中國香港特區小學STEM教育概述及啟示

蘇來娣

[摘? ?要]我國香港特區小學的STEM教育主要采取以某一學科主導的跨學科綜合學習和以某一專題引領的多學科綜合學習兩種形式開展。內地小學可借鑒香港特區小學STEM教育的經驗，開展以數學、科學、信息技術、綜合實踐為基礎應用學科的跨學科或多學科綜合學習，同時融入科技和工程知識，逐步建設促進小學STEM教育全面發展的教育體系。

[關鍵詞]香港;STEM教育;跨學科;多學科;小學

我國香港特別行政區的教育一直注重與全球經濟、科技的發展同步，以學生的“全人發展”和“終身學習”為教育目標，致力于學生“九個共通能力”的培養。2015年，香港特區政府在施政報告中提出推動STEM教育，繼而開始在香港全面通過STEM教育培養學生的創造力、協作能力和解決問題的能力。

一、香港特區小學的STEM教育

香港特區小學的課程設置有中國語文、英國語文、數學、常識科、藝術和體育，其中常識科包括“個人、社會及人文教育”、科學、科技三個科目。香港特區小學并未設置專門的STEM課程，而是在數學和常識科中滲透STEM教育，強調“以學生為主體”的教學模式和“加強課程知識與生活聯系”“綜合運用知識和技能解決生活問題”的教學理念。實施STEM教育并不需要每一項教學活動都包含其所強調的科學（Science）、科技（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）等所有元素。所以，香港特區小學的STEM學習模式主要有兩種，即以某一學科主導的跨學科綜合學習和以某一專題引領的多學科綜合學習。

1.以某一學科主導的跨學科綜合學習

這種模式強調以數學、科學或科技三個科目中的一個科目作為學習活動的基礎，綜合其他科目的相關學習內容，豐富基礎科目的綜合內容和技能運用，可以綜合其他科目的一項內容或多項內容（見圖1）[1]。以數學科目為主導的跨學科綜合學習模式的案例如下。

（1）數學與電腦編程

學習兩位數乘法時，學生4人一組，通過micro： bit或者Scratch編程隨機產生4個數字，解決擲骰子無法隨機產生數字0～9的問題。學生將隨機產生的4個數字進行兩位數組合與相乘，討論哪種組合所得的積最小、哪種組合所得的積最大，并進行論證[2]。

（2）數學與科學

學習四則運算時，融入了科學中關于食物與健康的知識，要求計算一日三餐飲食中的鈉含量。課程開始，先引入食物安全中心關于飲食習慣的資料，鋪墊學習情境;師生討論養成良好飲食習慣的重要性，認識食鹽中的鈉;教師示范如何計算一日三餐的鈉含量，學生重新安排一日三餐食譜;最后分組討論計算結果并匯報[3]。

（3）數學與科學、科技

學習速度知識時，教師在課前布置了科技作業——制作一輛橡皮筋動力車。在數學課堂上，師生先討論速度與時間、距離之間的關系;接著，學生兩人一組討論奔跑和距離不同時比較速度的方法，并使用課前已經制作好的橡皮筋動力車進行測試驗證，同時教師提出更多數學問題供學生討論。最后，學生討論這一過程中的能量轉換和如何改善橡皮筋動力車的構造[4]。

這種以某一學科主導的跨學科綜合學習模式比較簡單，可在教師擅長的科目中適當融入相應的其他學科知識，教師更容易勝任，并能加強本學科知識的綜合性，有利于促進學生綜合運用知識和技能解決生活中的實際問題。

2.以某一專題引領的多學科綜合學習

這種模式需要識別一個真實而具體的問題，并將解決該問題作為一個學習專題。學生在解決這一問題的過程中，需要先探究問題，引用或學習不同學科領域的相關知識和技能，再綜合應用到真實的問題解決中（見圖2）[5]。以下列舉了一些運用這一學習模式的案例。

