STEM教育的本土化理解與創意實施

【摘 要】STEM教育作為一種舶來品，在推進過程中教育工作者有必要對其進行本土化理解，如不要過于強調邊界，不要一味強調科技，不要過于強調多學科，不要過多依賴機器人、3D打印等硬件。而其實施路徑則包括在學科教學中基于問題設計跨學科的項目學習，對學校傳統活動與節日進行深度設計，使用有效的STEM教學策略提升學生的STEM素養，運用STEM理念改變課堂教學的結構等。

【關鍵詞】STEM教育;背景與意義;現狀與問題;本土化理解與滲透

【中圖分類號】G521【文獻標志碼】A【文章編號】1005-6009（2020）01-0007-04

【作者簡介】萬偉，江蘇省教育科學研究院（南京，210013）基礎教育研究所副所長，副研究員，課程與教學論專業博士。

一、STEM教育的背景與意義

當前，世界各國都掀起了一股教育改革的熱潮，比如芬蘭的實際場景主題教學，美國的STEM教育，還有其他國家的項目學習、主題教學、我國的綜合實踐活動課程等。雖然提法各不相同，側重點也有所區別，但都是對當前社會發展和教育需求的一種回應。

當下，課程綜合化、生活化，關注學生的創新、實踐、合作等素養;對教育中原有知識體系、課程體系的質疑與變革等都是我們為適應社會發展變化而做出的教育探索。現在的分科教育系統是19世紀確立下來的，已經使用了近兩百年。分科教育系統有其歷史貢獻，但我們更需要適合21世紀的教育體制。我們好像從來沒去懷疑分科教育有什么問題，但回頭想想，分科似乎并不是我們認識世界最自然的方式。

在我國的分科教育中，存在著將知識與知識割裂，將知識與生活割裂，將知識的傳承與創新割裂，將人與人、部門與部門割裂的現象，大家關注的點越來越小，越來越局限，也因此學生學得越來越碎片化。STEM教育的核心意義在于打通、盤活和關聯。它的核心要素一是聚焦真實的問題，二是形成有創意的物化形態作品，三是強調科學、技術、數學及工程等知識的融合及應用，強調學生學科思維和跨學科系統性思維的培養。這三個要素如果只有一是課題研究，一二都有是項目設計，一二三都有是STEM;如果一二三都有了，解決問題的過程中還涉及其他學科的知識，便稱之為STEAM或STEM+，實際上，這就是綜合實踐活動課程。所以STEM不是一個全新的理念，它是與其他概念緊密相連的。

二、STEM教育的實施現狀與問題分析

1.STEM教育實施現狀。

目前，世界各國高度重視STEM教育，德國將STEM教育與終身教育結合起來，創造了一種可持續發展的STEM教育。英國獨具特色的教育體系對STEM教育的發展起到了巨大的推動作用，同時實施了國家科學工程大賽、STEMNET等諸多扶持項目。美國更是把STEM教育上升到了國家教育戰略的高度。

近年來，我國也高度重視STEM教育，中國教育科學研究院于2017年成立了STEM教育研究中心，并發布了《中國STEM教育白皮書》，各省市也紛紛致力于推進和研究STEM教育。為推進STEM教育在江蘇的規范化實施，江蘇省教育科學研究院和江蘇省科學技術協會在全省設立了269所STEM項目學校，同時組織專業團隊，研制了從幼兒園到高中一體化的《江蘇省基礎教育STEM課程指導綱要》，開發了從幼兒園到高中的系列STEM課程資源，舉辦了一系列教師培訓活動，全面推進STEM教育。

2.存在的問題。

盡管如此，總體來說STEM教育還是推進艱難。教師反映的最大困難是“學校STEM課程師資不足”，其次是“學校的重視度不夠”“資金、硬件及軟件等配置缺乏”。大多數教師對STEM教育的理念還不是很理解，不知道怎么在學科教學（如語文）中滲透STEM教育。總的來說，幼兒園的STEM充滿生活氣息，小學初中高中競賽氣息特別濃，大多數學校把部分學生參加的科創比賽、科技小發明等同于STEM，普及的內容少，作為一種思維方式、解決問題的方式，在教育中的滲透還遠遠不夠。

此外，STEM課程是強調探究、設計和創造的實踐性課程，但是在課程實施的過程中往往呈現出來的是實踐有余，探究和設計不足，很多課程實施者不關注課程活動本身的頂層設計，不關注學生設計思維的培養，只關注動手操作的過程和最終產品的呈現，做法急功近利，與課程目標相背離。

