STEM課程培養中學生創新能力的實踐探究

摘要：本篇論文通過對國內國外STEM課程研發情況的對比，對我國初中STEM校本課程開發的情況和落實現狀做出分析，目的是通過研究如何開發校本STEM教材，對實現學生創新能力的提升提出意見。

關鍵詞：STEM;課程創新實踐中學生

中圖分類號：G434文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）06-058

21世紀，世界正處于科技帶來的劇變中，國家要想在紛繁世界中站立腳跟，需要不斷保持自己的核心競爭力，把科技人才創新當作重中之重。習近平總書記在2020年十九屆五中全會在十四五規劃中提出要把科技創新放在核心位置，有一次強調創新人才的培養是國家發展的重中之重。不少省市區也明確了接下來教育工作的方向和重點：進一步深化素質教育改革，探索開發基于創新教育課程——STEM校本課程， STEM教育的普及，對提升學生的創新能力有重大幫助，幫助國家培養出具有創新能力的中學生。

一、STEM課程的內容以及國內外研究現狀論述

STEM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）相關學科的簡稱，用首字母的銜接方式進行結合。

1.STEM課程在國內國外的研究現狀

這個課程最開始形成的理念基礎，是在2007年克拉克和厄內斯特發表的《科學、技術、工程和數學整合的一例模型》誕生的，打下了STEM課程理論的基礎;2011年赫施巴赫發表《STEM計劃：約束及挑戰》又從解釋STEM課程內容出發，對STEM如何應用于教學做出科學系統的解釋，把相對應的四個學科有效的重組，2013年瑪格麗特等人的《搭建工程設計與PK-12課程發展的橋梁——通過STEM教育質量框架的使用》很好地調動了學生的學習積極性。

我們可以總結到，STEM課程的完善是從簡單理論提出、補充、完善，直到課程的整合，逐步實現研究成果，并以理論為基礎，開展有關STEM的項目研究，把科學、技術、工程與數學課程實現整體化，引導學生產生興趣，提升操作能力。

2.國內研究STEM課程的目前情況

我們國家在教育前期的數學和科學課程的教育研究起步會更早些，研究的成果也比較早出現，但是相比在工程教育、技術教育的研究的開始是比較晚的，它們的研究收獲也是比較少的。

2007年，許茵、雷慶發表《中美K-12工程教育及其與高等工程教育銜接的比較研究》這篇論文，這對我們國家基礎教育和高等教育的工程學科的教育和發展工作指出了一條新的道路;2013年丁杰發表的《科學、技術、工程與數學教育創新與跨學科研究》中提出STEM 教育的研究成果和應用成果，同時指出了國際對此研究、實踐的主要勢頭;2016年王潤英老師在高中生物學教學中應用了STEM教育理論，學生可以體驗課程策劃、施行的整個經過，體會制作產品的快感，認知工程技術和生產結果內部的密切關聯，方便學生把之后的技術理論結果更好地運用在生產生活中。

整體看來，當下我們國家的STEM教育可以分類成這下面幾類：原有模式下的灌輸式數理化課堂教學——應試教育體制，勞動技能課程教學模式——創客模式;樂高、FTC等機器人賽制模式——以得獎為主要方向。

二、國內研究STEM課程的特征

1.把學生作為主體

STEM理念指導下的科技技能實踐組重要的是要把學生當做課程的主體，必須規避之前的技能實踐中把教師作為主導的模式。這兩種模式的不同是轉變之前完全以教師為主導的"教"，然后更加深入地進行科技技能實踐，改變成把學生作為主體模式下學生主動"學"，新發現不斷產生的科技技能實踐。

2.把真實情境作為導向

學習時設置情境進行的方式理念指出，學習不單單是單一個體的意義建成的心路歷程，更加是個體逐漸社會化、實踐化參與的一個經過，在STEM教育應用支撐下的科技技能實踐必須把真實情境應用于其中，并充當一定的方向，構建出一個真實的情境，激勵學生對情境展開真實的調查，提出真實的情景的解決方法，在情境中得到認知還要在實踐得到進一步深化認知。

3.實現跨界學習

科技技能實踐經常需要聯系幾個學科，并由此聯系其他問題，可以提出好幾種可以實現的解決辦法， STEM教育理念強化讓學生在開放的、多學科的內容和跨學科的思維中不停探究。在STEM教育模式指導下的科技技能實踐需突破以往科技技能實踐中時間、空間的分別，把跨界學習作為方法、思維，進一步引導學生創新能力的發展。

三、STEM理念下指導下的科學實踐中學生創新能力的養成

開展科技教育的內容和形式是多種多樣的，其根本的目的是要更加好地去培育具備未來社會創新能力的人，科學實踐根本的目的是為了學生培養起創新思維?？萍紝嵺`，不單單可以讓學生收獲知識和技能，更好地促使學生實現創新能力的發展。

1.驅動情境，點亮創新思維

例如這樣的一個真實情景：一天，有一個6歲的女童吃了家里長輩在路邊小攤買小吃，在購買一些零食雞塊之后，回到家突然中毒導致死亡。警方經過嚴格的檢驗，檢驗報告顯示這個雞塊里面的亞硝酸鹽居然超出正常標準的150倍。學校附近無照小吃攤位引發了嚴重的食品安全。我們探究下學校旁邊的無照"路邊攤"怎么這么吸引學生呢？

我們通過STEM模式進行思考活動，探究STEM理念任務"路邊攤是怎么誘惑這些學生的"，切實關注真實的情景問題，并因此培養學生對真實情景的關心，面對這樣真實的情境任務，學生需要制訂出相關的解決方法。

