STEM教育理念在高校教學中的借鑒與實施策略

段春紅

關鍵詞 STEM教育 高校教學 教學模式 教育理念

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.004

Abstract In the new era， our higher education is facing the dilemma that the teaching content lags behind the learners of the new era and the demand of future vocational posts. This paper explores the conjunction of foreign educational concepts to improve the educational dilemma， and holds that STEM educational concepts attach importance to project-based interdisciplinary teaching， scientific concepts at hand， timely updating of teaching contents and corresponding teaching implementation rings. Section， the lessons learned from foreign state-owned vehicles can be used for reference， and the strategies in the implementation process are analyzed.

Keywords STEM education; college teaching; teaching mode; educational concept

1 我國高校教育面臨教學內容滯后于新時代學習者與今后職業崗位需求的困境

我國高校的傳統授課模式的教學內容組織通常采取以一本重要書籍為主要教材，多本相關書籍為輔助參考教材，同時輔以數字化、網絡化學習資源網為參考資源的方式進行。這種教學內容組織方式能夠較為有效地抓住該學科的主要教學要點，能保證有較高的內容覆蓋程度，而且對教師而言，可以較為容易地以課時形式對教學內容進行教學進度安排，因而受到高校教師的青睞。然而，新時代的高校學習者在自主學習渠道拓寬和加深后，對教學內容有了更高的要求。一方面，學習者希望學習到更新穎、更貼近時代的教學內容;另一方面，學習者希望學習的教學內容能夠更加貼近生活、更具有創新精神和實踐能力，能夠在以后的職業生涯中作用明顯。

追尋緣由，新時代學習者這種學習訴求的產生，主要是源自于時代進步后學習者自身綜合素質的提高、學習獲取渠道的拓寬，以及今后職業崗位要求的加強。首先從學習者自身來看，數字時代的新學習者擁有對數字化工具高熟悉度的使用和長時間的熏陶，早已習慣和接受在網絡終端和移動產品上進行資源獲取和問題解決的能力，遇到問題能夠通過網絡搜索到相關解釋、說明、解決策略，甚至操作視頻。只要學習者不懶惰，具備正常的文字識別理解能力、基本的信息檢索分辨能力、擁有常見連入互聯網的智能終端（手機、電腦等），在需要對某問題或某方面知識尋求解決策略的時候，就能夠通過網上信息檢索獲得相關的解釋與說明，學習后就能提升該方面的知識與技能。其次從工作崗位需求來看，工作中的任務通常都不是簡單的任務，而是受多方面影響多因素相互聯系與制約的。任務的執行需要員工調動多方面的業務素質，甚至多名員工通力合作才能完成。

然而，傳統的按照書本知識結構進行知識傳授的方式中由于書本內容相對滯后、不夠切合身邊的環境等原因，便與學習者對知識的期望產生偏差，甚至有可能其即將傳授的內容已經有學習者部分掌握。究其核心緣由，在于書籍類傳播載體的一種固有不足：教材知識內容的更新不夠及時。具體來說，教材內容的遴選、教學案例的組織其實是學者的一個長期積累過程，優秀的學者在教材的出版上更是需要經過深思熟慮和仔細考量，不僅如此，教材的編寫與發布也需要一個較長的周期，耗時幾年時間是很常見的。因而，從書籍的醞釀到內容的編寫再到書籍的出版，本身就存在某種滯后，難以強求。對高校教師而言，如果教學內容達不到新時代學習者學期預期的情況長時間存在，容易影響教學質量，如不及時進行教學理念和教學模式更新，就有被時代所拋棄的危險。

2 STEM教育理念改善高校教育困境的契合點與主要環節

STEM教育理念是一種立足生活經驗和社會實踐，旨在培養探究能力、批判性思維能力、與人溝通能力，通過整合科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）等領域內容和方法進行的跨學科學習范式。[1]STEM教育理念不是簡單地將科學技術工程數學等學科進行疊加，而是一種有機整合，一種立足于學生應具備的、能適應終身發展和社會需要的必須品格和關鍵能力的跨學科整合。它具有跨學科性、趣味性、體驗性、情景性、協作性、設計性、藝術性、實證性、技術增強性的核心特征。[2]這種教育理念一方面強調教學內容的多學科整合，避免學習者因缺乏某方面素養影響今后職業崗位中業務的順利開展，另一方面強調教學內容的及時更新，進一步貼近學習者的學習訴求，正好可供借鑒。

它的主要環節為：選擇主題確定學習項目、確定項目學習目標、STEM學習活動設計、STEM學習活動支持文檔設計、STEM學習活動實施。具體來說，主題選擇主要選擇與真實生活密切相關的真實情景問題，可以包括探究型主題、驗證型主題、設計型主題、開發型主題等。項目學習目標的表述盡可能描述為可測量的目標，可參考布魯姆的目標分類。學習活動設計綜合考慮任務驅動、思維培養、實踐能力的提升，從學習任務、學習內容、活動環節等方面進行設計。支持文檔設計主要包括學習活動指導文檔、學習記錄文檔、自主評價表格等的設計。學習活動實施主要為學習者為主體、教師為主導條件下的實施。值得一提的是，STEM教育實施成功的一個關鍵因素在于問題情境的設置。問題情境設計首要的一點，是遵循“手邊的科學”理念，[3]也就是問題情境設計需切合學習者生活，是學習者身邊的問題。與其從遙遠的地域或年代中設置問題情境，不如在學習者身邊尋找，更易構建與學習者個體相關的知識體系，避免將知識變為惰性知識。

