將STEM教育滲入社團活動

張宏平 趙連儒

〔摘? ? 要〕? 教學策略總是聚焦于如何提高學生的應試成績，并不利于學生的發展，會造成學生創新能力培養不足。本文所要探討的是，通過與課本聯系相對緊密而又面向全體學生的STEM教育，提升他們的科學素養，并通過社團活動等形式開發系列教材，開展基于社團活動的長期、系列的STEM教育，提升學生的創新能力。

〔關鍵詞〕? STEM教育；社團活動；課程

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 11-0061-03

當今世界競爭日趨激烈，各國綜合國力的競爭越來越多地表現為科學技術的競爭。科學技術的競爭關鍵在于人才的競爭，而人才靠教育培養，今天的教育就是明天的科技、明天的經濟。世界各國綜合國力的競爭歸根結底是教育的競爭，是人才的競爭，誰贏得了人才，誰就贏得了綜合國力，誰贏得了人才培養的方式，誰就贏得了人才。各國競相出臺政策，提高人才的培養質量。STEM教育因倡導讓學生通過跨學科手段，在解決實際問題的過程中培養自己的創新能力而受到各國青睞，歐美等發達國家也都從國家戰略層面對STEM教育進行了頂層設計。我國的STEM教育起步較晚，理論研究多而實踐研究少，缺乏系統性的課程開發設計。本文就如何選拔具有科學研究天賦的學生，聚焦最前沿科學技術和國家急需的高層次人才，基于社團活動設計開發系列化、系統化的STEM教材，開展常態化STEM教學，培養學生創新能力，提升學生科學素養，為國家高科技領域儲備優質生源加以闡述。

一、開展普惠的STEM教育

（一）定位基于社團活動的STEM教育

我國的義務教育是不分等級的普惠教育，義務教育階段不允許有快慢班存在。中小學普遍把平均分與及格率作為教師最重要的考核項目之一，教師教學符合20與80法則，即教師把80%的精力用在了只占學生總數20%的學困生身上，這不利于那極少數有科學研究天賦、將來最有可能推動人類社會技術進步的精英學生的發展。教師工作中心后移，對精英階層的學生無法進行有效的思維啟發引導，致使我國中小學生創新能力的培養嚴重不足。

STEM教育引導學生用跨學科知識，在解決生活中實際問題的過程中學習、應用知識，讓學生在“做中學”“學中做”“學中悟”，培養學生解決實際問題的能力與創新能力，提升學生的核心素養，這能有效彌補我國中小學教學中學生創新能力培養不足的問題。但我國的STEM教育內容不連貫，缺少可連續開展的系列化的教學內容。開展面向全體學生的普惠的、與日常教學聯系較為緊密的STEM教育，選拔出有科學研究天賦的學生，聚焦最前沿科學技術和國家急需的高層次人才，有針對性地開發系列化的STEM教育課程，充分利用社團活動，開展系列化、常態化的STEM教育，既能保證我國的學校在分科教學模式下，讓普通學生獲得扎實的專業基礎知識，又能強化對精英學生知識的認知過程、認知的方法的培養，彌補我國STEM教育內容不系統、不連貫，學生創新能力不足的問題。

（二）挖掘STEM教育素材

基于STEM教育的核心內涵，挖掘STEM教育素材。STEM教育以“科技或工程問題為核心，根據解決問題的需要，讓學生通過活動，組織所需要的科學、技術、工程與數學的知識，形成連貫、有組織的課程結構”。“技術的核心是發明”，“工程的核心是設計”。技術與工程實踐活動的最終結果是物化產品，能使學生體驗到成功的快樂。

可以從科學教材知識點出發挖掘STEM教育素材。系統梳理科學教材中的知識點，教師精選那些既有動手操作，又融合多學科、多模塊的知識，創設用課本知識融合技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）等知識解決的、帶有一定挑戰性的實際問題作為STEM教育的素材，嘗試以解決實際問題為驅動，讓學生在用多學科知識解決實際問題的過程中，特別是通過動手操作形成物化成果的過程中，或探究學習知識，或驗證知識，在做中學，學中做，提升能力。

還可以從人們生活中的需要出發，以挖掘那些需要用學生學習到的多學科知識可以解決的實際問題為驅動，整合多學科知識作為STEM教育素材。讓學生通過動手實踐，在用多學科知識解決實際問題的過程中，學習知識，進一步理解知識的原理與應用。還可以直接借鑒或改造他人的STEM教育素材為我所用。

（三）面向全體學生開展STEM教育

我們不能用STEM課取代某門常規課程。應充分利用選修課、學校的校本課程，面向全體學生開展與課本中的科學知識聯系相對緊密的STEM教育，在學生普遍動手參與STEM教育的過程中，發現那些對STEM教育感興趣、有科學研究天賦、有志于科學研究、愿意參加系列化STEM教育的學生，為基于社團活動而進行的系統化的STEM教育準備人才。

