高中STEM教育校本課程的開發

張封 任懿娜

摘要：本文以中山市華僑中學開展的STEM教育為例，闡述如何從技術學科教育中存在的一些突出問題出發，分析現狀，突破困境，通過多次迭代改進，開發跨學科、跨年級、一主線、多分支的高中STEM校本課程。

關鍵詞：STEM教育；校本課程；課程開發

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）12-0071-03

高中STEM教育現狀審思

隨著《普通高中課程標準（2017年2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）的落地實施，高中生的學習內容和學習方式正在發生巨大的轉變。新課程標準的實施，對STEM教育在高中學校的實踐有推動作用，同時也帶來了諸多約束。

新課標凝練了學科核心素養，更新了教學內容，制定了學業質量標準，突出了以學習為中心的教與學的關系，倡導多元化教學策略，課程內容情境化，以主題為引領，鼓勵學生積極參與到交互性、真實性的學習活動中，在項目的活動情境中培養學生的社會責任感、創新精神、實踐能力等。STEM教育的綜合性、創新性等特點，正好符合新課標的理念和要求。因此，學科教師可以在實際教學中，通過探尋學科教育與STEM教育培養目標的契合之處，結合學生的需求和教學實際情況，求同存異，開展跨學科的STEM教育探索，以便更好地落實新課標理念。

筆者從信息技術教師的視角，分析了立足學科開展STEM教育的學科需求和研究重點。

第一，很多學生在認識上弱化了信息技術的學科價值。2022年頒布的《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》中，將信息技術更名為信息科技，凸顯了“科技”的學科價值。作為高中教師，也應該在校本課程開發時凸顯高中信息技術課程的“科學”本質，并在教育教學實踐中引領學生認識到學科的科技價值。

第二，高中信息技術課程技術性、時代性特征明顯。技術學科內容范圍廣泛且有深度，但技術發展快而迅猛。因此，教師要引導學生既要學習技術，又不能拘泥于技術，而應學會探究技術，利用技術解決問題，樂于創新善于創造。

第三，信息技術側重用數字化工具和方法解決問題，問題經常是“虛擬地”解決，如學習“智能家居系統”，如果把重點放在系統的設計上，學生就會缺乏學習主動性。只有增加解決實際問題的真實體驗，加強工程實踐，“虛實結合”，讓現實世界和數字世界的問題聯動，讓解決的過程從虛向實轉變，學生的實踐與創新能力才能得到更好的提升。

第四，時間是最大的制約。高中生學習內容多而課余時間少，因此，教師要積極嘗試整合教學內容，實現跨學科融合，重點解決教學中存在的“重技術、輕思維，重設計、輕實踐，重模仿、輕創新”的問題。

STEM教育校本課程的開發

筆者結合信息技術學科進行STEM教育校本課程的開發，在所在學校開展了STEM教育校本化實踐，并歷經了三輪的迭代和優化。

第一輪是從信息技術學科的教學實際和學生的個性化學習需求出發，聯合通用技術學科，開發了以“Arduino開源硬件項目學習”為主線、以“Arduino開展科技實驗”“App程序設計”“智能機器人”等項目學習專題為分支的STEAM校本課程體系（如圖1）。

在高一高二兩個學段的技術課堂上開展面向全體學生的STEAM教學實踐，通過將通用技術必修的“技術與設計”內容隱性前移，融合到項目方案的設計優化和制作過程的方式，將信息技術課程的成果物化后延到通用技術課程的制作過程中。在高一學生初次選擇項目主題時，可以建議其參考高二學生的設計方案，這樣能使學生減少創意構思的時間，將教學內容和時間線產生合理的延展與交叉，進而可以從容而深入地開展項目實踐。同時，教師通過開發基于Moodle的STEAM網絡教學平臺，打通時空、班級的界限，實現方案共享、技術協作。學生通過組內外合作，圍繞項目邊學邊做，分學合做，形成交流評價和鼓勵機制，滿足自身個性化、多樣化的發展需求，提升學習興趣和創造欲望，實現“技術與思維并重，設計與實踐并行”，達到在實踐中實現設計、用技術呈現思維的目的。此輪開發考慮到學生的興趣和水平不一，因此結合了藝術領域，開展學科融合，在一定程度上解決了課程內容廣泛和學習深度的問題。但是在實踐中筆者發現，以藝術為切入口激發學生技術和工程學習積極性的出發點是好的，但由于STEM教師主體還是技術教師，導致在實踐過程中教師的藝術引導力不夠，分散了技術和工程等實踐重點的時間，且對學生科學素養的培養力度有待加強。

