科學視角下的STEM教育探討

(江蘇省海門市海南小學,江蘇 南通 226100)

1 引言

STEM教育是科學、技術、工程、數學教育的融合，實施STEM教育順應了國際教育發展趨勢。如何讓學生以工程的方法，充分運用科學知識、技術技能，改進工程質量，經歷探究、設計、創造、實踐、表達等一系列過程，實現工程、技術、數學和科學融合？最佳的方法就是選取最為核心的內容、最為恰當的方法，去粗求精、去偽求真。

2 STEM教育的內容

STEM教育的跨學科融合不是簡單的拼湊和集合，所以，我們要從更高、更寬的視角思考、設計“跨”的問題。如在以“水世界”為主題的教學中，科學老師介紹水的物態變化、性質，語文老師介紹與水有關的詩詞美文、人文故事，社會老師介紹水在地球系統中的重要作用，美術老師介紹和水有關的藝術作品、創意產品。至此“水世界”主題并沒有進行融合，學科間也只是平行式的相鄰關系。

如果要圍繞“水世界”這個主題，實施STEM教育，我們就必須對這些內容進行結構化、體系化的改造與提升，進而生成全新的STEM課程。例如，水和生命(動植物、微生物)，水和地球圈層(大氣、生態、巖石、地質、氣候)，水與生產生活，水資源和水循環(淡水、污水處理、海水淡化、農田灌溉、回收再利用)，水資源管理(調度、保護、節水、現代農業、雨水收集)，水與社會經濟、生態環境的相互作用(價值觀、城市形象、航行交通、運河、一帶一路、戰爭)，水與文化的共生(藝術、風俗、音樂、詩歌、攝影)。通過尋找分科課程中知識內容之間的交叉點和共同點，對原有的學科課程知識進行重組、融合，從而序列化地串起這些學科的知識內容。

這種融合真正體現了《K12科學教育框架：實踐、交叉概念和核心概念》基本原則：(1) 具有學科意義。STEM教育融合了多個學科領域或者是某個學科領域中組織相關知識的大概念、核心概念。(2) 具有很強的解釋力。能夠用來解釋更多現象。(3) 具有生成性。突破預設，抓住生成的教學資源，為理解和探究更為復雜的概念和解決問題提供幫助。(4) 與生活相關。它與社會和個人關注的問題有緊密的聯系，并與學生的生活體驗和興趣相關。(5) 能夠在多個年級進行教學，并不斷提升深度和復雜性。

為探尋具有江蘇特點的STEM教育課程和評價體系建設，2017年9月江蘇省中小學教學研究室、南京師范大學教育科學學院與江蘇鳳凰數字傳媒有限公司聯合成立江蘇STEM教育協同創新研究中心，研制了《江蘇省基礎教育STEM課程指導綱要》、《小學STEM活動課程》等，目前已經出版小學STEM課程10冊、小學人工智能課程4冊，是江蘇省STEM教育研究的階段性成果。

下一步，我們還要針對具體內容深度研究、精準研究STEM的呈現形式，只有這樣，才能形成全新的、跨學科等的融合的STEM課程。

3 STEM學習的流程

沒有科學知識為基礎，就不會有技術的創新，技術的創新沒有態度和情感的引導，就會缺少創新的動力和價值。STEM教育不僅是知識的融合，也是技能、能力、方法、情感等要素的融合。從教育學的角度來講，學校教育培養的主要能力是能力遷移、方法遷移，STEM學習的流程圖如圖1所示。

圖1

有些學生的學習不得要領，原因就是不會把所學知識遷移到真實生活情境中。STEM教育讓學生學會應對新的問題，從一個情境到另外一個情境，從一個學科到另一個學科。

例如，“我的LED”這個STEM教育活動，以“設計制作圣誕裝飾品”作為任務驅動，通過新舊知識的累積與碰撞，激發學生研究的熱情，使學習變為一種學生內心的認知需要，進而產生持續、自主的學習內驅力。在經歷“我的LED”活動的過程中，學生不斷調動個體的智慧和創造性，綜合運用原有的知識、經驗，提出合理的推論并分析、發現存在的問題，形成自己的猜想和解決方案，然后，再動手解決問題，完成任務。與此同時，由于教師給學生留有充分發展思維、分析、探究、交流和拓展的空間，也進一步推動了學生主動學習，提高了

學生動手完成任務的能力，創新精神、實踐能力得到了進一步的培養。

在這個項目研究過程中，教師和學生一起商討可行的方案，使他們既有克服困難的經歷，也有收獲成功的信心滿滿，這樣的活動，將科學、技術、工程、數學有效地融合在一起，找到了它們之間存在的相互支撐、相互補充、共同發展的隱形線索，學生在交互碰撞中實現了深層次的學習、理解性學習。

STEM教育用科學的方法指導工程學的研究，打開了一片完全不同的天空。STEM教育一定要有實際操作，一定要有設計，一定要有產品，如果最終沒有產品被生產出來，就不是真正的STEM教育，只是紙上談兵。

4 結語

STEM教育強化了學生對知識、能力、方法的遷移，所培養的發現問題、分析問題、解決問題等能力是探究世界相互聯系的綜合能力、關鍵能力。但是，針對不同的類型STEM(驗證型STEM、探究型STEM、制造型STEM、創造型STEM等)，教育我們必須以創新的精神來開拓這個有意義的事業，才會有大的收益。