對在中小學推廣STEM教育模式之我見

◆江育奇

對在中小學推廣STEM教育模式之我見

◆江育奇

STEM教育是近年來由國外新引進的教學模式，對STEM教育模式應做理性分析，在應用實踐上不宜全盤照搬，應做適應性改進。

STEM教育；中小學；信息技術；教學模式

1 前言

隨著科學技術的快速發展，教育模式也在不斷更新，STEM教育便是近年來由國外新引進的教學模式。這一模式的應用，目前在國內中小學處于起步階段，各種面向中小學教師的STEM教育培訓課程應運而生。筆者認為，從STEM教育的定義本身及實踐考察，結合我國中小學生的認知水平情況和培養目標要求，對STEM教育模式不宜全盤照搬，應做理性分析，結合時代發展要求加以改進，具體問題分析如下。

2 STEM教育的定義探析

“STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱，強調多學科的交叉融合。STEM教育并不是科學、技術、工程和數學教育的簡單疊加，而是要將四門學科內容組合形成有機整體，以更好地培養學生的創新精神與實踐能力。”[1]以上可看作STEM教育比較典型的釋義，如何具體理解，有必要從以下三個方面進一步探討。

何謂“工程”學科 “工程”是一個怎樣的學科，這是首先要提出來進行探討的問題。查《當代漢語詞典》：“工程：[名]規模較大，需要投入較多人力、物力的建設項目、工作等：土木～|水利～|圖書出版～|希望～。”在“STEM”教學模式中，“工程”怎樣去體現？這是在國內中小學實施STEM教育的難點所在。

理工科大學有“工程學”學科，一般的理解是：工程學是一門應用學科，是用數學和其他自然科學的原理來設計有用物體的進程[2]。可見，“工程”與“科學”“數學”之間其實彼此關聯，并非是互相獨立的學科。眾所周知，“工程”無論是在設計還是在建設過程中，都需要使用“科學”和“數學”知識，因此，以四個維度獨立的心態去看科學、技術、工程和數學四門學科的觀點，從邏輯上講是有缺陷的。

傳統STEM教育的時效性 由于STEM教育缺少信息技術（Information Technology）這一重要因素，從目前的情況來看，顯得缺乏時效性。STEM教育誕生時，信息技術并不發達，因此當時并沒有將信息技術整合在一起，但在當前信息技術已滲透到社會各個行業的形勢下，推廣或應用STEM教育模式顯然不能缺少信息技術或信息工程技術這一現代以至未來具有廣泛發展前景的重要元素。筆者認為，要實現STEM教育所希望實現的大融合愿景，離開信息技術或信息工程技術因素是難以取得理想效果的，因此，應用STEM教育需重視信息技術或信息工程技術的整合，以使這一模式適應時代發展要求，體現時效性。

STEM教育實踐 “STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱，強調多學科的交叉融合”，可以說這就是STEM教育理念核心的內涵。現在結合一個實例來分析STEM教育實踐性。

在本地區初中階段曾有過將物理、化學、生物、地理四個學科合并成為科學一個學科，實施學科教學大融合的經歷。2003年在課改浪潮中，深圳市將初中物理、化學、生物、地理四科合并為科學學科，實現學科大融合，經多年的教學實踐發現，學科大融合存在的問題更多，“作為初中課改的產物，將物理、化學、生物、地理等四科知識‘合四為一’的科學課，在我市經過了數年爭議和質疑后，有望于今年秋季開學后重返分科教學”[3]，后來又恢復了分學科教學。這個例子或許并不能完全說明教學模式融合的科學性問題，但從實踐角度也可以表明，對于目前國內的中小學來說，實現學科大融合應從實際出發，把握實踐要求，特別是注重其科學性。

3 STEM教育要注意結合國內中小學教學實際

STEM教育最早始于1986年的美國。“1986年，美國國家科學委員會（NSB）發布了《本科的科學、數學和工程教育》（又稱《尼爾報告》），該報告是美國STEM教育發展的里程碑，提出集成科學、數學、技術和工程教育。2005年，國家科學總院和國家研究委員會（NRC）向美國國會提出《駕馭風暴：美國動員起來為更加輝煌的未來》，期望在21世紀大力發展科學技術，進行國際競爭。”[1]可見，原始STEM教育是針對本科生教育提出的教育模式，是為了強化理科學生的科技理工素養提出的要求，對于理工科大學生來說，這樣的要求是無可厚非的。那么，這種源于大學理工科培養目標改革的教育模式，在多大程度上適應我國中小學的教學實際，應是將這種教學模式引進中小學教學中首先要解決好的問題。

關于我國有關義務教育階段課程開設的規定，在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中明確指出：“提高義務教育質量。建立國家義務教育質量基本標準和監測制度。嚴格執行義務教育國家課程標準、教師資格標準。深化課程與教學方法改革，推行小班教學。配齊音樂、體育、美術等學科教師，開足開好規定課程……大力開展‘陽光體育’運動，保證學生每天鍛煉一小時，不斷提高學生體質健康水平。提倡合理膳食，改善學生營養狀況，提高貧困地區農村學生營養水平。保護學生視力。”由此可見，目前義務教育階段學生在學校的主要任務是根據國家課程標準的要求，學習規定課程，特別強調了要加強體育鍛煉、增強體質的問題。

2012年11月召開的黨的十八大提出：“全面貫徹黨的教育方針，堅持教育為社會主義現代化建設服務、為人民服務，把立德樹人作為教育的根本任務，培養德智體美全面發展的社會主義建設者和接班人。”[4]可見，關于義務教育階段課程的要求，筆者認為，對于中小學生來說，無論是文科還是理科，都應從提高綜合素養出發，根據要求學好規定的有關課程，要全面、均衡地發展。過早強調強化理科教學理念，或可產生拔苗助長的弊端，導致學生出現偏科現象，偏離基礎教育培育綜合素質的目標。

