香港中小學(xué)STEM教育的觀察與啟示

劉崎

當(dāng)今世界正處于新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命的孕育期，科技創(chuàng)新對(duì)社會(huì)的引領(lǐng)作用愈加凸顯，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型對(duì)新型人才的需求與日俱增，培養(yǎng)一大批拔尖創(chuàng)新人才和高水平技能人才，已經(jīng)成為未來(lái)教育改革的重要議題。在這種大背景下，倡導(dǎo)多學(xué)科融合、注重創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)的STEM教育引起全世界教育界的廣泛關(guān)注。香港教育一貫以“融合與創(chuàng)新”相結(jié)合，近年來(lái)政府、教育部門(mén)以及學(xué)校高度重視STEM教育，大力推動(dòng)STEM教育的開(kāi)展，以期培養(yǎng)具備科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展型人才。

一、香港中小學(xué)STEM 教育的觀察

2019年6月，筆者跟隨廣東省新一輪“百千萬(wàn)人才培養(yǎng)工程”赴港名師團(tuán)對(duì)香港基礎(chǔ)教育進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流。在這期間，我們對(duì)香港仁濟(jì)醫(yī)院林百欣中學(xué)、英華書(shū)院、香港德望學(xué)校等多間中小學(xué)進(jìn)行走訪和觀摩。這些學(xué)校雖辦學(xué)體制不一，但均有高質(zhì)量的軟件資源和硬件設(shè)備，建立了常態(tài)化STEM實(shí)驗(yàn)室。香港仁濟(jì)醫(yī)院林百欣中學(xué)就是一所在STEM教育方面頗有建樹(shù)的學(xué)校。學(xué)校創(chuàng)辦了“創(chuàng)意學(xué)會(huì)”，編寫(xiě)了《創(chuàng)意創(chuàng)未來(lái)》的校本課程教材，成立了STEM教育小組，積極開(kāi)發(fā)多元學(xué)習(xí)活動(dòng)、加強(qiáng)跨學(xué)科協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意潛能、應(yīng)用能力和社交能力，創(chuàng)辦了“香港學(xué)生創(chuàng)新發(fā)明大賽”，并擴(kuò)展為國(guó)際比賽，讓學(xué)生開(kāi)闊視野、體驗(yàn)不同文化、豐富人生閱歷，提升學(xué)生的國(guó)際公民意識(shí)。近三年，該校學(xué)生走遍廣州市、港澳臺(tái)地區(qū)及印度尼西亞、韓國(guó)、美國(guó)等國(guó)，獲取國(guó)際創(chuàng)意發(fā)明的獎(jiǎng)項(xiàng)共160多個(gè)。副校長(zhǎng)劉世蒼推動(dòng)的“一生一發(fā)明”項(xiàng)目獲得2018年基礎(chǔ)教育國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。

深入課堂參觀，與學(xué)校教師交流，讓我們對(duì)香港中小學(xué)STEM教育有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。然而，全港有一千多間中小學(xué)，對(duì)于多數(shù)還不具備實(shí)力和能力開(kāi)設(shè)STEM課程的學(xué)校，教育局是如何發(fā)揮作用，提供實(shí)際支持的呢？帶著這個(gè)疑問(wèn)，我們走進(jìn)香港教育局內(nèi)設(shè)的STEM教育中心。

該中心的負(fù)責(zé)人介紹，中心定期為教師舉辦工作坊，以及為學(xué)生舉辦不同類(lèi)型的STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)，也聯(lián)系有意發(fā)展或優(yōu)化STEM教育的學(xué)校，組成支援網(wǎng)絡(luò)，透過(guò)工作坊、分享會(huì)及到校支援，協(xié)助學(xué)校策劃及開(kāi)展校本STEM教育計(jì)劃。中心提供創(chuàng)客空間、教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展課程、學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)等支持服務(wù)，定期為相關(guān)校領(lǐng)導(dǎo)舉辦有關(guān)STEM教育規(guī)劃和實(shí)施的課程，為教師舉辦有關(guān)使用STEM教育中常用設(shè)備和工具（如3D打印機(jī)和激光切割機(jī)等）的課程。

最令我們感興趣的是中心內(nèi)的創(chuàng)客空間，分為四個(gè)區(qū)域，分別是創(chuàng)意討論區(qū)、數(shù)碼設(shè)計(jì)區(qū)、數(shù)控制造區(qū)和設(shè)計(jì)實(shí)踐區(qū)。中心配備了較先進(jìn)的設(shè)備和工具，可供教師安排有關(guān)STEM教育的課堂，以及讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的研習(xí)。中心提供一個(gè)創(chuàng)客空間供教師開(kāi)展STEM課堂，并讓學(xué)生制作相關(guān)習(xí)作，有興趣使用創(chuàng)客空間的學(xué)校只需提前與中心預(yù)約。中心還定期為中小學(xué)生舉辦多樣化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，例如2019年7月舉辦了全港“模型飛船創(chuàng)作大賽”，這是香港STEM教育的一大盛事。

