踐行STEM教育理念 培養(yǎng)綜合創(chuàng)新人才

石義琦

【摘 要】STEM是一種典型的采用跨學(xué)科學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教育理念。本文結(jié)合一線教師所面臨的問(wèn)題，從STEM教育目標(biāo)、教育關(guān)系、教育環(huán)境、教育形態(tài)和教育行動(dòng)幾個(gè)維度進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】STEM；PBL；國(guó)家課程；綜合素養(yǎng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【論文編號(hào)】1671-7384（2023）06-068-03

聚焦一個(gè)問(wèn)題：培養(yǎng)什么樣的人

任何一種教育理念或教育形態(tài)，最終都落腳在“人的培養(yǎng)”，STEM教育也不例外。STEM教育具有跨學(xué)科性、問(wèn)題探索性、知識(shí)生成性和創(chuàng)新包容性等特性，順應(yīng)了我國(guó)教育改革方向，不僅回應(yīng)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型對(duì)人才培養(yǎng)的嶄新訴求，同時(shí)也是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、教育強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)的發(fā)展途徑。

1.STEM教育關(guān)注學(xué)生現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)

STEM教育打破學(xué)科的界限，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)走向綜合化，課程內(nèi)容走向?qū)嵺`化，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了有力“抓手”。STEM教育以改造客觀世界、解決實(shí)質(zhì)問(wèn)題為本質(zhì)屬性，通過(guò)大單元設(shè)計(jì)和多學(xué)科融合，橫向以真實(shí)問(wèn)題情境促進(jìn)建立學(xué)生不同學(xué)科知識(shí)、技能和態(tài)度的關(guān)聯(lián)，縱向依賴(lài)學(xué)生個(gè)體認(rèn)知和思維的發(fā)展，在不同的學(xué)段凸顯真實(shí)問(wèn)題的多層級(jí)、多角度、多樣化的解決思路，實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的螺旋式提升。

2.STEM教育注重學(xué)生跨學(xué)科能力的培養(yǎng)

STEM作為一個(gè)整體概念，并非是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四者的簡(jiǎn)單疊加，而是強(qiáng)調(diào)通過(guò)對(duì)各類(lèi)素養(yǎng)的整合，培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通的跨學(xué)科能力。隨著STEM教育實(shí)踐的開(kāi)展，其內(nèi)涵也有所擴(kuò)展，如藝術(shù)領(lǐng)域知識(shí)的加入（STEAM），或者“STEM+”“STEMx”等教育模式的出現(xiàn)，其本質(zhì)是通過(guò)現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題，使學(xué)生能夠從系統(tǒng)的視角找到各學(xué)科知識(shí)的交叉點(diǎn)，統(tǒng)籌建立學(xué)科知識(shí)之間的聯(lián)系，完成分析、計(jì)劃、解決、評(píng)價(jià)和反思的問(wèn)題解決過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)于學(xué)科知識(shí)的理解、整合和應(yīng)用。

3.STEM教育致力學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”是STEM教育發(fā)揮獨(dú)特育人價(jià)值的重要體現(xiàn)。在教育實(shí)踐中，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“問(wèn)題界定、方案設(shè)計(jì)、工具研發(fā)（選擇）、實(shí)施驗(yàn)證、優(yōu)化迭代”等解決問(wèn)題全過(guò)程，進(jìn)而在過(guò)程中喚醒學(xué)生的真實(shí)生活經(jīng)驗(yàn)，建立學(xué)科知識(shí)和真實(shí)世界問(wèn)題的關(guān)聯(lián)，在過(guò)程中迭代生成創(chuàng)造性的解決方案，依據(jù)真實(shí)的問(wèn)題情境評(píng)價(jià)和修正解決方案，鼓勵(lì)創(chuàng)新并包容多樣化的解決方案，以創(chuàng)新發(fā)明促進(jìn)知識(shí)的逐步深化和有效整合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

理清兩個(gè)關(guān)系：STEM教育與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)系、STEM教育與日常教學(xué)的關(guān)系

STEM的學(xué)習(xí)模式注重多學(xué)科整合的學(xué)習(xí)目標(biāo)，突出知識(shí)的理解內(nèi)化和情境遷移，整體學(xué)習(xí)流程有別于傳統(tǒng)的課堂教與學(xué)方式。因此，需要處理好STEM教育與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)以及日常教學(xué)的關(guān)系。

1.STEM教育與PBL在方法論層面的一致性

STEM教育強(qiáng)調(diào)基于真實(shí)世界問(wèn)題的探索、跨學(xué)科知識(shí)整合和鼓勵(lì)創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)等理念，在方法論層面與PBL教學(xué)法十分契合。

