廣東實驗中學：基于項目式學習的高中STEM校本課程實施策略

全漢炎 胡正勇 王劍 周嘉 石樂義 曾斌

“十一五”期間，廣東實驗中學開始鍛造科技教育特色;“十二五”以來，學校科技教育走向內涵化發展，課程體系借STEM框架提升，教與學借PBL（項目式學習）轉型，課程資源多元化挖掘，課程時空多維性展開，教師課程研發與實施的積極性和創造力得到極大激發。

以“目標一過程模式”為課程指導理論，以“三雙制”為資源拓展機制，基于項目式學習的“六階段”“三課型”，推動STEM校本課程建設不斷走向規范化和科學化，培育出一批又一批“掌握扎實的科學知識，掌握科研和工程的基本方法，具有較強科學精神、學習能力、實踐創新能力和責任擔當品質”的中學拔尖科技人才。

STEM課程與項目式學習

STEM（Science，Technology，Engineering，and Math）課程與傳統分科課程的本質差異在于：（1）STEM并非簡單疊加科學技術、工程、數學，而是強調將它們的知識內容加以融合，形成整體;（2）不僅包括科技知識的掌握，還特別關注培養批判精神、實踐能力、想象力和創造力，以促進學生形成良好的科學素養和創新素養;（3）學習方式以項目式學習、問題探究法、任務驅動法為主，強調學生要在真實的任務中進行學習。

而項目式學習（Pmiect-Based Learning，即PBL）是一種系統的學習方法，它圍繞真實的問題展開，并且要求學生精心設計產品或研究方案以解決問題，讓學生在這個過程中學習知識和技能。PBL同時也是“Problera-Based Learning”（基于問題的學習或問題式學習）的縮寫。“項目式學習”以問題為起點，以解決問題為目標，但同時強調學習中要含有“設計、制作、實驗”等工程學要素，強調以“項目”的完成為學習成果，更符合STEM課程強調“動手實踐”和“工程設計”的特征。

課程指導理論：“目標一過程模式”

“目標一過程模式”是學校STEM校本課程研發與實施的指導性理論，既保障了課程實施符合學校STEM教育培養目標，又實現了校長、教師和學生的主體角色轉換，充分解放創造性。

“目標模式”包含四個步驟：（1）確定目標;（2）選擇經驗;（3）組織經驗;（4）評價結果。20世紀70年代以來，英國學者斯騰豪斯（L Stenhouse）提出的過程模式及美國學者施瓦布（J.J.Schwab）提出的實踐模式，為校本課程的興起和發展奠定了重要的思想基礎。

在選擇STEM校本課程研發的指導理論時，學校結合育人目標和課程已有特點，主要選擇斯騰豪斯的過程模式。我們認為，校本課程的研發有必要做到規范與個性相結合。“規范”，一是要遵守課程開發的基本流程，根據目標模式中的四個步驟，保障課程開發具有基本的科學性;二是要使每門課程都指向學校總體的STEM課程育人目標。過程模式主張“個性”，關注教育過程，讓教師成為研究者，讓學生成為創造者，讓課程與教學不斷在過程中發展。

斯騰豪斯認為，目標模式不以對課堂教學的經驗研究為依據，外在于中小學校的課程編制者所擬定的目標，可能無法呼應充滿差異性的教師、學生和教學過程。

但在學校的STEM校本課程研發與實施中，編制者與執行者是同一個主體，因此完全可以消解以上弊端，實現以“目標模式”為課程體系整體設計和評估的基礎，以過程模式來指引課程的具體設計和教學的具體展開。同時，“目標一過程模式”也符合STEM教與學“明確的目標、開放的過程”這一特性。

就這樣，在創用“目標一過程模式”的過程中，學校確立了“目標導向”“過程創生”和“評價促優”三個基本原則。“目標導向”和“評價促優”保證了教師課程研發與實施的規范性，而“過程創生”則實現了教師的角色轉換，極大地張揚了教師的主體性，激發了他們創生課程和知識的積極性和創造力，促進課程不斷走向科學和豐富。

學校要求，每門課程要有明確的培養目標、課程綱要、課程實施方案，鼓勵教師研編課程讀本，同時強調教學設計和教學過程的開放性、生成性，學習資源的多樣性、豐富性，強調以過程性評價和表現性評價為主，最終的評價對象主要是學生小組合作所完成的設計方案或產品。

“六階段、三課型”的項目式教與學

在“目標一過程模式”的課程指導理論下，結合STEM課程的“知識跨學科整合化運用、注重動手實踐和高階思維培養”特征，以及項目式學習的“發現問題、形成項目——設計項目實施方案——產出成果、解決問題”的基本環節，學校基于STEM校本課程實踐經驗，總結出“六階段、三課型”的項目式教與學模式，在校內外予以推廣。其中，項目式學習的“六階段”包括知識準備階段、選項階段、定項階段、研究階段、結項階段、知識提升階段。從師生作用的維度來劃分，又可以大體劃分為教學的三種課型：教師主導課型、學生主導課型之小組活動課、學生主導課型之班級交流課。

在“六階段”模式的項目式學習中，知識學習、科研和工程基本方法的學習貫穿始終。項目成為了知識學習和知識運用的載體，同時也是科研和工程基本方法學習和運用的載體，這符合高中生的“學生”身份。

