美國馬里蘭州STEM實踐標準述評

宋怡

近年來，推進STEM教育逐步成為各國科學教育改革的重要舉措，美國的《K-12科學教育框架》（Framework for K-12 Science Education）、《州共同核心標準》（Common Core State Standards，CCSS）和《下一代科學教育標準》（the Next Generation Science Standards，NGSS）等都成為STEM課程整合與落地的重要依據。美國《馬里蘭州STEM實踐標準》（下文簡稱《STEM實踐標準》）較為全面地給出了K-12各年級段STEM學習目標和教學指導，解讀此標準對我國STEM課程的教學具有一定的借鑒意義。

《STEM實踐標準》的開發

2008年9月，美國馬里蘭州成立STEM實踐標準開發團隊，召集多學科專家合作制訂STEM實踐標準。設計團隊將STEM教育定義為“一種整合科學、技術、工程和數學的教與學的方法”，STEM教育的目標是培養進入高校深造的人才和21世紀勞動力，確定了學生在K-12各年級段結束時應該知道什么和能夠做什么，以此考核對STEM實踐標準的熟練度。直到2012年4月，馬里蘭州教育委員會接受并頒布了《STEM實踐標準》，旨在通過界定學生應達到的STEM學科知識與實踐能力來指導STEM教學，實踐主要包括參與探究、邏輯推理、合作與研究。

《STEM實踐標準》框架

《STEM實踐標準》包括7個維度的內容，并據此設計STEM學習單元與課程，聚焦于回答復雜的問題，調查全球性實踐，尋求真實世界問題和挑戰的能力。在《STEM實踐標準》的指導下，制訂各個維度的學習目標。

1.學習和應用科學、技術、工程和數學的學科內容

該項內容包括：表達對STEM內容的理解;將STEM內容運用于回答和解決復雜問題?！氨磉_對STEM內容的理解”學習目標見表1。

2.整合科學、技術、工程和數學內容

該項內容包括：分析STEM和其他學科之間存在的跨學科聯系;應用整合的STEM內容回答復雜問題，調查全球性問題，尋求真實世界問題和挑戰的能力;讓學生意識到他們需要使用不同的內容來處理現實世界的問題，并更深入地理解內容之間的關系。“分析STEM和其他學科之間存在的跨學科聯系”學習目標見表2。

3.解釋和交流STEM信息

該項內容包括：識別、分析和整合適當的STEM信息（如文本、圖像、音頻等）;應用適當的專業術語回答和討論STEM內容;從事技術信息的批判性閱讀和寫作;評估和整合復雜的信息源;建立基于證據的觀點或論點;與他人有效、準確地溝通;有策略的應用技術。

“評估和整合復雜的信息源”學習目標見表3。學生要學會識別和分析數據來源，以獲得解決問題、調查全球問題所必需的關鍵細節。評估所選擇信息的可靠性、有效性和準確性，綜合收集的信息，學會形成對問題挑戰的連貫理解。

4.參與探究

該項內容包括：識別和定義復雜問題;參與探究以改進或開發新的問題解決方案，了解實證研究、專利、工程筆記、實驗數據、論文、觀察記錄以及會議記錄等典型的數據來源，了解教育背景、語言和文化視角等可能影響問題理解的因素。“進行研究以改進問題并開發新的問題解決方案”學習目標見表4。

5.參與邏輯推理

該項內容包括：進行批判性思考;推理、選擇和應用適當的系統方法;應用STEM內容構建創新性的想法;分析全球問題對地方、國家和國際層面的影響。“進行批判性思考”學習目標見表5。

6.在STEM小組中開展合作

該項內容包括：識別、分析并扮演STEM特定主題的專家角色;與以STEM為重點的多學科團隊分享想法并合作;傾聽并接受他人的觀點或論點;改進或發明能提高人類能力的新技術。

“傾聽他人觀點”學習目標見表6。學生要學會傾聽他人重要的、有效的信息，而不是順從他人的說服技巧。一個人的想法可能會不完備，這時候需要大家的指點和引導，或許會有全新的思路。

7.恰當應用技術

該項內容包括：識別和理解開發問題的解決方案或構建復雜問題的答案所需的技術;分析技術的局限性、風險和影響;從事負責任、合乎道德的技術使用;分析與STEM團隊目標相關的各個領域存在的職業機會，要會分析技術的局限性、風險和影響。例如望遠鏡的發展如何促進了我們對行星和太陽系運動的理解，具有什么樣的歷史意義;火藥粉如何影響文化、社會、經濟和社會政治等。“分析技術的局限性、風險和影響”學習目標見表7。

《STEM實踐標準》的特點

1.指導性突出

《STEM實踐標準》的每個實踐部分是對學生某一方面應該具備的基本技能和知識標準的描述，規范地指出學生在該階段應該具備的能力，描述了學生如何回答復雜問題、調查全球性實踐、尋求真實世界問題和挑戰的能力。依據學習進階的實踐標準，學生能夠對STEM內容更好地進行邏輯思考和抽象思考，以全新的、不同的方式參與實踐，并與他人交流在每個STEM學科的內容標準中所要求的內容。

