區域推進中小學STEM教育的思考與實踐

(南京市玄武區教師發展中心,江蘇 南京 210000)

STEM教育在我國基礎教育中得到了推行,各項研究成果不斷涌現。然而,如何加強對本土化STEM教育的政策支持？如何克服STEM教育散點式案例呈現的片面性,增強理性思考與操作要素的提煉？為解決這些實踐層面的問題,南京市玄武區自2014年開始,立足區域整體推進STEM教育,逐漸摸索出了一條“完善推進機制、建構課程體系、強化資源建設”的玄武STEM教育實施路徑。

1 區域統籌,完善STEM教育的推進機制

為有效解決STEM教育缺乏系統設計、有序推進的問題,玄武區從管理組織、政策支持及推進機制等方面頂層設計STEM教育推進計劃,確保了STEM教育組織健全、責任明確、良性運作。

1.1 構建STEM教育“行政牽頭,一主兩翼,四位一體”的管理組織

“行政牽頭”即STEM教育由區教育局統籌負責，區教育局局長直接牽頭,分管副局長全面負責,設立相應職能科室,把握方向,整體規劃。

“一主兩翼”即以學校為STEM教育的主體,以區教師發展中心、區少年宮為專業支持的“兩翼”,助力STEM推進工作。區教師發展中心形成以小學科學教研員、中學物理教研員為主,信息技術、小學綜合實踐、中學化學、中學通用技術等教研員為輔的專業引領隊伍,區少年宮設專業教師兩名,分別為少年宮主任、科技總輔導員。“兩翼”合力:具體負責課程建設、教師培養、評價改革的指導與實施；全區各學校作為STEM教育實施主體,各實驗校均有校級領導主抓STEM教育推進工作。

“四位一體”即將STEM教育的試點研究、師資培訓、技術支持和成果推廣作為一個有機整體推進,強調邊研究、邊實踐,強調有成果及時提煉、總結,加強推廣、運用。

1.2 出臺STEM教育“整體規劃、專項支持”的區域政策

“整體規劃”即將STEM教育納入《玄武區教育事業”十三五”發展規劃》,從政府層面長遠規劃STEM教育的發展目標、學校試點、師資力量、軟硬件建設、資金配備等,并將STEM教育分階段寫入全區年度教育工作計劃。

“專項支持”即針對STEM教育中可能存在的諸多問題,深入開展全區各中小學推進STEM教育的基本現狀調研,在此基礎上,出臺《玄武區中小學STEM教育實施指導意見》、《玄武區青少年科技創新區長獎實施方案》等相關文件,確保STEM教育有效推行。

2 明確重點,建構STEM教育的課程體系

通常推進STEM教育從相關學科案例研發入手,玄武區也不例外,同時還強調STEM教育的“課程意識”和“整體建構”,即要從STEM教育的課程價值(強調能力立意)、課程框架(強調相對靈活性)、課程實施路徑(強調可操作性)、課程案例研發(強調原創性)、課程資源建設(強調資料多樣性)、課程評價改革(強調轉變評價目標)等方面進行系統思考與研究,形成玄武區域推進STEM教育的基本課程框架。

2.1 明晰STEM教育課程價值

項目核心組廣泛查閱文獻,抽樣開展了“我理解的STEM教育”的調研,最終達成對STEM教育的共識:STEM教育不是簡單的四個領域疊加,其本質上是一種面向真實問題的跨學科融合式的項目學習樣態。因此,與傳統教學相比,STEM項目學習方式要強調“學生中心”“直接經驗獲得”“問題解決開放”“創新能力立意”四個特征。

將上述特征納入《玄武區中小學STEM教育實施指導意見》,據此組織多輪培訓,清晰了教師們對STEM教育的認識:興趣是驅動,項目是組織形式,學科知識是解決任務的基礎,素養與能力的培養是關鍵與目標。

2.2 建構STEM教育課程框架

經過近四年的實踐研究,玄武區在區域布局基礎上,各學校結合師資、課時等實際情況,充分挖掘STEM教育融合性特征,開發了可行有效的課程類型。

(1) 校內嵌入型。以學科知識導向的跨學科主題式學習,以某一學科課時(如小學科學課)為主要實施時間,以某一學科教師為主體實施教師、其余相關學科教師為輔助的隊伍保障。

