關(guān)于STEM教育的研究述評(píng)

羅高潔

摘 要：STEM教育就是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)融合在一起的教學(xué)，也是一種整合性很強(qiáng)的教學(xué)模式，主要提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)和實(shí)踐操作能力。STEM教育在教育目標(biāo)上表現(xiàn)出綜合性，在課程內(nèi)容、實(shí)施方面表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)性，實(shí)踐性是在實(shí)踐中探究科學(xué)知識(shí)和解決現(xiàn)實(shí)問題的凸顯，學(xué)習(xí)里涉及的操作能力與邏輯思維的習(xí)慣將直接影響學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)新能力。同時(shí)，對(duì)各學(xué)科實(shí)踐SETM教育的研究進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)一些目前實(shí)施過程中存在的問題。

關(guān)鍵詞：STEM教育；綜合性；動(dòng)態(tài)性；實(shí)踐性

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2017）22-0048-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.22.027

美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)20世紀(jì)80年代提出STEM教育的概念。STEM教育是一種具有很強(qiáng)綜合性的教學(xué)方式，主要提升學(xué)生的科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)和學(xué)生的實(shí)踐能力。教學(xué)中開展STEM教育的教學(xué)方法，能夠進(jìn)行跨學(xué)科的學(xué)習(xí)和提升學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，讓學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)能廣泛有效地聯(lián)系起來，提升學(xué)生的綜合能力、邏輯思維能力和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)的全方位素養(yǎng)，成為全面發(fā)展的人才。

一、 STEM教育的特點(diǎn)研究

STEM教育的綜合性首先表現(xiàn)于教育目標(biāo)上，雖然目前沒有一個(gè)目標(biāo)來作為標(biāo)準(zhǔn)，但是整體上希望學(xué)生能接受到STEM教育，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和綜合利用四個(gè)方面知識(shí)與技能的能力，具有邏輯思維和技術(shù)能力，能夠創(chuàng)新設(shè)計(jì)，有效解決問題，并能建立起學(xué)校與 STEM教學(xué)資源之間的橋梁。STEM教育的綜合性反映到具體實(shí)踐中，不僅表現(xiàn)于課程內(nèi)容的綜合，而且表現(xiàn)于課程教學(xué)方式的多元化。Rodger W. Bybee對(duì)素養(yǎng)的組成部分進(jìn)行了研究，他認(rèn)為素養(yǎng)通常包括概念正確理解能力，實(shí)踐操作能力，解決相關(guān)的個(gè)人、社會(huì)、全球問題的能力；素養(yǎng)包括學(xué)科的綜合性以及四個(gè)相關(guān)的互為補(bǔ)充的部分。

STEM教育在課程內(nèi)容、實(shí)施方面表現(xiàn)的動(dòng)態(tài)性和多元性，是以STEM教育系統(tǒng)的知識(shí)開放性及各學(xué)科要素間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系為基礎(chǔ)，同時(shí)離不開課程內(nèi)容的深度、意義的多層次刺激學(xué)生的豐富學(xué)習(xí)，使他們掌握廣泛的知識(shí)與實(shí)踐技能，并能幫助學(xué)生提高認(rèn)知能力，幫助學(xué)生形成廣泛的知識(shí)體系，養(yǎng)成科學(xué)思維解決問題的習(xí)慣和培養(yǎng)學(xué)生有效解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的困難、問題的能力。Rockland Ronald和Bloom Diane S探索了將工程學(xué)整合到中等學(xué)校科學(xué)和數(shù)學(xué)課程中的實(shí)踐，用實(shí)例將物理、生物和化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)融合進(jìn)行教學(xué)，三個(gè)學(xué)科之間知識(shí)交叉和知識(shí)關(guān)聯(lián)性能輔助學(xué)生全面地掌握知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)。

STEM教育的實(shí)踐性是對(duì)過程與實(shí)踐的充分表現(xiàn)，工程學(xué)中涉及的工程設(shè)計(jì)和需要的工程思維將深深地影響學(xué)生解決問題的能力和形成創(chuàng)新思維的能力。STEM教育的實(shí)用性還體現(xiàn)在具體的教學(xué)實(shí)踐中，一方面，能進(jìn)行有組織的課程教學(xué)和優(yōu)良的設(shè)施設(shè)備促進(jìn)了學(xué)以致用，從理論知識(shí)向?qū)嵺`操作的轉(zhuǎn)變；另一方面，課程強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以積極參與活動(dòng)為基礎(chǔ)，基于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力而學(xué)習(xí)，基于學(xué)生獲得實(shí)踐的課堂體驗(yàn)而合作學(xué)習(xí)。