二、香港中小學(xué)STEM 教育的活動(dòng)案例

案例1：太陽(yáng)能煮食爐（見(jiàn)圖1）

香港仁濟(jì)醫(yī)院林百欣中學(xué)推行“一生一發(fā)明”項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意思維，讓每個(gè)學(xué)生都能擁有自己的發(fā)明。一些學(xué)生關(guān)注到地球的溫室效應(yīng)越來(lái)越嚴(yán)重，能源漸漸缺少，他們?cè)O(shè)想制作一個(gè)簡(jiǎn)單的“太陽(yáng)能煮食爐”，既能夠節(jié)省能源，也能夠輕松烹調(diào)美味的料理。實(shí)踐過(guò)程是：先制作若干大小相同的太陽(yáng)能反射板，利用射燈模仿太陽(yáng)，改變反射太陽(yáng)能板的數(shù)量，例如由4塊到5塊再到8塊等，每次量度中心容器的水溫，找出太陽(yáng)能反射板的數(shù)量與溫度的關(guān)系。然后，把容器包上不同顏色的玻璃紙，測(cè)試不同顏色對(duì)提升溫度的關(guān)系。最后，找出效能最高的。這項(xiàng)發(fā)明融合了物理、數(shù)學(xué)和通識(shí)學(xué)科，包含課堂學(xué)習(xí)和課外實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生以構(gòu)思及制作為契機(jī)，在過(guò)程中發(fā)掘自我。

案例2：安全拐杖（見(jiàn)圖2）

香港德望學(xué)校是一所女子學(xué)校，學(xué)校結(jié)合女生的藝術(shù)特長(zhǎng)，開(kāi)展了STEAM教育。他們?cè)诔跻坏腟TEAM課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，先讓學(xué)生自學(xué)、小組探討，然后以“同理心”為第一出發(fā)點(diǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)社區(qū)，包括老人院等，了解不同社群的需求，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后用智慧和技術(shù)做出解決方案，從而設(shè)計(jì)出很多令人滿(mǎn)意的成果。了解到老人家容易跌倒，他們?cè)O(shè)計(jì)了“安全拐杖”，蜂鳴器安裝在手柄旁邊，遇水通電就發(fā)聲，可以提早通知老人地面濕滑，避免跌倒。另外，在休息時(shí)間或在街上購(gòu)物時(shí)，可以把東西掛在拐杖的手柄上，像是多了一只手幫助自己，老人使用更方便快捷。這個(gè)拐杖的表面由反光紙包住，具有反光效果，讓路上司機(jī)可以清楚地看見(jiàn)拿這個(gè)拐杖的人，防止車(chē)禍。

案例3：月球探測(cè)車(chē)（見(jiàn)圖3）

香港英華書(shū)院開(kāi)展STEM教育的理念與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也給我們留下深刻的印象。伴隨“嫦娥四號(hào)”和“玉兔二號(hào)”首次在月球背面成功著陸，中國(guó)探月工程邁出了一大步。他們以“月球探測(cè)車(chē)”為主題設(shè)計(jì)STEM課程，用積木設(shè)計(jì)出月球車(chē)模型，探索不同結(jié)構(gòu)的越障特點(diǎn)。他們首先組織學(xué)生學(xué)習(xí)交流，認(rèn)識(shí)月球表面的環(huán)境情況，進(jìn)而了解設(shè)計(jì)月球車(chē)的行走機(jī)制需要滿(mǎn)足哪些基本要求。接下來(lái)，通過(guò)圖片和視頻展示月球車(chē)、火星車(chē)以及生活中有類(lèi)似需求車(chē)輛的圖片，討論某一種或幾種解決方案的機(jī)械結(jié)構(gòu)。討論后，教師指導(dǎo)學(xué)生用積木搭建月球車(chē)結(jié)構(gòu)。完成初步設(shè)計(jì)后，根據(jù)定義問(wèn)題環(huán)節(jié)的測(cè)試要求，進(jìn)一步檢測(cè)月球車(chē)是否符合檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步討論和改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)方案等。

三、啟示

面對(duì)以主動(dòng)、探索、體驗(yàn)、創(chuàng)新為特征的STEM教育，我們內(nèi)地中小學(xué)該做些什么？我認(rèn)為首先要從觀念上接受創(chuàng)新的STEM教育理念，但要實(shí)現(xiàn)STEM教育真正落地，一要構(gòu)建STEM系統(tǒng)課程，二要開(kāi)發(fā)STEM教育資源，三要建設(shè)跨學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)。我們應(yīng)抓住時(shí)代機(jī)遇，邁開(kāi)推動(dòng)STEM教育的步伐，借鑒其他國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，制定系統(tǒng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的教材，將STEM教育真正在中小學(xué)中開(kāi)展，培養(yǎng)具備發(fā)散思維、逆向思維、批判性思維以及跨學(xué)科綜合知識(shí)應(yīng)用能力、創(chuàng)造力的綜合性人才。

責(zé)任編輯? ?魏文琦