STEM教育視角下小學生跨學科學習能力和科學素養的培養與提升

摘 ?要：知識經濟社會不僅要求現代教育培養的人才擁有廣泛的知識量，也致力于實現學生擁有對知識的主動探索技能以及對知識的創新性應用技能。本文引入最新的STEM教育理念，面向小學教育群體，通過對跨學科教育存在的問題與可行性進行分析，結合“數學”學科開展相關研究，探索STEM教育視角下小學生跨學科教育的實踐方案，培養學生跨學科融合學習能力，提升科學素養，踐行跨學科教育實踐的社會價值。

關鍵詞：STEM教育;數學;跨學科融合;科學素養

引言

打造STEM的創新生態系統需要從小學教育甚至學前教育就開始重視。目前STEM教育模式較多地還處于頂層設計階段，且區域性差異也很大，許多地方沒有開展STEM教育的條件，而一些有條件的學校缺少對這一理念的深入探究，或是缺少合格的師資隊伍，加上多地教育中心并沒有將跨學科教育放在它應有的高度上，導致跨學科教育的開展步伐緩慢，形成了社會需求與人才供應的不匹配，嚴重影響了人才培養與發展的進程[1]。因此，注重跨學科教育在發展中所面臨的問題，從STEM視角探索小學階段的跨學科融合的實踐方案是十分有必要的。

一、STEM教育模式內涵

STEM中文名字叫做思特盟，是一個包含科學、技術、工程與數學的教育培養模式的總稱。這些學科從來不是一個單獨的個體，而是類似于點線面體的存在。學生在與它們的交融和碰撞之中，實現了深層次理解性的學習。這四個基礎學科之間共同支撐支撐，互相補充，共同發展的關系讓他們融合起來，形成了學習上的共通。如“四季為什么冷暖不一”這一源自于某一現象的科學問題以及如何使衣服更加的保暖這一源于解決問題的工程學問題，兩者之間看似毫無聯系，卻存在學科上的共通性，可以有效地引入學生對這些學科的理解和思考，把握學科學習的核心與本質，這就是STEM教育的魅力所在。思特盟的教育并不是簡單的將科學與工程的知識簡組合起來。而是將這些理論的知識轉變成一個相互聯系的點，就像點線面體。這些看似不同的點通過必然的聯系形成了一條主線，這也是學生科學素養提升較為重要的一種方式。

二、小學生跨學科STEM教育簡單理論框架

這一跨學科STEM簡單理論框架主要是對于小學教育而言的。該模型是指圍繞跨學科教育而言，學科之間的交叉組合，形成了新的交叉學科，有利于學科之間知識的互通與相互支撐[2]。就學科內容而言，將美術與工程稍作替換的多學科內容，通過歸納和分析學科之間的共性特征，實現學科之間內容的跨越，也有助于學生對知識的延伸把握。比如，數學強調通過知識本體來掌握解決問題的必要方法，而美術作為學習的情境遷移概念，兩者的交叉就是設計理念的基礎，是培養小學生基礎美學設計的基石。這樣一種能力只有通過學科的交叉，即相關的數學理論為支撐，才能合理解釋設計本身的原理問題。再如，技術是知識本體與工具的結合，而知識本體涵括語數外等各種知識內容，技術與科學的結合可以激發學生對自然的探索心理，技術與數學的結合又能夠使學生實現基本的解決問題方法，數學思維在一般情況下甚至能夠幫助學生解決各方面的生活問題，這就是跨學科學習的必要性，能夠為學生創建積極地跨學科思維模式應用環境，培養他們的解決問題能力，幫助他們把握學科學習的核心方向。