（1）復康計劃

為了幫助社區獨居老年人改善身體無力的情況，學生4人一組負責為他們制定一個復康計劃。學生可以通過家訪等方法調查了解社區老人的常見問題;通過對調查結果的統計和分析，探討改善獨居老人生活條件的各種思路和方法;選擇可行的解決方案，如設計一個智能設備幫助老人控制家中的電器，設計一個警報系統使老人能夠緊急求助等。最后，學生需要綜合運用科學、科技和數學知識和技能進行實踐[6]。

（2）制作摩天大廈模型

制作摩天大廈模型是數學科和常識科的多學科綜合課題，含有常識科中手腦并用的科學探究活動、常用材料的特性和應用、依據“設計循環”理念制作產品的相關知識，以及數學科中的探究圓柱、角柱的特性和制作其紙樣，分為預備、實施和總結三個階段[7]。

在預備階段，學生要識別問題、引入相關學習內容并明確學習目標。學生要思考：人們怎樣建成高樓大廈，通過哪些測試可以知道大廈是穩固的（如承載力測試、風力測試），并確定目標：制作一棟又高又穩定、可以通過測試的摩天大廈模型。

在實施階段，學生要測試不同形狀柱體的承載力和不同材料的強度;繪制摩天大廈草圖，選擇粘合材料，并用砝碼測其承載力。這個過程需要同伴討論和分工合作，記錄遇到的問題和解決方案，最后通過“設計循環”改善模型。

總結階段包括過程小結、觀摩分享、反思討論三個環節。一是學生要對實施過程進行小結，分析實施過程中收集的數據，如指出選擇制作大廈模型的材料和柱體形狀的依據，整合資料等。二是小組之間互相觀摩學習、分享經驗，也可以把模型照片和描述模型的資料上傳到內部網指定空間。三是小組進行反思討論，包括在專題學習中的收獲、第二次測試后摩天大廈的模型是否有改善及其他小組值得學習之處。

（3）課時安排的三種形式

以某一專題引領的多學科綜合學習以多學科課程整合的形式開展，因此相當于新增了一門課程，在課時安排上有三種形式。一是學科間聯系。根據專題研習需要引用的學科元素進行課程統一規劃，在某段時間掌握相關概念。如第1至9周學習與專題相關的科學領域的知識，第10周學習與專題相關的數學領域的知識，第11至16周學習與專題相關的科技領域的知識，最后兩周或三周運用綜合知識和技能解決問題、匯報展示。二是學科間協作。在一段時間內同時開展專題研習所涉及的相關學科的概念與技能，通過協作促進不同學科知識與技能的融合。如在第1至8周期間，同時通過科學、科技和數學課程，學習專題研習需要掌握的相關概念，在最后兩周進行綜合實踐、匯報和評估。三是STEM學習周。通過設置專門的STEM學習周，用一周的時間進行某一專題的多學科綜合學習和問題的解決，將STEM學科的學習活動綜合成一套整體的學習經歷[8]。

在小學階段推動STEM教育的目標主要是提升學生跨學科學習的興趣，幫助學生在科學、科技和數學領域奠定扎實的知識基礎，為初中、高中的STEM教育做好鋪墊。而在以某一專題引領的多學科綜合學習中，學生不僅要識別問題、引用相關領域知識，還要有開拓創新的精神，學會整合資訊，綜合應用知識和技能解決實際問題，因此學生要面對更大的挑戰。這種學習模式綜合性很強，對教師的要求更高，教師不僅要向學生提出真實且具體的生活問題，還要考慮學生的能力和知識水平，并使自己具備相關學科的專業知識和技能。為此，有些學校成立了多學科綜合的STEM小組，以加強不同學科之間的協作，統一規劃STEM教育。

二、香港特區推動小學STEM教育的策略

香港特區自2001年開始對學校課程進行改革，改革主題為“學會學習”，倡導將教學模式轉變為以學生為中心的探究式學習和電子學習，以幫助學生學會自主學習。在已有改革成就的基礎上，香港進行了持續性的深化改革，其中推動STEM教育是課程改革的重點。

1.自上而下推動STEM教育的課程改革

香港特區政府提出推動STEM教育后，香港教育局在對各個學校的領導、教師進行“更新課程及推動STEM教育”問卷調查的基礎上，提出了采取整體模式推動STEM教育的六項策略，包括更新科學、科技和數學教育學習領域的課程，豐富學生的學習活動，提供學與教的資源，加強學校和教師的專業發展，加強與社區支持者的合作，以及進行檢視和分享良好的示例[9]。