在STEM 教育中采用PBL教學(xué)法，應(yīng)倡導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)實(shí)世界的探究活動(dòng)，尋找有意義的切入點(diǎn)，立足項(xiàng)目設(shè)計(jì)，充分利用STEM教育的實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，促使學(xué)生整合跨學(xué)科知識(shí)技能，以小組方式進(jìn)行周期性的開(kāi)放探究活動(dòng)，完成一系列設(shè)計(jì)、計(jì)劃、問(wèn)題解決、決策、作品創(chuàng)建、成果交流等活動(dòng)。整個(gè)開(kāi)展過(guò)程引領(lǐng)學(xué)生探索問(wèn)題、求證方法、歸納答案、創(chuàng)新認(rèn)知，提升高階思維能力，最終達(dá)到知識(shí)建構(gòu)和能力提升，進(jìn)而發(fā)展STEM素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)和人文素養(yǎng)等核心素養(yǎng)。

2.STEM教育和日常教學(xué)之間的綜合化實(shí)踐關(guān)系

STEM教育應(yīng)建立在多學(xué)科融合的基礎(chǔ)之上，將日常教學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的“主戰(zhàn)場(chǎng)”；需要立足實(shí)際，從國(guó)家課程出發(fā)，明確它和日常教學(xué)間的實(shí)踐關(guān)系。

首先，設(shè)計(jì)綜合化的STEM教育目標(biāo)。在新課程方案中，要求在“增強(qiáng)綜合素質(zhì)上下功夫”。因此，可從綜合化課程的角度落實(shí)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

其次，建設(shè)連貫統(tǒng)一的STEM課程體系。在現(xiàn)有課程的基礎(chǔ)上，利用學(xué)生已有知識(shí)、概念和生活經(jīng)驗(yàn)的習(xí)得水平，建立綜合性的活動(dòng)課程，并在課程中強(qiáng)化跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)置，在滿足課程方案要求的同時(shí)，在不同學(xué)段之間設(shè)計(jì)課程的銜接內(nèi)容，形成較為連貫的課程體系。

最后，強(qiáng)調(diào)STEM教育綜合性實(shí)施和過(guò)程性評(píng)價(jià)。鼓勵(lì)嘗試將藝術(shù)、科學(xué)、勞動(dòng)、信息科技、綜合實(shí)踐活動(dòng)等課程進(jìn)行整合實(shí)施，探索大單元、大概念的整合設(shè)計(jì)，推動(dòng)以素養(yǎng)為導(dǎo)向開(kāi)展綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)。

營(yíng)造三類(lèi)環(huán)境：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、勞動(dòng)技能室和創(chuàng)新教育實(shí)踐基地

為了有效推動(dòng)深圳市南山區(qū)的STEM教育，做好學(xué)習(xí)環(huán)境的支撐，南山區(qū)從建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、勞動(dòng)技能室，拓展創(chuàng)新教育實(shí)踐基地三類(lèi)教學(xué)環(huán)境著力，推動(dòng)數(shù)字化教育真正落地。

1.探索未來(lái)教育創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是面向?qū)W生的、開(kāi)放的、以特色創(chuàng)新教育項(xiàng)目和課程為載體的創(chuàng)新實(shí)踐空間。在“新理念、新領(lǐng)域、新技術(shù)、新手段”的引領(lǐng)下，南山區(qū)未來(lái)教室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室通過(guò)七年的建設(shè)周期，已建成113間未來(lái)教室和88間創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，充分尊重師生的自我發(fā)展、跨學(xué)科教學(xué)的需要，充分發(fā)揮創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的效能。

2.推進(jìn)校本特色勞動(dòng)技能室建設(shè)

南山區(qū)教育局采取統(tǒng)籌資源、撥付經(jīng)費(fèi)、項(xiàng)目申報(bào)、分批次建設(shè)等策略，為全區(qū)60多所中小學(xué)建設(shè)了校內(nèi)勞動(dòng)技能室。校內(nèi)勞技室既為學(xué)生提供了校內(nèi)勞動(dòng)實(shí)踐場(chǎng)地，也為學(xué)校設(shè)計(jì)特色勞動(dòng)教育課程提供了支撐。例如，在小學(xué)設(shè)計(jì)建設(shè)了烹飪室、手工室、木工室、陶泥室、校園農(nóng)田等，有的學(xué)校甚至整合設(shè)計(jì)了生物園與地理園作為土培水培園地；初高中學(xué)段的學(xué)校設(shè)計(jì)建設(shè)了各類(lèi)職業(yè)體驗(yàn)環(huán)境，如車(chē)間、維修間等。