3.原因分析。

第一，制度與組織機構沒有改變。分科教育的制度和組織機構仍然是主流。教師的職前教育是分科的，職后工作也以分科為主。教師的專業背景、工作內容、職稱評審、評價考核等都是分科的。STEM教育的實施要統整各學科、各部門的力量，沒有校長的支持很難。

第二，教師的能力不足。STEM教育的核心是科技。在我國的中小學教育中，科學技術類課程雖占比不小，但我們不重視。小學的很多科學教師都是語文教師、道德與法治教師兼的，何談專業性？初中、高中考什么就教什么，數理化生等學科的教學過度關注知識傳授和刷題訓練，學科的生活化、學科知識的實際應用都很難做到，何談STEM教育？

在我國，STEM教育的師資很是稀缺，一般來說，集科學、技術、工程、數學等知識于一身的人，不太可能到小學或者中學去當一個教育工作者，且即使有這樣的教師，各方面待遇也跟不上，很難鼓勵教師在這方面有所創新。

第三，學校缺乏課程開發的經驗。STEM教育的開展，離不開硬件設備的投入，但更重要的是課程建設。目前大部分學校沒有完整的STEM課程體系及教材，很多學校即使有一套裝備，但缺乏課程，教師還是不知道怎么上課。

三、STEM教育的本土化理解

基于以上問題，我們認為，對STEM教育要有自己的本土化理解，在這樣的國情下，在這樣的教育狀況下，不能過于理想化。那么在現階段，我們該怎樣去理解和實施STEM教育呢？

1.不要過于強調邊界。

STEM教育、創客教育、綜合實踐活動課程、主題課程、統整課程、項目學習等既有內在的關聯，又有細微的區別，筆者建議不要過于強調邊界。這些課程及教學方式都是強調聯系的，都是面向完整的生活世界，解決實際問題的。實際上，以上的任何一項我們都做得不夠好，而任何一項都是很有意義的，所以，我們應模糊邊界、降低門檻，從而減輕教師的畏懼感和壓力。

2.不要一味強調科技。

雖然STEM教育的核心是科技，但不應一味強調科技。STEM教育在國外的產生背景和我國是有區別的。美國開展STEM教育，是因為美國的青少年學習科技的人少，而關注社會性活動的人多，美國是從整個國家發展的角度來考慮的。對于中國學生來說，在基礎教育階段他們學習的科學方面內容的比例是較大的，花的時間也是較多的，但學習方式不當。所以，STEM教育對中國來講，學習方式的意義比內容的意義更大。我們在推進STEM教育的時候應更加注意其對學生學習方式轉變的意義。

另外，過于強調科技可能會讓其他學科的教師置身事外，這是我們不愿意看到的。在分科教學的大背景下，教師更多的還是立足于本學科，所以我們應該更多地鼓勵教師以自己學科為基點，思考如何融合生活，解決問題，帶領學生系統地認識和應用學科知識。

3.不要過于強調多學科。

人們在分析一個活動案例是不是STEM的時候，喜歡一一對應，有沒有科學、技術、工程、數學，好像少了一個學科就不是STEM，筆者認為這樣不妥。有的學校為了開展STEM教育，人為地將多個學科拼湊在一起，比如圍繞主題“水”，語文教師、科學教師、數學教師都來講，這樣的拼湊還是“水果沙拉”，沒有真正實現內在的、深度的跨學科教學。學科知識的整合應該基于真實的問題。

4.不要過多依賴機器人、3D打印等硬件設備。

很多學校一談到STEM教育，就是機器人、3D打印，好像沒有這些就不是STEM教育，有了這些就是STEM教育;還有的學校有畏難情緒，好像沒有高精尖的設備就做不了STEM教育。其實機器人、3D打印只是在STEM教育中偶爾用到的硬件。相比較而言，STEM教育不需要多少高精尖的硬件設備，我們更缺乏的是軟件，在STEM教育中更應側重培養學生的軟技能。

一是提出問題的技能。建議在STEM教室里專門建一面墻，大家頭腦風暴，每個小組運用思維導圖、便利貼等發現問題，提出問題。

二是充分討論、爭議和思考的技能。圍繞問題分析、思考、碰撞的能力，也是學生所缺少的。

三是演講和發布研究成果的技能。在STEM教育中，學生的作業分享很有儀式感，學生像科學家一樣介紹自己的研究成果。在此過程中，學生的口頭表達、邏輯思維等能力能得到提升。