當然，STEM教育有其優越性，在人才培養方面亦有可取之處，但在應用時應考慮教育教學的階段性，從實際出發，統籌考慮教育教學目標，結合中小學生的知識基礎、認知水平、培養目標情況，避免STEM教育在國內中小學推廣中可能出現的一定局限性問題。

4 STEM教育實例分析

這里是一個STEM教育的案例，借助類似案例有助于提升對STEM教育模式的理性認識。

這是“有關光的STEM活動案例——照亮世界的光”的實例，實例基本情況如下。

適用年級：小學四年級。建議時長：50分鐘（知識演示和介紹20分鐘，“動手做”活動30分鐘）。

1）單元內容概要。在這個對光進行探究的單元中，學生學習描述光與物體相互作用的五個詞匯：透明、半透明、不透明、反射和折射。在動手活動中，學生探索各種材料，研究它們是如何與光相互作用的，并學習使用半透明、透明、不透明、反射和折射等五項特征，來描述光與物體的相互作用。

2）與工程學的聯系。每天能夠看到很多東西是至關重要的。工程師和科學家們已經發明了很多照明設備以幫助人們在黑暗中看到物體。燈光工程師設計用于居住和工作的照明系統。如果沒有他們的專業知識，由于惡劣的照明條件和人的視覺疲勞，人們每天看到的景象將會變差。對于光的原理的理解，使工程師們創造新型的照明設備，設計更節能和更符合人體視覺要求的燈泡和裝置。而為了設計照明系統和新的設備，工程師必須理解光的性質，以及光是如何與不同材料相互作用的（案例詳見文獻[5]）。

現在從以下兩個方面來分析這個問題。

1）小學生能理解什么是“工程學”嗎？要理解什么是“工程學”，前提條件是必須知道什么是“工程學”，那么，現在的小學生知道什么是“工程學”嗎？由于小學根本沒有開設“工程學”課程，因此，小學生知道“工程學”的可能性不大，要讓他們能理解以上“與工程學的聯系”，真正達到STEM教育的目標，顯然還有相當大的距離。

2）以上“與工程學的聯系”這段話本質上是什么？回頭再來看看以上“與工程學的聯系”這段話的本質是什么。

①這一描述不符合“工程”或“工程學”的內涵，因此將其強行說成是“與工程學的聯系”，感覺上很牽強，在學生不理解什么是“工程學”的前提下，要他們理解“工程學”在案例中的作用就難上加難了。

②以上“與工程學的聯系”本質上應該是“與科學的聯系”，因為這是小學科學課的教學內容，從內容上看也是科學的知識，再細分應該歸入物理或光學知識，但是后面的兩個學科是小學生根本沒有接觸到的學科，說起來可能更加不好理解，因此將以上“與工程學的聯系”說成“與科學的聯系”更加貼切一些；而如果為了強調這個案例與“工程學”的聯系，將其說成是“與工程學的聯系”，則有牽強附會之嫌，且無實際意義。

綜上所述，以上“與工程學的聯系”還是沒有突破在小學沒有“工程”學科，怎樣去體現“工程”這一難題。

5 STEM教育的現實意義探討

在中小學開展STEM教育的現實意義，也應是要加以探討的問題。眾所周知，在中小學教育教學工作中倡導素質教育的模式，一方面，素質教育是一種以提高學生綜合素質為目標的教育模式，它重視對人的思想道德素質、能力進行培養，關注學生個性發展，對提高全民族的素質具有深遠的現實意義；另一方面，素質教育可以用于任何學科的任何課堂，因而素質教育是目前中小學校備受關注的教育模式。顯然STEM教育難以適用于語文、英語等文科的教學工作，數學、物理、化學、科學能用上STEM教育模式的教學內容也不多。根據STEM教育的定義，這一教學模式應該是用于帶有實踐性的課程，較接近于目前的“創客”活動或“綜合實踐活動”課程，對實踐場所有一定要求。

素質教育與STEM教育兩種教育模式對比，無論是教育模式的適用范圍還是教育效果，都有較大的區別。因此，在國內中小學推廣STEM教育應注意其局限性，在一定的范圍、適合的課程中開展，不宜全盤照搬、“拿來主義”，以發揮出這一模式的積極作用。

6 結語

根據以上分析，由于我國中小學沒有“工程”課程，因此，SETM對于我國中小學來說其實只是STM；基于STEM缺少“信息技術”這一關鍵因素，所以要與時俱進，必須進行相應改進和修訂，將信息技術融入其中。另外，要充分考慮中小學生的認知水平情況和培養目標階段性要求，對STEM教育模式增強理性認識，在推廣中要結合我國中小學的教育教學實際，增強科學性和實踐性。因而，在中小學教學中實施這一教學模式必須慎重為之。

[1]余勝泉,胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究,2015(4):13-22.

[2]工程學[DB/OL].http://baike.baidu.com/item/工程學/889 686.

[3]傅欣彥,等.初中科學課實在不“科學”[N].深圳晚報, 2011-01-17(7).

[4]馬寶娟.新中國成立以來黨的教育方針的價值取向歷史演進分析[J].南京工業大學學報:社會科學版,2015(4): 59-65.

[5]周建中.有關光的STEM活動案例:照亮世界的光[J].中國科技教育,2015(5):15-18.

G620

B

1671-489X(2017)13-0071-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2017.13.071

作者：江育奇，深圳市寶安區教育信息中心，高級教師，研究方向為教育技術與教育裝備（518101）。