二、開發基于社團活動的STEM教育課程

（一）從教材中收集素材

從教材中收集那些教材中已經涉及但又未系統闡述的知識作為STEM教育素材，開發基于社團活動的STEM教育課程深入研究。例如，《電》是教科版小學科學四年級的內容，教材中對電學知識設計的學習內容是：先用干電池、導線組成電路點亮小燈泡，再把多個小燈泡與干電池分別以串聯、并聯的方式連接，點亮小燈泡，然后強調安全用電知識。但教材中安排的實驗太少，實驗相互獨立，對許多知識點——如不能用潮濕的手觸碰帶電設備，下雨天不能在孤零零的樹下避雨，采取直接告訴學生的方式展示。實驗中，電池的串聯與并聯的連接方式、數量不同，以及小燈泡連接的數量與方式不同，燈泡的亮度就不同。實驗中出現了這些現象，教材卻沒有分析這些變化的原因，也沒有讓學生探究這些實驗現象背后的原因，使學生在做完這些實驗后，產生了一系列的疑惑。因此，教師可在學生完成用干電池點亮小燈泡的實驗后，以探究為什么此時小燈泡發光而導線卻不發熱作為STEM教育的驅動性問題，以電流的熱效應為突破口，進行系列化研究。讓學生先猜測原因，再讓學生通過實驗明白，電流流過常溫下的任何物體都會產生熱。電流流過小燈泡與銅絲導線時，銅絲產生的熱量極少，小燈泡的燈絲產生的熱量多，所以小燈泡的燈絲才被電流產生的熱量燒得發光。讓學生通過觀察在電路中接入同樣長短粗細的銅絲、鐵絲、鎢絲后，小燈泡的亮度不同，明白不同物體的導電能力不一樣。從而使他們懂得：不能把電池的正負極用導線直接連接，否則會燒壞導線，損壞電池，以及電池、小燈泡數量不同、連接方式不同，小燈泡的亮度就不同；不能用照明電路做實驗，不能用潮濕的手觸碰帶電設備，下雨天不能在孤零零的樹下避雨，不能接觸高壓帶電設備等，都是因為電流的熱效應。通過這一系列的探究實踐活動，學生能輕松理解那些原本不解的知識。

（二）立足國家戰略需求

要對接國家的“中學生英才計劃”“強基計劃”“基礎學科拔尖學生培養計劃”，聚焦國家急需的高層次人才，開發對應方向系列化的STEM專用課程，對經過普惠的大眾的STEM教育篩選出來的，具有STEM研究天賦、創新天賦、科學研究天賦，對STEM教育感興趣的學生，進行系列化的STEM教育。例如，從簡單的模塊化編程開始，再到代碼編程、C語言等，將學科系列化的知識和人們的實際需求相結合，與學生的興趣相結合，通過一系列的實踐活動，進一步提升學生的學習興趣，培養學生的創新能力，為將來國家選拔拔尖人才做好準備。

（三）立足當地特色產業

應基于社團活動的STEM教育課程的開發研究，強調將地方特色產業要素融入開發過程中，通過開展熟悉環境中的熟悉活動，使學生更加容易理解知識本身。這更容易激發他們的學習興趣，理解科學技術對社會生活的貢獻，近距離理解科學技術的實用性。例如，結合家鄉的戈壁農業，就可深入實地探究農業的無土栽培，將有機蔬菜的種植條件、種植密度、水肥用量的計算等知識相互融合，開發成為STEM教育課程。

三、開展系列化長期性的STEM教育

（一）常態化開展活動

應基于面向全體學生開展的普惠的STEM教育，精選出對STEM教育感興趣、有科學研究天賦、有志于科學研究、愿意參加系列化STEM教育的學生，結合學生自己的學習興趣，組建不同研究方向的STEM社團活動小組。例如，對人工智能感興趣的機器人社團，對計算機編程感興趣的編程社團，對物理知識感興趣的物理社團等，立足校本實際，充分利用學校的社團活動時間，常態化開展專項研究領域的STEM教育課程學習。還可充分利用校本課程、勞技課、課外興趣活動，或利用周末科技興趣活動小組、寒暑假科技夏令營和冬令營、科技活動周以及科技競賽活動的賽前專項培訓等，推動專項研究領域的STEM教育常態化開展。

（二）系列化開展活動

基于社團活動面向有天賦的精英學生開展的STEM教育，不同于面向全體學生開展的與科學課本聯系較為緊密的STEM教育，后者是由一個個獨立的案例組成的，案例之間聯系較為松散，具有長期的、系列化的特點。而面向有天賦的精英學生開展的STEM教育，其課程內容是基于某個研究領域和方向整體設計布局的，課程中的案例相互緊密聯系，是基于某個領域、某個研究方向的系統化、連續化的課程內容，是貫穿一個學期或多個學期甚至整個STEM學習過程的系列化的課程，有不同的系列，供學生自主選擇。

（三）分學段實施

STEM教育的課程既要整體設計布局，形成完整的知識體系，又要根據學生的年齡特征及其認知規律、知識結構體系，有計劃地分學段實施，開展系列活動。各學段內容應相互銜接，不可跨越學段、跨越原本連續的學習內容，進行跨越式學習。

（四）活動形式多樣化

活動以校內的活動為主，讓學生通過動手操作探究學習，在“做中學”“學中做”。同時，還要利用好校外資源，通過走訪高科技企業、科技館、校外參觀、校外科技主題實踐活動等，豐富活動形式，激發學生的學習興趣。

總之，在我國義務教育不分層的現實情況下，應基于社團活動開展系列化的STEM教育，通過系列化的操作實踐，提高學生的創新能力，提升其科學素養。

【本文系甘肅省“十四五”規劃2021年度一般課題“基于校本資源的小學STEM教育實踐與探究”的系列研究成果，課題立項號：GS〔2021〕GHB0783】

參考文獻

[1]呂延會.STEM教育的核心精神[J].當代教育科學，2017（5）.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育小學科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2017