這一設計主要通過創設真實的任務情境來實現，通過跨學科融合不是簡單的交叉學科，而是根據真實情境的聯系將學科知識相互揉合，調動學生的問題意識，以學生不斷提問和探究的方式，引出知識的源頭，將解決實際問題所需要的融合的知識再次梳理清楚并靈活運用，這就是跨學科情境設計的意義。當學生的大腦呈現充分打開的狀態，對知識的探求欲望、對自己剛掌握的跨學科情境的想象，可以激發他們的創作與想象能力，可以進一步引導他們進行自己感興趣的領域的創作與設計，同時也是刺激他們對新的未知領域知識的學習欲望，形成一種主動的學習狀態，進而提升他們的學習與解決問題的能力。就這一層面來講，這種情景設計更注重學生核心能力的培養，實現學生在跨學科學習上的認知、情感、能力與素養的跨越。

三、STEM教育視角下小學生跨學科教育存在的問題與可行性分析

（一）跨學科教育存在的問題

傳統課程觀下，教師總是只注重教學結果，將教學當作知識的傳遞，不重視知識的獲取過程，而STEM教育模式下，構建系統的知識探究方式比教學內容更加重要，跨學科教育培養學生整體科學素養比單一知識水平更重要。但目前跨學科教育并未取得很好的成效，且存在的許多亟待解決的問題。

1.缺少跨學科教育戰略的頂層設計。

STEM教育對實現建設創新型驅動型國家具有十分重要的意義，這就需要站在社會角度，從人才培養的高度上，結合推進產業結構的演進與建設創新型社會的人才需要統籌考慮。目前我國跨學科教育還未形成完整的教育體系，跨學科教育的標準性模糊，學段間的教育目標和教育內容不能完美銜接，甚至在有些地域，中小學的跨學科教育甚至還未起步。另一方面，學校以及教師隊伍之間由于缺乏一定的交流機制，對跨學科教育的理解與教學方案也各不相同，這種分裂式的教育尤其不利于學生跨學科的系統性培養。

2.缺少有效的聯動機制與政策引導

我國目前的跨學科教育基本都是各自為戰，盡管一些專業的教育機構已經走在了教育培訓創新的前沿，但其相較學校而言，缺少項目示范中心與政策扶持，無法對跨學科教育進行系統性的探究與實踐試點，教育機構和學校之間不能形成有效的聯動機制，那么資源就不能夠充分調動，不能形成全社會的合力就會導致力量分散，跨學科教育的質量也參差不齊[3]。尤其是目前來說標準的跨學科教育評估機制也未建立，多地小學階段的跨學科教育相關部門之間不能夠快速對話有效銜接，比如什么樣的課程能夠被視為跨學科教育內容進入課堂、該實踐方案能否達到預期效果等都缺乏相關的文件指示，一些中心城市的跨學科教育試點項目不能被有效評估和引進，相關部門不能有效配合等，整個跨學科教育的小學教育階段目前還未形成完整的聯動機制，這使得STEM教育的實現變得更加困難。

（二）跨學科教育的可行性分析

各地對跨學科教育的積極探索有效地推動了STEM教育發展。在STEM背景下，多地都發布專門的文件，積極推進STEM課程試點和教師培訓工作的開展。隨著STEM教育開展重要性的提高，教育部在2017頒布的《義務教育小學科學課程標準》中提出要積極倡導跨學科學習方式，提倡教師在教學實踐中踐行STEM教育。且國家教育研究院也在整合社會資源，建立由教育部門、科研機構、社區和學校相融合的健康STEM教育生態系統，為打造覆蓋全國各學段的STEM教育示范基地，共同研究創新型、高水平技能人才的培養方案做準備。

多地積極探索這一模式的項目的落地，也表明跨學科教育的發展氛圍良好，對進一步探索跨學科教育的具體方向和實踐方案有極大的推動作用。眾多諸如創客空間等STEM項目的開展也為區域內教育機構與部門的合作產生了正向的支撐作用，這一背景有助于推進探索跨學科教育的實現。通過STEM教育成功模式的分享，提供相關案例支撐與資源保證，成立專門的跨學科教育專家委員會，引入一流的跨學科教育專家，在其指導下組織項目研討與專題培訓活動，保證該教育模式實踐探索的良性與可持續發展，將STEM與學校改革、創客教育等充分結合，跨學科教育將會在在更大范圍內獲得成功。