3.統(tǒng)籌打造校外創(chuàng)新教育實(shí)踐基地

2017年以來(lái)，南山區(qū)教育局利用地域高新產(chǎn)業(yè)密集的資源優(yōu)勢(shì)，出臺(tái)多項(xiàng)政策文件推動(dòng)“政企校”資源統(tǒng)整，先后成立兩批“南山區(qū)中小學(xué)生創(chuàng)新教育實(shí)踐基地”，為學(xué)校集體開(kāi)展創(chuàng)新教育提供校外平臺(tái)。目前，南山區(qū)已經(jīng)建設(shè)了26個(gè)社會(huì)創(chuàng)新教育實(shí)踐基地，隨時(shí)對(duì)學(xué)校學(xué)生與家長(zhǎng)開(kāi)放。

探索四類(lèi)課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)

課程的實(shí)施與教學(xué)形態(tài)的構(gòu)建是STEM教育理念落實(shí)的關(guān)鍵，南山區(qū)探索出了四類(lèi)課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)。

1.基于基礎(chǔ)型課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)

為了STEM教育理念在課堂中普及和常態(tài)化實(shí)施，南山區(qū)從2017年開(kāi)始在全區(qū)50多所學(xué)校開(kāi)展“基于國(guó)家課程的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”和“構(gòu)建思維發(fā)展型課堂 提升師生學(xué)習(xí)力”的研究，扎根課堂，培養(yǎng)教師，變革教學(xué)，開(kāi)展跨學(xué)科學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、思維發(fā)展型課堂教學(xué)實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維能力提升，也形成了一批優(yōu)秀的跨學(xué)科學(xué)習(xí)案例。

2.基于拓展型課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)

南山區(qū)各中小學(xué)校在“好課程”建設(shè)基礎(chǔ)上，匯聚具有校本特色的拓展型課程知識(shí)庫(kù)，主要有主題課程、專(zhuān)題課程、綜合課程等呈現(xiàn)形式，利用課后服務(wù)時(shí)段，以興趣班的方式開(kāi)展互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、研究型等教學(xué)實(shí)踐，凸顯學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，激活學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3.基于創(chuàng)新型課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)

南山區(qū)各中小學(xué)校在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、勞技室和創(chuàng)新教育實(shí)踐基地等環(huán)境資源支撐的基礎(chǔ)上，建設(shè)貫穿學(xué)校全學(xué)段的人工智能教育、創(chuàng)客教育等創(chuàng)新型課程，如編程教育、機(jī)器人教育、航天教育等，開(kāi)展做中學(xué)、玩中學(xué)、體驗(yàn)式等教學(xué)實(shí)踐，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4.基于外腦課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)

南山區(qū)積極開(kāi)展“校外腦庫(kù)”計(jì)劃，利用區(qū)少年創(chuàng)新院和49個(gè)校級(jí)分院，充分發(fā)揮南山區(qū)科研院所、高等院校、高新技術(shù)企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，引進(jìn)區(qū)域高校和高科技產(chǎn)業(yè)資源，邀請(qǐng)科技領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者、業(yè)界精英等創(chuàng)新教育導(dǎo)師，開(kāi)展博士課堂、院士大講堂、院士進(jìn)校園等活動(dòng)。多位中國(guó)科學(xué)院院士、知名專(zhuān)家走進(jìn)南山區(qū)中小學(xué)校，開(kāi)展科普活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究。自2016年開(kāi)始，南山區(qū)開(kāi)設(shè)“博士課堂”500余節(jié)，為學(xué)生講解科學(xué)課程。

未來(lái)五大行動(dòng)：從頂層設(shè)計(jì)到生態(tài)構(gòu)建

南山區(qū)加強(qiáng)推進(jìn)創(chuàng)新教育的頂層設(shè)計(jì)，重點(diǎn)構(gòu)建以課程為核心的創(chuàng)新教育體系，在大灣區(qū)構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)的生態(tài)圈，通過(guò)區(qū)教育局和中小學(xué)兩個(gè)層面，整合大灣區(qū)教育、智力、科技、文化資源，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)，培養(yǎng)面向未來(lái)的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。近三年南山區(qū)將推行下列五大行動(dòng)。

1.加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，推進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型

近年來(lái)，南山區(qū)充分應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，改變傳統(tǒng)的工作思路和流程，樹(shù)立數(shù)字化意識(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字思維引領(lǐng)的價(jià)值轉(zhuǎn)型。2021年印發(fā)《南山區(qū)中小學(xué)推進(jìn)人工智能教育的指導(dǎo)意見(jiàn)》，全市率先推進(jìn)人工智能普及教育，打造全國(guó)人工智能教育示范區(qū)。2022年發(fā)布《南山區(qū)“十四五”教育發(fā)展規(guī)劃》，明確要成為“智能教育發(fā)展的先鋒”的教育信息化建設(shè)目標(biāo)。同時(shí)，在全市率先發(fā)布《技術(shù)賦能教育創(chuàng)建智慧教育城區(qū)——南山教育信息化“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，提出南山智慧教育“六新”模式；印發(fā)《南山區(qū)創(chuàng)新教育行動(dòng)計(jì)劃（2022-2025）》，持續(xù)大力推進(jìn)創(chuàng)新教育，實(shí)現(xiàn)中小學(xué)創(chuàng)新教育的普及。

