中學STEM課程實施對學生科學素養提升的分析

謝溧

[摘? ? ? ? ? ?要]? 通過STEM教育來提升中學生的科學素養是符合教育規律和時代要求的方式，但目前在基礎教育階段，STEM課程在實施過程中普遍存在諸多現實問題。結合實踐效果和分析反思，針對性地提出建議以供參考。

[關? ? 鍵? ?詞]? 科學素養;STEM課程;提升

[中圖分類號]? G632.3? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）16-0044-02

一、STEM課程實施對提升中學生科學素養的意義

重視科學教育以提高青少年的科學素養是各國共識，而STEM課程的目標就是培養具備STEM素養（由科學素養、工程素養、技術素養、數學素養等構成）的人才[1]。科學家和教育學家指出，科學教育的目標不應該是培養科學機器，而應該是培養具有科學素養的人（鐘啟泉語）。

各國對于科學素養的定義雖然不同，但歸納起來卻有著很多相似的核心內容：（1）對科學技術的理解;（2）對科學、技術、社會關系的理解;（3）科學的精神和態度;（4）運用科學技術解決日常生活和社會問題的能力[2]。

美國早在2007年頒布的《創新美國：擬定科學、技術、數學、工程議程》共同綱領中就指出，在知識經濟時代，只有具備STEM素養的人才能在激烈競爭中獲得勝利。而在STEM素養構成中，一個重要的方面就是科學素養。在我國基礎教育界，每一學科課程標準的制定，都把提升學生的核心素養作為主要的依據和目標，尤其是對自然科學的學科而言，更加注重培養學生運用科學技術解決日常生活和社會問題的能力。然而，這些分科課程的教育實施往往是相對獨立或割裂的，遠不及STEM課程的教育效果。因為后者是科學、工程、數學、技術甚至包括藝術等多學科的有機統一，將培養學生科學素養所要求的課程和技術都囊括在內，對提升學生的創新精神和實踐能力有著無可替代的作用。

二、當前中學階段STEM課程實施中存在的問題

早在20世紀90年代，STEM理念在美國被提出后，在全球得到迅速發展和完善。近十年來，我國STEM教育也在摸索推廣，無論是高校、教科研機構還是中小學培訓市場，都有一批致力于STEM研究和發展的團隊。同時，教育主管部門從上至下對STEM教育的重視程度和投入力度都很大，基層學校圍繞科創教育的硬件設施也在迅速升級，許多貼上STEM、創客、人工智能等標簽的教學活動也紅紅火火、空間廣闊。在值得肯定的表象之下，筆者及所在的課題研究團隊就所處的現實環境，以中學階段的STEM課程實施過程進行跟蹤分析，發現當教育者將提升科學素養的目標落實到各個學校時，目前還沒有形成穩定的教學常態和成熟的推廣模式，顯現出諸多共性的問題和亟待克服的困境。

（一）STEM課程設置的欠缺導致科學素養的培養成了“空中花園”

目前我國的STEM教育尚沒有形成完整系統的方案，缺少打通各個學段的整體課程設計，各學段內容和目標未能有效銜接，是學生的科學素養得不到顯著提升的原因之一。

以筆者調研的初中學校而言，盡管各校都在籌備STEM中心、科創教室等的建設，硬件設施的配置說明了國家的教育導向和學校發展需求，但在此過程中學校并沒有能及時配套開發出獨立系統的STEM課程，而硬件設備何時真正投入使用，也是遙遙無期。問題根源其實就是，現階段的教育體制對分科課程尤其是與中考相關課程的重視，和學校如何應對素質教育發展的要求之間的矛盾，但改變這樣的現狀走入STEM時代則需要交給時間。

然而，這樣的等待會導致大量精心配置的專用教室、設備、器材等在一定程度上被閑置，淪為不定期參觀展示的擺設。與它們真正的服務對象——學生的需求與期待漸行漸遠，在更新迭代迅速的當下，很容易面臨被折舊淘汰的結局。

就學生而言，他們也面臨著熱鬧活動下的困惑：以一個初中學生為例，他不清楚在學校參與的STEM課程活動與小學階段的科學課、科技周活動有什么關系，未來，他進入高中階段，無論是在普高學習的理化生、通用技術、信息技術，還是在職業院校學習本專業課程，之前的STEM教育活動成果能形成何種對其有助力的遷移，都沒有有序有效的銜接。

普遍的結果是，各學科間知識如何轉化成綜合素養未見有合適的平臺和途徑，學校原有學科更多的還是局限于對各自知識點的強化訓練和應試檢測，與校方倡導的STEM融合教育還是兩條平行線般的存在，學生也僅僅在這兩者之間進行著切換，最終常常把參與所謂的STEM類課程當作沉重課業負擔之下難得的放松機會。這種縱向上不連貫和橫向上割裂的培養方式不利于學生科學素養的系統性培養。

（二）STEM師資培養的欠缺使課程難以形成系統性地開發

當STEM教育理念普及以來，教育界和上級主管部門的重視和投入程度都在加大，在科研領域和教育培訓市場，也形成有一批STEM研發的專業機構和人員。但具體到基層學校，則缺乏具有獨立開發STEM課程并實施教學的教師團隊，缺乏專業出身或者是對STEM教育有深刻研究并有這類課程教學經驗的教師。同時他們在原有本職工作之余，也難有接受全面系統培訓的機會。偶有一節研討展示課，也是由幾個不同學科的相關教師臨時接到任務加工出來，并未形成以STEM為主題的常態課，更無系統成熟的課程體系而言。

