個基本要點的《中國學生發展核心素養》。2017 年，中國教育科學研究院印發《中國STEM教育白皮書》，明確指出“STEM 教育應該被納入國家創新型人才培養戰略”.[3]隨后，國家又陸續頒布《中國STEM 教育發展報告（起點篇）》《中國STEM教育2029行動計劃》《STEM教師能力等級標準（試行）》等政策文件，強力推動 STEM 教育在中國的發展。2017年教育部印發的《義務教育小學科學課程標準（2017版）》第四部分實施建議當中，特別把STEM教育列為新課程標準的重要內容之一。 STEM 教育已然成為當下教育變革的“關鍵詞”，成為培養學生創新能力和實踐能力的最佳路徑之一。[4]

二、課程價值

STEM教育從國家層面被數次提及，它的價值到底體現在哪？

中國教育科學研究院與比較教育研究所所長，中國教育科學研究院未來學校實驗室主任，中國教育科學研究院STEM教育研究中心主任王素主任說：時代對人才提出了新要求，目前我們處在一個技術高度變革的時代，從互聯網、物聯網、人工智能到智能制造，所有這一切不僅改變了我們的生活方式，也改變了我們的生產方式，特別是對于未來的就業和產業所需要的人才提出了新的要求。在這個過程中，未來的人才競爭主要是知識與技能的競爭。從國際經驗中我們可以看出STEM教育作為培養學生的探究能力，批判性思維能力，以及與人溝通能力的載體，具有非常好的效果。[5]

21 世紀核心素養提到人才應具備學習和革新技能，強調人才應具備“4C 能力”，即批判性思維和問題解決能力 （Critical Thinking）、 溝通交流能力（Communication）、合作能力（Collaboration）、創造與革新能力 （Creativity and Innovation）。[6]教育家布魯姆的認知領域教育目標分類，將思維學習分為六個層次，自低到高依次是：記憶、理解、應用、分析、評價、創新。其中分析、評價、創新為高階思維層級。哈佛大學有句名言：“一個人的成功與否，不在于他的經驗有多少，而在于他有怎樣的思維方式。”STEM 教育正是符合高階思維能力的培養和4C 人才的培養目標與：通過跨學科活動，促進學生創新能力;通過數學思維與批判性思維整合，促進學生把在進行STEM 教育過程中涌現出的創新設計和想法轉化為創造力。所以，通過推進STEM教育，以培養學生更廣闊的視野與思維;通過跨越學科邊界的知識融合和應用，解決真實世界中富有挑戰性的問題，使學生獲得多學科解決問題的教育經驗。[7]

我們認為：真正的教育，是每時每刻的自我覺知、批判性的獨立思考。而培養出具有創新思維、批判性思維和問題解決能力的學生，關鍵要有規范合理的課程體系、智慧有效的教育方式等。所以，我們清水塘鵝秀小學基于湖湘文化的STEM教育特色課程的實施應該是一種很好的探索。

三、課程實施

我們學校的STEM課程以湖湘文化為依托，具體是以湖南民間風俗和“湖南人——三湘歷史文化”博物館陳列主題中的文物為課程載體，我們邀請學生、家長參觀湖南省博物館，然后通過網絡問卷，選取學生、家長視角下最感興趣的的課程載體。

我們希望通過學生充分地體驗與實踐，在手腦并用中激活學生的文化記憶，沿著探究“我們從哪兒來，當下在哪兒，未來往哪兒去”的路徑，增進其對我國優秀傳統文化的理解和認同。

我們的課程框架以《桿秤里的STEM》項目為例如下：

課程框架依據人類認識世界的基本規律展開設計，從認知到解釋，再到反作用、反觀。針對每一個環節，設計對應的課程內容與形式，以確保課程開展的科學性和學生認知的完整性，同時用不同的課程形式培養與開發學生不同的思維能力。