第二輪開發轉移了項目主線。因為第一輪課程體系的開發在新課標修訂之前，新課標實施以后筆者發現，原STEAM課程體系內容與新課標內容有較大重合。因此，在第二輪的開發過程中，教育理念模型從STEAM轉換為STEM，更加聚焦科學技術，并沿用第一輪STEM課程體系中科技實驗等分支；同時，緊密結合兩個學科的必修模塊教學內容，開展學科內的整合，讓STEM與必修模塊結合得更加緊密。考慮到兩門課程總教學課時的限制，在第二輪的STEM課程體系框架中，通過整合信息技術和通用技術必修的部分內容，形成兩個大的新的主題項目“用開源硬件開展數理化實驗”和“智能家居系統搭建”（如圖2），共24課時，并在選擇性必修模塊的基礎上，給項目預留了一定的拓展空間。

而第一輪課程體系中的“移動應用設計”等其他主題，以選修的形式在第二課堂開展。經過本輪實踐筆者發現，這種以必修課程為主線的STEM校本課程緊扣學科核心素養，能夠滿足大多數學生對技術與工程探究的需求，同時，對于有更深探究需求以及更高探究能力的學生，則可以在第二課堂項目主題的引領下，結合選修課程內容，進一步提高其科技創新和工程造物的能力，提升其跨學科能力和核心素養。

第三輪的課程開發爭取了數學、生物等更多學科教師加入到STEM跨學科的研究中，并結合前兩輪技術學科整合的經驗，開展多學科的STEM項目式課程開發與實踐。通過分析前兩輪實踐過程中存在的優點與不足，在第二輪STEM課程的基礎上，綜合考慮學生的興趣、分班、選科、學校活動等多種因素，在第三輪的實踐中，教師從關注學生的全面發展與個性化發展出發，引導學生從關注自我提升到關注社會，從用技術表達自我提升到用科技改變生活，以學生的學習和校內外生活中的真實情境作為主線，開展多學科的課程整合，并開發了從4課時到16課時不等的項目式課程群，滿足學生的多元需求，構建課堂內外、有序實施、互為支撐的漸進式課程體系（如下表）。

高中STEM教育校本課程開發的成效與反思

從STEM教育校本課程的開發過程可以看出，從以技術為主線，到以課程為主線，再到以學生的生活情境和多元發展為主線，教師對STEM教育的認識在不斷提升，STEM教育的課程資源也日益豐富，而且隨著參與STEM教育的學科教師范圍的擴大，STEM教育從本學科的單元整合到跨學科整合，廣度更廣，深度更深，影響更大。

STEM教育校本課程的開發優化了學科教育，助力科技創新，解決了“教什么”的問題。筆者將碎片化、虛擬化的技術課程整合為系統實用的STEM校本課程，在有限的校園學習時間內，引導學生在真實的情境中學習適應時代發展的新技術，在開源硬件或生活智造等項目的長期探究實踐中深入體驗合作學習，將科學、技術、工程、藝術、數學等方面的知識進行綜合應用，提升綜合實踐能力。課程的實施效果表現在多個方面，如必修課堂學生的思維活躍度和合作參與度更高，選修課堂人數增多，學生提出的問題和需求增多，創新創造的成果數量提升，在一定程度上驗證了了這種“一主多從、橫向拓展、縱向延伸”的課程開發思路是有效的。

另外，開展STEM教育不僅要靠學科教師的跨學科學習實現一專多能，更要加大參與STEM研究的學科群體，讓更多的學科專業人士參與到課程整合的實踐中來，并拓展成果的推廣應用范圍，讓STEM教育在高中教育階段扎扎實實地開展下去。

參考文獻：

肖廣德，黃榮懷.高中信息技術課程實施中的問題與新課標的考量[J].中國電化教育，2016，359（12）：10-15.

本文系廣東省教育研究院STEM教育專項研究重點課題“基于項目學習的STEM教育研究實踐”（立項編號：GDJY-2020-S-a022）的研究成果。