STEM教育理念思考下的解決辦法不止一種，而且沒有標準的答案。這時候，學生要獨立進行思考，可以做頭腦風暴，通過資料查閱方式、請教教師問題的方法，發現問題并且解決問題，進而促使學生創新能力的延伸發展。

2.運用“讓學”手段，調動學生學習積極性

在對STEM理念的時間活動中，教師展現"讓學"的教學手段，從以往的科技技能實踐中擺脫思維，充分和學生進行交流，對項目研究、設計、展示等等進行互動討論。利用故事性的情境，激發學生充分的想象力，把學生當做項目主體，培養學生創新能力。

3.鼓勵試錯，對直覺進行發展

STEM教學"引入—探究—解釋—拓展—評估"5E的模式，體現以學生為主體的教學模式。培養學生在這個過程中不斷找到問題，通過問題進行思考，找到相應的解決辦法，獨立自主的解決問題，當問題得到解決以后，也要有意識地學會舉一反三，學生在這一過程中充分感受實踐的過程，對錯誤還可以有更深刻的認識。

4.跨界合作，培養靈感

靈感具體是指人們在進行科研活動或者是問題處理時候一瞬間閃現的解決問題的方法的思維。在科技活動中要有靈感的產生，必須依托長時間的科研生活實踐、知識、經驗，必須具備多種能力后才可以有深入發展，就是知識能力越強大，對項目認識的深入，使思維中的新觀點會變得更多。

科學教材要和實踐關聯性強。靈感的培養要從對教材的梳理開始，科研項目經常出現在語文、數學、體育等不同學科中，打破科學等多個學科的壁壘，真正做到在SETM教學理念相指引的基礎下，讓項目更加科學實踐，在基礎學科中插入相關項目，學生的接受程度會更高，在過程中提升學生學習積極性的同時，有效提升學生的動手能力，提升他們的學習效率。

四、在STEM理念支持下科學實踐中學生創新能力的評價機制

STEM教學下科學活動中學生創新能力的評價

1.過程性中的評價

跟隨項目展開評比，重點檢查學生在過程中主動參與的程度，是否可以融合數學、科學等學科知識參與項目。

2.最終評價

研究STEM教育理念下的科研活動相關評價，學生需要在科技活動制作的成果和使用的技術進行展現，以此為根據進行評價。

在項目活動中，學生可以發揮自己的想象力，進行發散思考，教師在對學生項目評價過程中要注意對過程中創新性做法和思維的鼓勵，并且通過積極評價鼓勵其他同學多發動自己的大腦，多種方法解決問題。再者，這一過程中還要對學生思維的靈活性進行評價，重點對逆向思維、發展思維的利用做出評價。同時還有注意項目的內容的價值性做出評價，內容是否符合主題，是否言之有物等等。

五、如何推行STEM教育理念

1.匯總相關文獻資料，建立STEM教育理論體系

在國外STEM理論已經提出、實踐多年，國內為了培養創新能力強的新時代學生多年來也在踐行STEM理念，有關學者可以把國內外相關理論知識進行整合編撰，為國內更好實施STEM 理念教學提供更好的方向和更加優質的內容。STEM的相關特性可以培養學生更全面的能力，具有創新能力和終身學習的學生提供更多的幫助。

2.開發STEM理論課程校本

國內目前的教學模式還是主要依托于大綱和教材。學校和教師在教材和大綱的統一指導下，更容易正確理解STEM 教學理念的內涵和教學模式。在對學生的教導過程中，有較為統一的培養目標和方向，對相關部門在進行監督和評價時候有相對清晰的標準，這利于STEM理念在各個學校實行時候的監督和評價。

3.課內推行，課外堅持督促

教師應該用提問的方式引起學生的好奇心，在開展STEM教學模式的時候更應該如此，也可以結合小組合作來完成，鼓勵學生提高參與度;而課外教師還要布置一些以家庭為主的任務，讓家人一起參與小孩的教育，家庭是每個學生很重要的教育場所。有父親母親的參與，學生的興趣更加濃烈，同時提升了家庭的氛圍感，學生在家庭這樣一個最容易放松下來的環境中激發出創新思維，對于項目的進行有很大的幫助，同時也容易激發出學生的創新思維。

4.學校進行STEM教育理念的普及

開展SETM教學，主要也是為了提升學生的創造性，推動學校普及STEM歷年教學，讓學生能夠在靈活的空間里面和適應新型的學習環境下處理問題的能力。

5.利用微信平臺，普及新型理念

在學期的開始階段，教師建立了微信群，方便和家長溝通學生在學校的情況，還可以利用微信適時分享一些STEM教育理念的文段，鼓勵家長去關注關于STEM的理念。也是全方位提升學生的綜合能力，現在已經有越來越多的家長關注到STEM教育，并對這個理念持贊成態度。

綜上所述，STEM教育理念的全面實施，我們還有很長的路要走。學校、教師、家長都要對這樣的一種教學理念有概念和認知，幫助學生培養起批判性思維，逆向思維等等，家校共同努力，能更好的提升學生的綜合能力，對學生的長遠發展提供更好的幫助。

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作者簡介：譚修毅，1984年6月，男，漢族，籍貫吉林通化，大學本科，中教一級，初中物理教學。

【本文為2019年度通化市教育科學規劃課題 《STEM課程培養中學生創新能力的實踐研究》（課題編號：THGH1905）研究成果?！?/p>

（作者單位：通化鋼鐵集團有限責任公司第二中學，吉林 通化 134001）