（一）看到，建立探究基礎

在每一個項目課程開始前，我們都會布置兩項任務：主題閱讀+現場識物。我們希望通過這兩條途徑，讓學生“看到”，幫助學生建立探究的基礎。

1.主題閱讀：我們每一個項目課程都有一個推薦書單，書單里有書籍、有視頻、有影片、有書法繪畫作品……學校建立專門的資源庫，保存、收集、整理這類資料。這項任務我們要求在課程開始前的寒暑假完成，學生根據書單自主閱讀、學習、小組分享，等到課程開始后匯報、交流閱讀感受。

現場識物：除了看到書上的文字、圖片、視頻，我們更希望學生通過實地、實物地考察來完善認知，在實踐活動中引發探究興趣與成就感。于是，我們會帶領學生走進湖南省博物館、邀請博物館的志愿者講解;我們會引導家長帶著孩子走街串巷、深入平常百姓家探尋。如《桿秤里的STEM》項目課程，我們組織學生走進太平街桿秤店，尋找真實的桿秤，采訪桿秤制作人。《日晷里的STEM》項目課程，我們邀請湖南省天文協會會長來給學生上大課，講太陽的故事;我們還將天文望遠鏡搬到學校的操場，帶領學生透過觀察色球層和光球層不同的天文望遠鏡來看太陽。

閱讀與識物之后，我們會要求學生將這一過程記錄下來，寫出自己的預學報告。預學報告作為正式課程之前的自主學習成果，包括他們主動學習的過程、體驗與收獲，同時，也包括他們對課程的疑問。這項任務一是有利于培養學生的探索精神：獨立自學式地預學正是學生自學能力和研究探索精神最好的訓練。二是有利于培養學生學習的積極性：堅持不懈地預習，學生的許多見解、判斷經過課程學習驗證是正確的，就會增強學生的學習興趣;學生在預學中的問題要在課堂上尋找答案，也會激起學生的學習興趣。

（二）想到，激發探究動能。

3.提出問題：科學家愛因斯坦曾說過：“提出問題比解決問題更重要。”我們課程的第一節課，便是問題提出。提問的終極目標是成就學生能夠成為靠自己的能力給出答案的人。怎樣提出好問題？是個關鍵。其提問本身就是培養學生高階思維的好機會。第一，我們不僅讓學生提出問題，還要思考自己的問題應該歸屬哪一類;第二，對于最后確定的問題我們組織學生評價，分析為什么這個問題提得好。這里面就包含了對學生分析、聯系、評價等思維的培養。

同時，作為教師，我們試圖通過讓學生自行歸類問題而分析出學生的問題意識和能力傾向，以便我們進一步思考怎樣幫助學生提出好問題。

這類課程形式非常受學生歡迎，學生放開自己的思維，天馬行空中去找尋自己心底的真實問題。有學生會抓耳撓腮：這個問題我該怎么表述呢？有學生感嘆：哎，我的問題就是這么的有深度！因為，我們在問題歸納時直接采用了他的問題。

4.學習地圖：確定了探究問題之后，我們一般還要指導學生做好自己的“學習地圖”，引導學生對自己已有知識和學習期望做一個管理，類似于做旅游攻略，這也是一種高階思維的主動學習，我們認為值得探索。

（三）做到，論證前因后果。

5.主題教學：主題教學是課程最重要的一個環節。我們的課堂教學以“四維”目標為導向，在三維目標的基礎上增加“思維目標”。要求不管什么課型（如主題學習型、 主題探究型、問題探究型、問題解決型、課題研究型和工程創新型等），都要有明確的思維培養目標，并體現在教學實施的環節中。

課程實施過程中，我們有教師單，也學生學習單。學習單一般會根據課程內容而定，有的要求課前完成，有的課后再做，如整理某一方面知識的手抄報、如給自己的問題找答案的思維導圖、如天馬行空的作品設計圖等。學習單一部分是可以小組合作完成的。一般我們都會給學生一個星期的時間，在這一個星期里，學生需要查閱資料、需要伙伴合作、有的還需要家長或老師的指導，學生都會利用課余時間去完成。這就需要學生學會收集、整理資料，學會在合作中取舍，學會相信堅持自己的想法，學會自己解決問題……