知識學習有教師講授和學生自主學習兩種方式，而基本科研方法的教學采用的是案例教學和做中學。STEM課程的跨學科性，決定了在項目研究和實施過程中需要補充相關知識，而非僅僅局限于學生已有的知識。

以學校“水科技”課程的項目式學習為例：

在知識準備階段，以教師主導課為主。教師向學生介紹水科技項目的目的、意義、研發過程，同時需要學生自主獲取環境科學相關的科學知識和監測儀器設備操作等知識。

在選項階段，首先通過教師主導課教會學生如何關注身邊的節水、凈水、用水等問題，并教授“從問題到課題”的方法;然后通過學生小組活動課讓學生走出校園，進入社區、公園、農田去尋找“水問題”，通過小組研討形成課題靈感;最后通過班級交流課，讓專家、教師和學生為各選題做點評、提建議。

在定項階段，進一步細化項目選題，制定符合高中生實際的研究項目并設計研究方案，該階段主要采用教師主導課和學生小組活動課。

在研究階段初期，學生對項目充滿好奇、干勁滿滿，這時以學生小組活動課為主;隨著研究的深入，項目進入瓶頸，需要有更多水科學方面的知識以及一些工程技術來支撐，這時會有教師（校內外不同學科的導師）主導課來教授水科學方面的相關知識，高校和研究所的在讀研究生還會向各項目組分享科學實驗方法、工程設計、產品制作、檢測等經驗，學生小組活動課則以研討、調整、改進實施方案為主，同時收集、統計和分析數據，設計、制作、驗證項目產品。

在結項階段，小組撰寫研究報告，學生主持班級交流課。

在知識提升階段，優秀項目將獲得參加全國中學生水科技競賽、斯德哥爾摩青少年水獎、德國紐倫堡國際發明展等多項比賽和交流的機會。這些活動能促進學生反思、總結，學習其他參賽項目的設計創意和制作方法，激發學生進一步探索水科技領域的強烈動機。

資源拓展：“三雙制”的實施機制

許多學校在STEM課程的實施過程中，都會遇到師資和場地設備不足的困難。師資不足不僅僅體現在人數的不足，更體現在教師知識結構（以單學科為主）難以滿足STEM課程的跨學科整合性特征。

為了克服這些困難，學校發展出“雙導師”“雙基地”的STEM校本課程實施機制，先后與中山大學、華南理工大學、廣東工業大學的多個學院和中科院廣州分院的多個研究所簽訂了共建“拔尖創新人才培養合作基地”協議。高水平專業人才紛紛走進學校，擔任一個或多個學生小組的導師，與校內導師合作，共同指導各小組開展六個階段的學習。

“雙導師、雙基地”實施兩個學年后我們又發現，讓學生“走進大學實驗室”僅靠周末和寒暑假是不夠的。因此，從2014學年開始，學校STEM校本課程啟用“雙學段”制：打破傳統的學期排課模式，實行“大學段+小學程”。

“小學程”指在每學期的中段考試以及期末考試之后、寒暑假之前，各切分出3-5天開設全天候的“走進大學實驗室”。“大學段”指除“小學程”之外的常規教學時間里，高一和高二年級“拔尖科學人才培養”實驗班的學生在周一和周三下午兩個時間段選修STEM課程。

“小學程”增加了學生去校外實驗室的次數，并使得學生有機會投入到“浸入式”學習中，有效地拓展了時間資源。學校STEM校本課程的“三雙制”，保障了課程能夠達到“成熟”的水平。

我們還采用了“多學科教師集體備課”和“雙師課堂”，雙師課堂是指由不同學科的兩位教師，采用“主講教師+小組指導教師”形式同上一節課。如果是學生的匯報課，還會盡可能安排多位不同學科的教師在場。當然，“多學科教師集體備課”和“雙師課堂”的前提是有形成多學科教師加入的“課程共同體”。

例如，“新能源之氫能源小車制作”備課，由化學、物理、自動化專業的3名教師參與，化學教師從化學的角度設計氫能源的上課內容，物理教師從受力分析方面設計氫能源小車的授課內容，自動化專業教師從氫能源小車的電路方面設計授課內容，3位教師獨立備課后再集體備課，整合成涵括化學、物理、電子3門學科的課程設計。上課時采用雙師合作，主講教師負責課程的講授，小組指導教師負責小組活動開展的引導，兩位教師共同承擔評估學生活動的任務。2018年，“多學科教師集體備課”的課程實施機制還推廣到了學校理工科國家必修課程的“STEM化專題教學”課改行動中。

盡管取得了以上多種階段性成果，目前中學STEM教育快速發展還面臨以下障礙：首先是教師的單學科知識背景，以及教師本身接受的傳統教育模式;二是專用教室與專用設備的不足，盡管與高校和科研院所合作，但滿足不了學生的日常學習與實踐需求;三是智慧校園建設緩慢，課程信息化程度不高，師生沒有充分利用豐富的網絡資源和信息化手段，沒有積極參與到網絡化資源建設與交互的進程中;四是在STEM課程質量和學業發展的評估方面，仍需要向先行國家學習，向質性評估與量化評估相結合、過程性評估與終結性評價相結合發展。

（作者單位系廣東實驗中學）

責任編輯 施久銘 魏倩