針對目前各中學調研對象的現狀分析，常見的STEM課程實施類型無非是：（1）在添置配套硬件設備時，中標公司為銷售其設備器材所開發的配套軟件課程，有企業講師來校授課或是短訓校內教師后直接上馬，此后課堂往往就是產品的使用說明和普及宣講;（2）借鑒或者簡單照搬境外的STEM教育課程資源和課程體系，以若干項目化的案例進行教學實施，能照本宣科已屬不易，若想進行校本化改造或二次開發，更是需教師費心費力;（3）安排本校非中考學科教師（常見為信息學科教師），參加一定的創客課程培訓，然后在校依托Arduino、Scratch等創意電子編程軟件組織教學，幾乎成為信息課向機器人編程初級課程的一種延伸。作為校方主導者，當看到這樣的校本課程在課表和教室中都已呈現于眼前，往往就不會再有精力去思考它的合理性、科學性、系統性和對學生到底產生了多大的助推效果。畢竟，應試學科的壓力決定著學校的生存和發展。

此時，作為課程實施的主體——教師，他們理應是STEM教育這一嶄新領域的探索者和實踐者，其參與的主觀態度也決定了這一教學工作的效果。具體到各中學的工作環境中，問題也會逐步浮現：這些教師的工作量和工作價值如何認定？僅僅是彌補一下非考試科目教師的課時嗎？其實，要想全面深刻地領會STEM教育的內涵并有效地進行校本化，設計開發出相應課程，所必須投入的時間和精力是巨大且難以估量的。

在應試評價導向依然居于主體的基礎教育界，STEM課程教師的成果質量如何評測、在全校范圍內如何橫向比較且有效激勵，都是一個新的課題。其目的都是能讓一名STEM教育的教師樂在其中、愛在其中，在這過程中成就職業幸福。

（三）教學活動開展、課堂生成與學生科學素養提升的脫節

如前文所分析，若一所學校在STEM課程設置時，未能制訂系統合理的教學進度計劃并保證充裕學時，未能有明確清晰的課程目標和評價標準，那在具體實施過程中，課堂呈現的教學效果也會和提升學生科學素養的目標相脫節。

STEM教育理念下的課程教學，必然重視操作過程，看中課堂上呈現的活動多樣性。但在現階段的實施中，往往是教師為了保證在規定課堂時間內完成教學任務，選擇直接、迅速地將操作步驟告訴學生，然后展示學生在其他學科課堂上難以看到的科學技術手段，激發其視覺新鮮感和好奇心，占據學生更多的體驗經歷，而現場有限的課堂時間內學生是難以獨立完成項目探究的。看似美觀的作品和暫時的熱鬧，雖滿足了常規公開課或展示課的評判標準，但并沒有成為一種STEM理念下教師教學和學生學習的常態。

這些都和STEM教育所要求的主動、探索、體驗、創作為特征的新型學習方式相差甚遠，跨學科整合也是蜻蜓點水，以此去追求科學素養的養成，也就欠缺一個可測可感的評價標準。伴隨著下課鈴聲，當熱鬧歸于平靜之后，學生能帶著何種內化的收獲走出課堂，成為他們未來人生道路上解決生活問題的科學素養，讓現在作為教育者的我們也心中沒底。

三、對未來的幾點優化建議

綜上不難看出，重視STEM教育就是重視科學素養的培養雖已成為共識，但在STEM課程實施中現存的共性問題急需解決。對此淺談幾點優化建議，以期得到關注并與有志者共同探討、完善。

（一）發動社會、學校甚至國家的力量共同重視STEM課程體系的開發和實施

值得借鑒的是，美國的STEM教育不僅僅是依靠政府的力度推動學校進行，而是動員了全社會特別是企業界的力量。奧巴馬指出，國家的成功應該意識到是未來一代年輕人的創新精神。而STEM教育能達到這樣的效果，顯而易見，創新精神就是科學素養當中的一種重要科學精神。

在我國也是，唯有得到合力，才有可能讓STEM教育的實施得到保障和常態化的推廣，也有賴于此合力，課程問題、師資問題、評價問題等才能得到解決。因為，要形成各學段的“縱向銜接”，僅靠中小學和科研機構是無法實現的，需要主管部門基于STEM教育視角的頂層設計;同樣道理，在中學階段，實現“普職融通”、學科間“橫向貫通”，也需要全社會的理解、接受并形成良好導向。

（二）教師需要自我提高，不斷鉆研STEM教育的教學方法

在硬件能保證的前提下，人才就是急需的軟資源，就如不同學科的教師專業能力要求不同一樣，STEM教育領域同樣需要刻苦鉆研、具備學習熱情的教師人才。如果一個教師本身專業素養就不夠優秀，沒有領悟STEM教育理念，不具備獨立實施或開發課程的能力，仍然將應試教育的教學模式照搬到STEM課堂，那教學效果可想而知，學生科學素養的提升在短期內也必然不盡如人意。

（三）建立科學的STEM教育評價體系，才能保障科學素養的效果體現

教育評價往往會影響和決定教育者的教育價值取向和教學方法選擇，課程設置的初衷也會在教育評價的結果中落實。因此，若想讓培養STEM素養的教學目標得以實現，對教師和學生的評價方式都需要重新去審視和修正。比如對于學生是否優秀，不能限于某一次測驗成績或是作品完工與否，而應該注重考查其探究過程中的努力、成長與收獲，觀察其真正能運用科學知識和技能解決生活問題的能力，以及在STEM課程學習中內化于心、伴隨未來前行的那一種科學素養。

當然，筆者也深知，這一切改變任重而道遠，依賴于所有學生、教師、學校乃至全社會的共識和重視，若堅持，相信定會有成效。

參考文獻：

[1]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）：13-21.

[2]王素.科學素養與科學教育目標比較：以英、美、加、泰、中等五國為中心[J].外國教育研究，1999（2）：5-9.

編輯 陳鮮艷