到了課堂，學生始終站在中央。或分享自己的、團隊的前期學習收獲，或提出疑惑，或談論某一細節，或通過交流對比尋求方法……教師作為學生學習的組織者、引導者、合作者、協助者，只是給學生提供必要的學習支架，將學習的過程交給學生，將學習的結論留給學生，將學習的收獲送給學生。

6.設計分析

學習然后再創造，便是思維的最高層次——創新。

在我們的每一個項目課程中，都有一個必要環節：作品設計分析。我們根據不同的課程載體，要求學生對載體再設計。如：設計一把桿秤、一面鼓、一只風箏……一種以人為本的創新方式，學生提煉自己積累的知識、方法和可搜尋的工具，將物的需求、技術的可能性以及自己對作品的定位整合在一起。因此，我們不能把設計簡單地看作是一種想法，他是學生靈感、構思、實施的過程。。從創新能力發展的角度看，若是將這一思維方式轉變為一種教學方式或者學習模式，那將對學生的核心素養發展具有重要意義。[8]

7、作品制作

作品制作是STEM課程最核心的環節。

學生通過運用各種工具、工藝進行實踐，將設計轉化為實物，以完整的作品考量學生對STEM課程所涉及的學科知識的掌握，強調工程、技術的運用、創新意識與實踐能力的培養。[9]學生需要選擇合適的工具、材料，以小組合作的形式開展實踐，這是驗證設計、完成項目的重要保障。一方面，學生通過傳統與現代工具的使用，實現學習成果的可視化，提升創造性;另一方面，學生通過小組分工、同伴合作實現學習過程任務化，體驗解決現實問題的過程。[10]

四、課程反思

我們設想，下一步由學生根據自己確定的問題自行組成學習小組在假期中開展繼續研究。這將是一個完整的生成性問題的運用，也是學生對課程過程方法論的再次實踐。

在頂層設計上，我們希望建立這樣一個“項目主導+項目開放”的STEM課程大循環的方式，思考怎樣遵循知識結構的建立和思維方法的培養，打通學段做系統性、階梯性的整體設計，充分運用好這個培養學生核心素養的最好載體。

課程實施過程本就是一個不斷實踐反思的過程，我們每經過一個階段都必須回過頭來看看、想想其中的成敗得失，不斷的調整、不斷地改進，不斷地發展。我們希望把湖湘文化里的STEM的興趣之光，德育之光，教研之光整合融入學校特色課程建設中，讓這星光不斷擴散、不斷蔓延，不斷壯大。

參考文獻：

[1] 吳穎惠.構建以“育人”為核心的課程體系[N].中國教師報，2019- 03 - 06（014）.

[2] [4] [8] 王佑鎂，郭靜，宛平，趙文竹.設計思維：促進STEM教育與創客教育的深度融合[J].電化教育研究，2019，40（3）：34-41.

[3] 中國 STEM 教育白皮書（ 精華版） [EB/OL].（ 2017- 06- 20） [2020-08-10]http： / /www.ict.edu.cn/ uploadfile /2018/0507/20180507033914363.pdf.

[5]王素.《2017年中國 STEM 教育白皮書》解讀[J].現代教育，2017（7）：4-7.

[6] [7] 陳鵬，田陽，劉文龍.北極星計劃：以 STEM 教育為核心的全球創新人才培養——《制定成功路線：美國 STEM 教育戰略》（2019— 2023）解析[J].遠程教育雜志，2019（2）：3-14.

[9] [10] 蔣雄超.把握“三條主線” 助力STEM教育實踐（J）. 中小學教學研究，2019（3）：9-12