STEM教育是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑

柏毅

東南大學(xué)腦與學(xué)習(xí)科學(xué)系主任? 兒童發(fā)展與學(xué)習(xí)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室? 教授

中國(guó)教育學(xué)會(huì)科學(xué)教育分會(huì)副理事長(zhǎng)? 教育部“國(guó)培計(jì)劃”小學(xué)科學(xué)骨干教師培訓(xùn)項(xiàng)目東南大學(xué)首席專家

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，小學(xué)科學(xué)課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，并為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)、成為合格公民和終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。OECD-PISA將科學(xué)素養(yǎng)定義為：運(yùn)用科學(xué)知識(shí)、確定問題和做出具有證據(jù)的結(jié)論、通過人類活動(dòng)對(duì)自然世界的改變進(jìn)行理解和做出決定的能力。

韋? 鈺院士在《以大概念的理念進(jìn)行科學(xué)教育》一書中指出，“科學(xué)教育的目標(biāo)不是去獲得一堆由事實(shí)和理論堆砌的知識(shí)，而是應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)素養(yǎng)。STEM教育堅(jiān)持以綜合的視角探索研究現(xiàn)實(shí)問題，主張融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，實(shí)施跨學(xué)科、跨領(lǐng)域融合的教育方式，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的有效培養(yǎng)。”這與小學(xué)科學(xué)課程中的教學(xué)目標(biāo)是一致的。

美國(guó)作為最早提出STEM教育的國(guó)家，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）2011年7月頒布了《K-12科學(xué)教育框架》，并基于這個(gè)框架制訂了美國(guó)“下一代科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)”中最核心的部分。

2009年，國(guó)際評(píng)估組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)青少年的想象力和創(chuàng)造力相對(duì)低下，這一結(jié)論促使我國(guó)開始重視STEM教育。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：“倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)即STEM，是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。科學(xué)教師可以嘗試運(yùn)用于自己的教學(xué)實(shí)踐。”正在修訂的2021版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，更加重視和強(qiáng)調(diào)技術(shù)與工程在物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域中的實(shí)踐。

我國(guó)目前在小學(xué)科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行的STEM教育，在真實(shí)問題、項(xiàng)目引領(lǐng)、學(xué)科交叉、注重解決實(shí)際問題等方面，與國(guó)際仍有不小的差距，這與我國(guó)傳統(tǒng)的教育理念、STEM教育的發(fā)展模式及推動(dòng)方式都有著密切的關(guān)系。

如何才能在小學(xué)科學(xué)課程基礎(chǔ)上，融入STEM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？我們應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面考慮。

立足現(xiàn)實(shí)問題，注重情境真實(shí)。情境學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)知識(shí)與情境之間動(dòng)態(tài)的相互作用的過程，知識(shí)與活動(dòng)是不可分離的。可以說學(xué)習(xí)者在情境中通過活動(dòng)獲得了知識(shí)，學(xué)習(xí)與認(rèn)知本質(zhì)上是情境性的。在STEM教育中，情境的意義在于：提出需要解決的問題，指出任務(wù)要求，映射出科學(xué)家與工程師工作的意義和方式。

圍繞學(xué)生主體，引導(dǎo)主動(dòng)實(shí)踐。教師應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的任務(wù)是：兼顧所有學(xué)生，為他們提供理論及活動(dòng)支持，引入、牽引、整合相關(guān)科學(xué)概念與科學(xué)原理。教師還要基于學(xué)生已有知識(shí)，合理設(shè)置活動(dòng)難度，引導(dǎo)他們發(fā)揮主觀能動(dòng)性進(jìn)行主動(dòng)探索，嘗試解決問題和建模，并對(duì)自己所搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)。

開展合作學(xué)習(xí)，參與研究過程。通過以小組為單位完成任務(wù)來鼓勵(lì)學(xué)生合作，引導(dǎo)學(xué)生公開地參與交流并尊重其他同學(xué)所做出的貢獻(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)目標(biāo)的過程中，由不同水平的學(xué)生組成合作小組，有助于展示不同的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，有利于全體學(xué)生的發(fā)展。

廣義的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)途徑或許更為寬泛，這里所論述的是指科學(xué)課堂STEM教育培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的方法，真正做到讓學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐中，得到能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。