(2) 校內融通型。以兒童生活經驗為導向的跨學科主題式學習,以綜合性課時(綜合實踐活動課、社團活動課)為主要實施時間,以學生生活主題為主要課程內容,以綜合型教師為主要實施團隊。

(3) 校外預約型。以區域STEM教育資源中心(玄武區少年宮)為課程主要實施基地,學校向資源中心預約課程內容,以預約校及資源中心教師互助教學為主要實施方法，實施校內外一體化。

(4) 校外公益型。以區域資源中心(少年宮)為實施主體,以課程網絡公示、網絡選課報名為主要實施方式的校外補充實施類型。

結合國家課程,將學校的創客教育、科技教育、課程基地建設等有效統籌,逐步形成跨學科、跨學段、打通課內外、打通校內外的區域連貫課程群。

2.3 研發STEM教育原創案例

玄武區STEM教育的推進以“普及與提高相結合、課內與課外相結合、相關學科重組打通相結合”為指導原則,努力踐行三個堅持:堅持以學生生活經驗、以學校地域特色為出發點,開發符合學生特點的真實問題情境；堅持以開放創新為理念,開發科學、工程技術、數學、藝術、社會歷史等知識融入其中的多樣化課程資源；堅持面向全體學生開發合適的、為不同潛質不同水平不同興趣學生的發展提供個性化學習的機會。其中尤其強調“原創性”,在項目組編寫的《促進融合的學習——小學STEM教育案例》一書中,呈現了玄武STEM團隊原創的、并經過反復檢驗的8個案例。

圖1

2.4 形成STEM教育實施流程

我們基于實踐,吸收并借鑒工程設計流程,嘗試歸納了一個STEM課程實施流程(如圖1)。

2.5 改革STEM教育評價方式

項目研究小組學習了國際認可的PISA科學素養測評相關文獻,確立了“玄武區小學科學核心能力指標體系”,并進行了水平劃分。嘗試開發了“任務單”測評工具,由真實任務情境作為測評背景、每一題對應至少一個指標體系、每一個選項對應指標體系的某一個水平層級。

3 提供保障,縱橫聯通建設STEM教育資源

要有效推進STEM課程,亟需建設高層次、深內涵、重融合的軟硬件資源,“軟資源”主要指專業的STEM教育者,“硬資源”則是為實施STEM教育所需的場館及配套。玄武區的資源建設秉承“學生在學習中央”的理念,主要從“人”和“場”兩方面來考慮,力求為學生的學習、發展提供最大的助力。

3.1 培養專業的STEM教育工作者

教師是STEM教育的實施者,其教育思想、專業水平及自身STEM素養是STEM教育工作的根本保證,直接關系到STEM教育的成效。

3.1.1 鍛造STEM教育專業共同體

我們著重從以下三個方面著力打造一支STEM教育專業共同體。

(1) 教師為研究主體。以小學科學教師、中學物理教師為主,以信息技術、數學、勞技、通用技術等多學科教師參與的區域融通型研究共同體。他們來自一線,具有較為豐富的學科背景知識和教學經驗,是區域實施項目的主力軍。

(2) 教研員全程跟進。區教師發展中心的小學科學、中學物理、信息技術、綜合實踐、通用技術等多學科教研員全程跟進,深度參與,使得團隊的研究方向和目標更加明晰。

(3) 多元化專家支持。區域組建了STEM教育專家團隊,他們中有大學教授、創客俱樂部的專業玩家、豐富經驗的教育專家、大學生志愿者,他們的加入使得玄武STEM教育的推進更科學、更專業、更高位。

3.1.2 建設STEM教育研訓工作坊

我們探索構建了“實踐性在場學習”的研訓工作坊,在培訓中對教師進行角色轉換,讓教師以學生的身份參與到真實的STEM活動中去,感受學生的所見所思,從而用真實的體驗與反思形成對STEM學習本質與科學課教學研究的理解與提升，這一研訓方式在以下三個方面取得了成效。