二、 STEM教育的實(shí)踐研究

近幾年來，STEM教育一直受到各學(xué)科教育的關(guān)注。教師為了增強(qiáng)學(xué)科間的聯(lián)系和配合，開展了跨學(xué)科教育的實(shí)踐研究。目前，國(guó)內(nèi)很少的學(xué)科采用STEM教育來實(shí)踐教學(xué)，但是還是有化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物和物理學(xué)科進(jìn)行了初步的嘗試。

初步探討了STEM教育與中學(xué)化學(xué)教學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式中，強(qiáng)調(diào)教師引導(dǎo)教學(xué)，以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體。在某一種教學(xué)情境下，教師提出問題，學(xué)生運(yùn)用STEM四方面的綜合知識(shí)和科學(xué)探究學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動(dòng)收集資料和探討問題、分析解決問題等，在整個(gè)教學(xué)過程中提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和解決問題能力，將各學(xué)科的知識(shí)能更好地結(jié)合起來，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融會(huì)貫通和綜合運(yùn)用。

初中數(shù)學(xué)課程中的STEM教育初探中強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中掌握數(shù)學(xué)方法，領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)思想；科學(xué)與數(shù)學(xué)融合，培養(yǎng)求實(shí)精神；技術(shù)與數(shù)學(xué)整合，培養(yǎng)信息素養(yǎng)；工程與數(shù)學(xué)整合，體現(xiàn)生活化，綜合實(shí)踐活動(dòng)。教師在設(shè)計(jì)STEM教學(xué)中的工程問題和涉及的數(shù)學(xué)概念是以自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從問題中包含的數(shù)學(xué)知識(shí)或概念出發(fā)，歸納總結(jié)進(jìn)而設(shè)計(jì)、提出相關(guān)綜合性的題目讓小組討論，學(xué)生共同解決問題，讓學(xué)生積極展開思維活動(dòng)，主要提高學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐的能力和自主解決實(shí)際問題的能力。

將STEM教育與高中生物學(xué)教學(xué)相結(jié)合，通過確立課題、撰寫計(jì)劃書、實(shí)驗(yàn)探究及將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于生產(chǎn)生活，讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施操作的具體過程，感受到科學(xué)理論知識(shí)與生活實(shí)踐之間的緊密聯(lián)系，幫助學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)中能將有效地科學(xué)研究成果應(yīng)用于生活實(shí)踐中，處理生活中的困難。

凸顯STEM教育的初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)初探中在教學(xué)方法上，構(gòu)建學(xué)生能夠自主探究問題和實(shí)施項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過程；在培養(yǎng)目標(biāo)上，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與科研實(shí)踐，拓寬學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域。結(jié)合STEM教育的相關(guān)理念，設(shè)計(jì)了以下體現(xiàn)STEM教育的物理環(huán)形教學(xué)模型：建立問題情境，提出問題假設(shè)；圍繞STEM開展合作學(xué)習(xí)；開展組件交流，得出結(jié)論；教師評(píng)價(jià)，提出反思意見。

目前，我國(guó)對(duì)STEM教育的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)在教學(xué)中還是缺乏真正實(shí)踐，并且各學(xué)科對(duì)STEM教育實(shí)踐還在進(jìn)行初步的探究階段。為了貫徹學(xué)生全面發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力，增強(qiáng)中學(xué)數(shù)學(xué)與理化生等學(xué)科教學(xué)的交叉配合，中學(xué)展開STEM教育是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)。但是，在實(shí)踐中遇到很多困難，例如，如何了解學(xué)生對(duì)學(xué)科融合的理解和學(xué)習(xí)，如何更好地將學(xué)科融合貫穿在一起；教師從單一知識(shí)教學(xué)到豐富知識(shí)厚度的跨學(xué)科教學(xué)，對(duì)教師的專業(yè)水平需進(jìn)一步學(xué)習(xí)培養(yǎng)；STEM教育資源的缺乏；學(xué)生學(xué)習(xí)間的沖突等。

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