四是轉化技能。STEM中所有的知識都是通過工程來串聯的，所謂工程，就是科學理論應用到具體工農業生產部門中的總稱，它是溝通知識與現實生活的橋梁。懷特海在《教育的目的》一書中說：學生要學習有活力的知識。筆者認為，這些有活力的知識應該是能夠生長的知識，能轉化為生產力的知識。怎樣把學科中學習到的知識靈活運用于真實的問題情境中，這是學生最核心的軟技能。

如果某活動對培養學生的這些軟技能有重要價值，筆者覺得這就是很好的STEM活動。

四、STEM理念如何滲透于日常教育活動中

1.在學科教學中進行跨學科的項目學習。

項目學習其實也是STEM教育的核心，筆者認為，學科教師運用項目學習的方式來開展教學活動是有價值的。比如學科教學中的概念性知識、策略性知識、教學中的實際問題，都很適合進行項目學習。筆者曾給某學校做過一次示范。蘇教版《數學》六下中有一個內容是教學生辨識方位，結合很多學生沒有辦法把該知識應用到生活中去的問題，筆者設計了一個讓學生繪制校園平面圖的學習項目。在項目中，學生要將學到的概念性知識真正用起來，還要用到現代技術手段，體現創意，這就是一個有STEM意味的活動。再比如：在語文口語交際活動中有要求學生閱讀《三國演義》的內容，針對學生閱讀興趣不足的現狀，筆者建議教師設計項目活動“《三國演義》百家講壇”，讓學生用個性化的方式表達對《三國演義》的理解。學生有的做PPT，有的做微電影，有的表演小品，這些個性化表達的背后是學生對名著的深入閱讀。這樣的活動既立足學科，又超越學科，筆者覺得這很好地體現了STEM理念。

2.學校傳統活動與節日的深度設計。

我們還可以利用STEM理念對學校傳統的節日、常規活動、校本課程等進行設計。比如：有學校的活動主題是二十四節氣，以前的活動就是圍繞主題找一些資料，學生介紹介紹，最多設計一些體驗活動。如果運用STEM理念來進行設計，就可以首先設計三個真實的驅動問題，什么是二十四節氣？為什么會有二十四節氣？二十四節氣現在還有用嗎？然后設計三個調查與研究活動：“二十四節氣名字的由來活動”“二十四節氣之農諺活動”“二十四節氣之民俗活動”。第三個環節是創意與物化，也是三個活動：“二十四節氣書簽制作”“二十四節氣美食制作”“創意設計二十四節氣養生產品”。最后是展示與評價、拓展與運用。通過這樣的改造，活動更有深度，學生動手的機會多了，多學科知識也能在活動中得以綜合運用。

3.使用STEM教學策略提升學生STEM素養。

美國學者丹尼爾斯和海德等人針對美國科學和數學教師實施STEM課程教學提出了10條教學策略，分別是：（1）運用教具和動手學習。（2）合作學習。（3）討論和探究。（4）提問和推測。（5）運用思維修正。（6）形成反饋和問題解決的紙質報告。（7）運用問題解決方式。（8）整合技術。（9）教師作為促進者。（10）在教學中運用評價。他們通過研究發現，在教學中理科教師靈活運用上述策略，不僅能提升教學效果，還能提升學生在STEM方面的學術成就，而這些策略我們也可以在平時的教學中靈活運用。

4.運用STEM理念改變課堂教學的結構。

傳統的課堂教學主要采用凱洛夫五段教學法，即復習舊知、導入新課、傳授新知、鞏固練習、布置作業。在這個結構中，知識是主線。如果用STEM理念來設計教學的話，問題解決就是課堂教學的主線。首先課堂教學中學生面臨的問題是什么;圍繞問題解決，可以設計哪些探究、合作、實踐的活動;在這些活動中學生可能要用到哪些學科內或學科外的知識？需要運用哪些認知策略和學習方法、研究方法;學生用什么方式來表達、呈現、展示問題探究的結果;根據學生的表達，師生怎樣幫助他進一步優化調整，進而實現知識內化、素養提升。這樣的教學肯定會呈現出與傳統教學不一樣的精彩。

通過以上四個途徑，每一位教師都能在日常教學中滲透和體現STEM教育的理念。