2.適用范圍廣

《STEM實踐標準》跨越了6～12年級，具有整體性，它同時指出，為學生提供STEM學習指導是學校所有教師的共同責任， 所有教師、教輔人員和特殊教育、精英教育、課外課程、暑期課程等都可以使用《STEM實踐標準》來指導學生參與STEM活動，通過跨學科的STEM項目，讓學生有機會學習并實踐標準中所描述的基本技能和知識，提高學生的熟練程度。

3.兼容性良好

《STEM實踐標準》是馬里蘭州STEM教育工作者的課程指南，各個學?；蛘邫C構以此作為指導，做適當的調整，以滿足學生多樣化的STEM學習需求。雖然《STEM實踐標準》的跨度為6～12年級，但是小學也可以降低難度，用此標準作為一個向導，學校或機構在各STEM學科領域設置STEM課程時充分體現兼容性。

4.教學與學習支持完備

《STEM實踐標準》里提及的基本技能和知識并不是學生在開展STEM活動或任務時可能使用到的所有技能和知識，而是教師和學生可以使用的一種教學支架。《STEM實踐標準》提供了完備的教學指南，包括教學注意點和教學實例，還有較多的網絡資源支持教學。例如，在標準“參與邏輯推理”中，針對“評估、選擇和應用適當的系統方法”，就給出了相應的網絡鏈接，以此為教師提供教學參考。此外，《STEM實踐標準》在制定內容標準的同時開發了使用的過程標準，為課程開發奠定了基礎。

思考與啟示

我國2017版小學科學課程標準對STEM教育給出的定義是，它將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養。之后陸續頒布的生物、信息技術和通用技術等學科的課程標準中，也明確提及STEM、STEAM和STEM+，強調跨學科，強調多學科融合。

中國教育科學研究院正在組織研制的《STEM課程標準》以及已經出臺的《STEM教師能力等級標準（試行）》，都是我國有效地推進STEM教育實踐路徑的重要探索。解讀美國《STEM實踐標準》的內容和特點，對我國的STEM教學有一定的啟發和借鑒意義。

1.確立全學段的STEM課程整體設計

目前，國家、各省市、各級各類學校和機構都在推進STEM教育，但是缺乏國家層面的STEM課程標準和相應的配套教材。幼兒園、小學、初中、高中乃至大學階段的STEM教育，處于層級式的、遞進式的發展，STEM課程標準應當面向全體學生，呈現一種聯通各個不同學段的整體設計，對STEM教育各個學段的課程實踐做出綱領性的規劃：這個學段必須要學什么？應該學到什么程度？下一個階段應該從哪開始學？又學到什么程度？

STEM課程可以結合學段特點設計實施，例如在幼兒園階段注重結合游戲來實施，在小學階段依托科學課程、信息技術課程、綜合實踐活動課程和STEM項目學習活動實施，在中學階段注重學科滲透和拓展、提供菜單式課程模塊、長短課時有機結合的STEM項目學習實施等。

2.提供STEM教學的豐富支持

STEM課程標準應提供豐富多樣的教學支架來輔助STEM的教與學。基于問題解決和項目的學習是STEM課程最常用的教學模式與學習方式。問題解決或項目完成需要學生在掌握大量信息的基礎上進行自主學習，因此結合學生的研究主題提供豐富的學習資源與工具是STEM課程實施中必不可少的環節。教師在傳統教學模式中的角色被顛覆，其教學效能感也極大影響著課程的有效實施。教師都知道要推廣STEM教育，但是不知道該教什么，該如何去教，該如何去評價。在STEM課程所倡導的基于問題、基于項目、基于工程設計等教學模式的運用中，教師急需課程標準提供相應的方法和資源的支持。

3.體現與現行課程體系的兼容

STEM課程標準應充分考慮與現行課程體系的兼容性，以保證其落地實施。教師可以結合科學（包括物理、化學、生物、地理等）、技術（包括信息、勞動、通用技術等）、數學等具體學科的課程教學進行融入式實施，將STEM課程的內容融入相關的學科教學中進行。教師可以結合所教學科課程的具體知識單元及知識點，挖掘、深化、拓展和豐富其中的STEM課程相關內容。STEM項目試點學?？梢詫TEM課程作為學校必修課程，專門安排課時實施。其他學校可以結合學校特點，以選修課程、綜合實踐活動、社團活動等形式安排開展。此外，教師要處理好STEM課程與學科課程之間的關系，學生的學科素養是發展STEM素養的重要基礎。

4.指導STEM校本課程開發

STEM課程標準應鼓勵依據學段特點、學生發展狀況、學校特色、社區資源等對STEM課程進行整體規劃，形成學校STEM課程實施的總體方案及學年方案，對STEM項目學習活動及相關學科融入STEM內容等做出具體設計、配套、銜接和統籌安排，以促進學生STEM素養的持續發展。STEM課程內容可以由學校根據學生需要、師資隊伍、課程時間、教學環境等進行校本設計與安排。此外，可以在課外或校外開展STEM教育活動，豐富和拓展非正式STEM課程資源。

（本文系2018年度江蘇高校哲學社會科學研究基金項目“基于德爾菲法的STEM課程特征建構研究”及南京曉莊學院科研項目高層次培育項目“STEM素養視域下的科學教學重構”階段性成果，課題編號分別為2018SJA0425、2017NXY04。）

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