2.合理統(tǒng)籌，完善創(chuàng)新機(jī)制

一方面，構(gòu)建統(tǒng)籌機(jī)制，形成由教育、科創(chuàng)、科協(xié)、實(shí)踐基地共同參與的中小學(xué)創(chuàng)新教育工作統(tǒng)籌機(jī)制。構(gòu)建“家—校—社”聯(lián)動(dòng)的多位學(xué)習(xí)環(huán)境，形成創(chuàng)新教育資源整合和協(xié)調(diào)生態(tài)圈。另一方面，健全組織架構(gòu)，結(jié)合區(qū)教科院成立的創(chuàng)新指導(dǎo)中心的指導(dǎo)意見(jiàn)，配備專(zhuān)職教研員與工作人員，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育研究、創(chuàng)新課程開(kāi)發(fā)、教師隊(duì)伍培養(yǎng)等多項(xiàng)目標(biāo)；在校內(nèi)成立創(chuàng)新教育工作小組，組織和落實(shí)校本創(chuàng)新教育工作，實(shí)現(xiàn)市、區(qū)、校三級(jí)聯(lián)動(dòng)的教育工作機(jī)制。

3.協(xié)同共創(chuàng)，構(gòu)建創(chuàng)新教育課程體系

首先，從頂層治理視角出發(fā)，制定有關(guān)創(chuàng)新教育課程開(kāi)發(fā)與實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)，以綱領(lǐng)明確課程內(nèi)容和培養(yǎng)方式。其次，充分鼓勵(lì)課程的自主開(kāi)發(fā)，充分發(fā)揮學(xué)校組織力量和名師專(zhuān)業(yè)引領(lǐng)作用，協(xié)同大灣區(qū)實(shí)踐基地單位，用案例、游戲、項(xiàng)目等形式，呈現(xiàn)基本原理、思維、方法、技術(shù)的策略，開(kāi)發(fā)并實(shí)施創(chuàng)新教育課程。最后，實(shí)現(xiàn)課程的可持續(xù)發(fā)展與應(yīng)用，即整合各類(lèi)教育資源，創(chuàng)建集創(chuàng)新課程、微課學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)科技館、專(zhuān)家講座等一體的線上創(chuàng)新教育個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)，優(yōu)化創(chuàng)新課程的內(nèi)部生態(tài)。

4.名師引領(lǐng)，培育創(chuàng)新教育師資隊(duì)伍

南山區(qū)一直重視加強(qiáng)教師數(shù)字能力建設(shè)工作，形成了體系化的教師數(shù)字素養(yǎng)提升行動(dòng)，未來(lái)也將繼續(xù)從兩個(gè)層面重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)教師、管理者等團(tuán)隊(duì)建設(shè)。

第一，首創(chuàng)線上教師培訓(xùn)平臺(tái)。自主開(kāi)發(fā)基于教師培訓(xùn)、學(xué)生學(xué)習(xí)與家長(zhǎng)教育于一體的MOOC平臺(tái)，為師生提供豐富的教育課程。第二，實(shí)施教師與管理者兩支隊(duì)伍“梯級(jí)”培養(yǎng)計(jì)劃。教師隊(duì)伍“梯級(jí)”培養(yǎng)系列從新崗教師、骨干教師、名教師至特級(jí)教師；管理者為“梯級(jí)”培養(yǎng)系列從啟航、護(hù)航至領(lǐng)航。南山區(qū)注重建設(shè)培養(yǎng)課程體系，加強(qiáng)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)了三個(gè)100%，全區(qū)100%的中小學(xué)、幼兒園參與，100%的教師完成了網(wǎng)絡(luò)和校本研修，100%的單位完成績(jī)效考核。

5.多方參與，打造特色學(xué)校

第一，制定特色發(fā)展計(jì)劃。南山區(qū)創(chuàng)新教育指導(dǎo)中心指導(dǎo)學(xué)校做好創(chuàng)新教育特色發(fā)展計(jì)劃，確保有固定的時(shí)間、地點(diǎn)和經(jīng)費(fèi)，保障科技創(chuàng)新課程、社團(tuán)活動(dòng)、學(xué)生展示交流活動(dòng)的開(kāi)展。第二，豐富培養(yǎng)路徑，中小學(xué)應(yīng)與大灣區(qū)知名高新企業(yè)、高等院校、科研院所聯(lián)合開(kāi)展創(chuàng)新人才培育，豐富中小學(xué)的創(chuàng)新交流展示活動(dòng)。第三，梳理成果經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)保存梳理總結(jié)在創(chuàng)建特色學(xué)校過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)方案、計(jì)劃、課程、課題、論文、案例、學(xué)生作品等經(jīng)驗(yàn)和成果。