四、STEM教育視角下小學生跨學科學習能力和科學素養的培養與提升

（一）培養專業的跨學科教育師資隊伍

積極組建學校等教育機構發展共同體，整合師資力量，搭建資源與教師隊伍平臺，加強具有跨學科背景與實力的師資力量建設，成立專門的師訓平臺，提高科學、數學與技術教育的本質認知和學科素養，提倡STEM教育進入課堂[4]。中國STEM教育最缺少的是技術與工程教育，對于小學的教育來說，原有的師范院校中又沒有相應專業，所以技術工程類小學教師在學校很緊缺，因此需要推選優秀學校牽頭，定期開展研討活動，通過加強校際之間的緊密交流以促進資源共享。

（二）積極探索學科聯動的教學實踐方案

小學教育是基于生命成長的素質教育，校方應積極倡導多學科融合理念，將STEM教育理念遷移至學校課程建設，STEM教育團隊應積極探索學科聯動的具體方案，將校內外資源與校本課程進行有機統整，例如“追尋家鄉傳統美食”為主題的特色課充分整合了語文、信息、美術等教學，以及童眼看氣象等課堂互動，則充分展示了學生的動手能力與觀察能力，他們利畫出天氣符號、制作屬于自己的個性化的天氣日歷，創生出新的STEM活動。另一方面，學科聯動需要建立實踐社區，鼓勵博物館、青少年宮、科技館、等社會機構能夠積極開放空間，為小學生提供廣闊的學習平臺。

（三）注重跨學科教學活動的評價與反思

學校通過建立STEM課程標準與評價體系，初步評價課程方案的授課效果，探索更加多元化的跨學科教育培養方式。小學教育應當在培養和提升學生的科學素養上多下功夫，對教學體系的評價過程要改變以往的單一模式，注重多元化的主體評價和形成性評價，更要對學習過程進行合理評價，由學生本人、合作者和教師對其學習過程的態度、積極性、參與程度以及最終任務的完成情況進行整體性的評估，合理地對學生的學習能力的素質方面進行評判，也是對教學效果的有效貢獻。另外，跨學科教育的評價結果可作為學生綜合素養評價的組成部分，在STEM項目實施過程中，通過聽過、評課、咨詢服務等支持服務，充分保證STEM項目能夠達到預期的目標效果。

（四）加強“學習與實踐相結合”的創新思維模式培養

只有積極地將知識的學習與手動實踐相結合，學生才會對跨學科 STEM活動表現出濃厚興趣，并傳遞出“我還想以這種方式學習其他課程”“我還想探究地質，想學習橋梁建設”等課程學習的需求。這對跨學科融合不失是一種肯定。教師應當充分引導學生在協作學習的過程中去提出問題，嘗試通過所學知識有效解答問題，在不斷的發問和手動探究中找到答案，更有助于學生學習能力的提升，也更加豐富了學科內容的學習，不需要再像傳統教學那樣催促學生預習和復習，主動探索的求知欲以及手動實踐的肌肉記憶就是學習過程中最大的推動力。這種情境教學模式同時又能使學生潛移默化地融入跨學科意識，有利于跨學科教育的進一步發展。

參考文獻

[1] ?孫明，張惠清，鐘雯雯.STEM教育視角下小學機器人課程實踐研究——以海華小學為例[J]. 教育教學論壇，2019，000（027）：144-145.

[2] ?張屹，李幸，黃靜，等.基于設計的跨學科STEM教學對小學生跨學科學習態度的影響研究[J].中國電化教育，2018，No.378（07）：81-89.

[3] ?陳玉玉.STEAM教育環境下的小學美術跨學科融合探究[J]. 陜西教育：教學，2019，000（001）：16.

[4] ?王紅梅. 跨學科創新視角下創客教育與STEAM教育的融合[J]. 數碼設計：上，2018.

作者簡介：石海榮，（1977-），女，漢，山東省菏澤市人，本科，中級，研究方向小學數學。