(1) 研訓工作坊形式內容的改變,為教師的專業發展提供了可能性。例如:“紙飛機的飛行”“一張A4紙的威力”等有趣的工程實踐挑戰賽出現在了STEM教師培訓中。教師需要轉換角色,像工程師一樣經歷解決任務的全過程：分析任務—初步測試—動手設計—制作并測試—迭代—完成工程報告書—進行比賽—大組交流等。

(2) 研訓工作坊場域的改變,為教師的專業發展開辟了一個新天地。研訓坊可以是在STEM學習專題研訓中,圍繞真實的課堂場景,進行案例的分析與改進；可以安排在校外合作支持單位,例如在米立方創意實驗室,與專家及技術人員的對話、現場的觀摩讓大家深受啟發；還可以活躍在區域資源中心(少年宮),老師們在木工坊里學習刻、磨、切割,廚房中學習配比、烘焙……

研訓工作坊關注個性化服務,為教師的專業發展積極性注入活力。區域還打造了玄武STEM教育教師發展“云平臺”。“云平臺”上開設“研訓菜單”,涉及STEM教育理論、工程技術普及、教學案例剖析、課程評價等。教師根據自己的學習需求,在網絡上完成學習任務。不同學科、不同水平的教師,根據需要自選課程進行學習。

3.2 構建全覆蓋的STEM學習場地

根據區域STEM教育的4個不同類型,積極尋找、建設適合STEM項目開展、支持學習者學習和發展的場地,配置先進的STEM課程設備,建設區域STEM教育資源中心,從硬件上保障STEM課程的順利開展。

(1) 以學校為中心,建立STEM學習專用教室。玄武區改建或增建了STEM專用教室,陸續引進了各種先進實驗設備,建設了機器人教室、創客中心等。例如玄武高級中學建設的STEM教室、南師附小建立的“愛創客”活動中心、長江路小學的“我是小小化學家”活動室、十三中的“創客技術專用教室”等。這些學校的STEM硬件建設,為學生校內時間的STEM學習提供了資源平臺。

(2) 以區少年宮為中心,建立STEM教育區域資源中心。中心設有四間主題不同的資源教室：木工坊、烘焙間、3D打印室和開放式主題活動室，開發了三大類近二十個系列課程。圍繞“預約、公益、服務”三個理念,定期開放服務于學校,學校或學生可通過網絡選課、自由約課、個別化定制等不同形式開展校內外銜接的STEM學習。

4 成果與反思

玄武區在近4年的區域STEM課程建設研究和實踐中取得了一定的成效。

(1) 形成STEM研究物化成果。隨著STEM教育在玄武區的深入推進,將全區教育改革又推向一個新的高度,出版了《促進融合的學習——小學STEM教育案例》一書,這本以區域為單位推進STEM教育的實踐類物化成果得到了專家、同行高度評價。

(2) 獲批8所STEM項目校。經過近3年的研究與實踐,在原創STEM課程落地的過程中,也造就了一批有思想的專業教師。繼2016年玄武區獲批2所江蘇省首批STEM實驗校后,今年又有6所學校獲得這一榮譽,以這8所學校為龍頭,引領更多學校的STEM課程實踐。

(3) 服務學生能力發展。近4年,玄武區有近70件科技創新作品在省級科技創新大賽中獲獎,其中一等獎作品近20件。在2017年第28屆江蘇省青少年科技創新大賽中,來自南京師范大學附屬小學學生發明的“可全向移動的智能感知垃圾桶”獲得了江蘇省人民政府青少年科技創新培源獎。在江蘇省及全國少年科學院小院士評比活動中,玄武每年都能走出10多位省、全國小院士。玄武高級中學(太平門校區)通過開發機器人項目課程,為學生提供海外就學路徑,2017年兩位同學憑借FIRST科技挑戰賽中國總決賽暨國際邀請賽的好成績,直接被國外名校錄取。

當前,玄武區STEM教育雖然取得一定的成果,但也還存在一定問題，比如學校開展STEM教育的經費保障、研究團隊師資隊伍的穩定及績效考核、如何擴大已有STEM研究成果的影響力等。還需要在建立長效的保障機制、健全社會聯動機制等方面做進一步探索。