STEM來了，學科之間如何“拆墻”

文/劉博智 董魯皖龍

STEM來了，學科之間如何“拆墻”

文/劉博智 董魯皖龍

圖/攝圖網

當中國課改轟轟烈烈地行進到深水區時，美國教育圈也開始掀起一場教育革命，而在這場革命中，催生出了一門新的交叉學科——STEM，即Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數學）。

如今，在歐美紅透半遍天的STEM已悄然進入中國中小學的課堂。STEM這場變革到底會給中國教育帶來什么，如何克服“異地栽植”帶來的水土不服？

一次特殊的合作教學

“今天，我們讓滑翔機飛起來。”在北京中關村三小三年級的一節活動課上，來了兩個老師，一個是學生們熟悉的語文老師朱一文，另一個是正在該小參觀學習的芬蘭全科老師Jaana Hekkanen。

此前，兩位老師已在微信上溝通了很久。從討論課程主題到分別在各自國家的課堂上試驗，時間花了大半年，而一切都是為了這一堂合作教學課。

在讓滑翔機飛起來之前，中關村三小的孩子們已經做了7節課的準備。前5節課，朱一文帶著孩子們做思維導圖，了解滑翔機的力學原理、制作方法。第6和第7節課調試滑翔機，朱一文給每個小組的學生發了一張表格，用來記錄數據、發現飛行問題、尋找原因、調試解決。

在這場合作教學課上，經過一次次師生間的問答，學生們不斷地調整滑翔機，最終他們的滑翔機達到了沿直線飛行、機翼左右平衡、俯仰適度的要求。

在首都師范大學教授孫明明看來，這節滑翔機課恰恰體現了項目教學的優勢。這節課里講到了三個力，重力、差力和升力，而中國課標只要求講重力和差力，項目教學是超課標的，這給了孩子們更大的發揮空間，也給了老師很大的發揮空間。

“在傳統教學中，學生是主體，老師是引導，而在項目教學中，老師成了一個支持者。”孫明明認為，這也對老師的素養提出了挑戰，項目式教學要求老師不僅要有廣博的知識，而且要有跨學科的素養。“未來，你的數學是體育老師教的，將不再是一句調侃，而是變成了現實。”

美國威斯康辛大學白水分校教授梁國立認為，這種基于項目教學的STEM教育是對當下時代要求的回應。中國制造業在2010年已排名世界第一，美國社會產生了緊迫感，因而提出發展STEM課程，以增加他們在制造業中的競爭力。

一場學科之間的“拆墻”運動

STEM的一個核心關鍵詞是學科融合。在一些學校，學科融合的課堂形式不僅見于STEM課堂中，也在對傳統學科教學進行的重構中。

文獻[2]的爐子結構與操作方法不改動，但是安裝在焙燒爐內的電熱管應該改作換熱管。筆者曾經在廣西冶金研究院鋼鐵室的軋鋼車間使用過一臺電熱絲爐，5 mm直徑的電熱絲就敞口擱置在爐子內壁的耐火磚上，電熱絲用了很多年都不需要更換。因此筆者想到必須將文獻[2]焙燒爐中的電熱管改作換熱管，管內再也不需要安裝電熱絲。自制或購買一臺電熱爐，用高溫風機通過保溫輸送管向焙燒爐內的換熱管內通熱風，以傳熱方式加熱爐內的鉬精礦，從換熱管出來的余熱風返回熱風爐回收余熱。調節溫度分別提供焙燒爐與脫油脫水爐。

STEM教育代表了課程組織方式的重大變革。北京師范大學教育技術學院教授余勝泉曾撰文指出，目前中小學最廣泛應用的課程模式是分科教學模式。然而，要讓學生為未來的職業發展做準備，他們必須超越學科的界限進行思考。STEM教育的課程設計應該使用“整合的課程設計模式”，強調對知識的應用和對學科之間關系的關注。

說起來容易，但分門別類的課程如何“拆墻”呢？美國馬里蘭大學教授赫希巴奇提出兩種最基本的課程模式：相關課程模式和廣域課程模式。

對于這兩種模式，赫希巴奇舉了兩種課堂的例子。在一種課堂里，上物理課可能需要學生預先掌握數學概念，數學和物理教師要通過溝通，讓這兩次課的時間節點相近且數學課的教學排在前面。這就是所謂的相關課程模式，它將各科目仍保留為獨立學科，但各科目教學內容的安排注重彼此間的聯系。

在另一種課堂模式里，教師要圍繞建構和測試太陽能小車組織課程。教師要通過設計太陽能小車，將科學、技術和工程等STEM學科相關知識滲透在內，讓學生通過活動進行學習。廣域課程模式取消了學科間的界限，將所有學科內容整合到新的學習領域。STEM教育的廣域課程模式不再把物理、化學作為獨立的學科存在，而是將科學、技術、工程和數學等內容整合起來，形成結構化的課程模式。

一件舶來的華美外衣如何穿好

實際上，從2015年開始，STEM教育已經開始出現在我國的文件和規劃中。

2015年9月，教育部發布《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》，意見明確指出，建議學校探索STEM教育、創客教育等新教育模式。在中國的校園里，也逐漸出現了新的教育模式的探索。

中關村三小的語文老師孫敬斌中規中矩教了十幾年的語文課，2015年開始，他的課堂發生了一次“革命”。

“我從沒想過自己的語文課可以跟其他學科的老師一起上。但我發現四年級語文有《潮水》這篇課文，科學課里有水溶解的課，品德課里有節約用水的內容，這些都是講‘水’，為什么不讓它們流到一起呢？”

有了這個想法后，孫敬斌就開始跟其他學科的老師一起梳理內容融合點，然后進行課堂設計。

在梁國立看來，像孫敬斌這樣習慣了傳統的分科教學的老師，要邁出跨學科的這一步，似乎并不容易。

“怕幫別人掙了錢，荒了自己的地。”孫敬斌坦言，剛開始“革命”時，自己確實抱著這樣的顧慮。

STEM火到中國后，很多學校迫不及待地想披上這件舶來的華美外衣。有段時間，很多學校都找到上海STEM云中心創始人張逸中，想要做STEM課程，但一聊之后，張逸中發現有些校長并不了解STEM。

“有的人只是餓了，需要一碗米飯，給他一碗紅燒肉，未必是好的。”張逸中說。由于STEM教育的出口始終是走向信息時代的創新，課程設計有信息化的內在要求，學校一旦采用STEM課程，學生必須具備基本的科學素養，學校需要有一定的硬件環境及師資，如果連學校領導都沒有弄清楚做STEM教育的目標，張逸中并不建議這樣的學校盲目參與。※