3 STEM教育理念在國際上的應用先例

我們所處的時代是一個技術高度變革的時代，互聯網、物聯網、人工智能各種智能手段不斷更新和普及，未來人才競爭的競爭更多地是知識技能的競爭，這就引起各國對人才培養的重視。從國際環境看，在提升知識技能的項目中，美國國家科學委員會1986年發表的《本科的科學、數學和工程教育》報告被認為是美國STEM教育的開端。美國提出STEM教育理念的目的在于美國政府遇到了創新人才不足的困境，想以教育的方式解決美國創新人才培養的問題。[4]創新是指以現有思維模式得出有別于常規或常人的思路，利用現有知識與物質，為滿足社會需求而改進或創造新的事物、方法，并獲得一定有益效果的行為。創新是人類主觀能動性的高級表現，也是推動社會發展的重要動力。在各學科中，科學學科側重知識和規律的理解與掌握，技術學科側重技術和技法的運用與實踐，工程學科側重項目和問題的整體設計與各步驟環節的銜接，數學學科側重邏輯和數理的推算與演練。將這幾種學科的側重點結合到一起，正是創新人才培養所需的核心素質：既有理論知識的支持，又有技術手段的掌握;既有項目工程思維和團隊協作理念，又有嚴謹、科學的邏輯推算。或許正因如此，美國才提出在STEM跨學科教育的理念后最近又出臺了《STEM2026》對STEM教育在未來十年的發展提出新愿景。[5]

隨后德國也引入了STEM教育的理念（MINT），不過其原因是德國雖為歐洲主要經濟體但出現了不利于工業持續發展的高質量綜合性勞動力匱乏現象，[6]而高質量專業技術人才的培養需要以真實環境中的真實項目或問題進行培養。英國、芬蘭、日本、韓國、澳大利亞等國也有類似綜合型人才培養策略的實施。這些國家對STEM教育理念的使用和關注可以為我們提供前車之鑒。

4 STEM教育理念的實施策略

理念固然重要，實施過程也不容馬虎，只有把握實施要點才能更好地為教育教學服務。第一，STEM教育是以提升學生的科學精神和團隊能力為教育目標。科學精神也就是讓學習者學會坦然面對真實情景中的問題，通過科學的、理智的思考，采用適當的與時俱進的方法和手段進行原因分析，做出合理的應對策略。團隊能力則從真實社會工作中真實需要的團隊精神出發，讓學習者承擔一定壓力、付出一定勞動、配合一部分隊員、做出一部分貢獻，最終完成團體目標。這兩種能力都是現代社會普通勞動者在團體工作中普通極為常見的能力需求。

第二，STEM教育是讓學習者面對真實情景中的真實問題，以尋找問題解決辦法為學習任務進行的任務驅動式學習。強調是真實環境中的真實問題，而不是書本中或歷史里的問題，主要是為了適應時代的變遷、同時又貼近學習者近期或將來的生活。強調以問題解決為任務的任務驅動方式，是為了區別于普通的圍繞某個主題的多角度學習，也就是說，STEM教育有著明確的問題解決能力培養的學習目標。

第三，STEM教育需要根據具體待解決問題整理出解決過程中與之相關的不同學科知識。這其實是對教師增加的工作要求，由于學習者可能并未經歷過類似的問題，難以理順其間所需知識，故而需要教師的引導和幫助。這也是教師作為導師的價值體現，教師將問題解決過程中可能需要的知識以及先后順序做出排列，就像為學習者搭建了通往問題解決目標的腳手架，學習者可以沿著這條學習路徑或快或慢行進，最終達到目標，而不用擔心走錯方向南轅北轍。

第四，STEM教育需要讓學習者學會綜合運用包括科學探究的方法、工程思維的方法、技術制作的方法、數學的方法等常用問題解決方法來分析問題、解決問題。常用的問題解決方法本身就是在真實問題解決過程中常用到的解決手段，綜合起來為達到目的服務。

第五，STEM教育以項目方式進行，以各階段任務驅動，通常不是一節課堂就能實現。這些真實環境中的問題由于其自身的復雜性才被選擇以STEM教育的方式開展教學，同樣也由于其復雜性，需要分階段進行，需要的時間相對較多。

基金項目：本文受2018年度貴州財經大學校級科研基金項目“基于MOOC的財經高校教學模式優化與實踐研究”（項目編號： 2018XQN02）資助

參考文獻

[1] 李克東，李穎.STEM教育跨學科學習活動5EX設計模型[J].電化教育研究，2019（4）：5-13.

[2] 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（4/21）：13-22.

[3] 陳曉慧等.STEM教育研究與實踐的理念與路徑——訪不列顛哥倫比亞大學科學教育專家Samson Nashon教授[J].中國電化教育，2019.4（總第387期）：1-4.

[4] 趙興龍，許林.STEM教育的五大爭議及回應[J].中國電化教育，2016（10）：62-65.

[5] 王素.《2017年中國STEM教育白皮書》解讀[J].教育與教學，2017（14）：4-7.

[6] 傅騫，劉鵬飛.從驗證到創造——中小學STEM教育應用模式研究[J].中國電化教育，2016（4）：71-78+105.