一是STEM教育理念下學科融合的課程內容更新。針對STEM教育發展的要求，香港教育局更新了中小學科學、科技和數學教育領域的課程。小學階段著重更新了小學常識科的課程，補充了“計算思維—編程教育”的內容。在2017年的《小學常識科課程指引》中，增加了大量多學科綜合學習的范例和學習要求，在應用STEM教育的跨學科學習中特別標注了相應的STEM學習元素。如計算思維和編程是可以在不同學習階段以及不同學科中使用的問題解決方法，通過新增“計算思維—編程教育”內容和相應的學習活動，為學生提供獲取和應用計算思維和編程技巧的機會[10]。

二是從學校層面上推動校本STEM課程的發展。香港教育局從學校領導層的培訓開始，提升校長和主管課程的中層領導在STEM教育方面的專業能力，促進學校STEM教育的開展、評估和檢視。同時，加強對小學數學和常識科教師的STEM技能培訓，包括STEM課程規劃、教學法、評估和相關專業技能的提升等，具體如學習立體打印技術，參加計算機科學教育工作坊、小學“計算思維—編程教育”工作坊等。香港教育局鼓勵學校與學校之間建立實踐共同體，分享STEM教育實踐經驗;同時，加強與STEM相關專業機構的合作，為學校提供技術和資源方面的支持，以幫助學校順利開展STEM教育。

三是提供全面的學與教的STEM教育資源。STEM教育的開展，不但要更新課程內容和提高教師的STEM專業技能，同時還需要大量的教學資源。香港教育局除了為每所學校提供一筆發展STEM教育的津貼，還會提供相關的教學資源與更新，例如小學常識科中與STEM相關的主題資源、以編程為主題的網絡教學資源、推動STEM教育的電視節目、STEM教育主題網站等，以及與創客活動相關的硬件設備使用課程，如3D打印設備、微控制器、激光切割技術等課程。

2.全社會參與和支持STEM教育的發展

香港教育局與不同政府機構、相關STEM專業團體加強聯系和合作，通過共同推動不同計劃實現社會對STEM教育發展的支持和參與，其中也包括加強與家長組織的聯系。例如，通過“創新科技嘉年華”博覽會，既可以得到相關STEM專業團體的支持和參與，也可以向家長和學生科普STEM知識;香港各大學舉辦的STEM活動日，也加強了大學與中小學STEM教育的聯系。

三、香港特區小學STEM教育的啟示

我國內地的小學課程設置比較細致，除了語文、英語、數學、藝術（美術和音樂）、體育外（與香港特區小學的科目一一對應），還設置了道德與法制、科學、信息技術、綜合實踐、書法等科目。從我國香港特區小學常識科的課程內容來看，更像是內地小學科目中道德與法制、科學、信息技術和綜合實踐科目的綜合，但內地小學課程中與科技和工程技術相關的內容不足。內地小學可在以下方面借鑒香港特區小學STEM教育的經驗。

1.從基于STEM教育理念的跨學科或多學科融合教學開始

可以嘗試在STEM教育理念指引下，通過數學、科學、信息技術、綜合實踐科目開展教學活動，并融入相應的科技、工程技術的內容。

一是開展以某一學科主導的跨學科綜合學習。可以將數學、科學、信息技術、綜合實踐等作為開展STEM教育的基礎學科，使用以基礎學科為主導的跨學科綜合學習模式開展STEM教育。依據基礎學科的內容聯系生活實際，引入STEM相關學科的學習內容，逐步融入科技、工程技術的知識，使用以學生為中心的探究式學習，提高學生動手、動腦的實踐技能，培養學生綜合應用知識和技能解決實際問題的能力。

二是從學校層面推動以某一專題引領的多學科綜合學習。內地小學的學科比較多，但通常一名教師也會兼任兩三個學科的教學。可以利用課程和教師的特點，成立學校STEM教育小組，在教師兼任的多學科教學中，設計多學科綜合學習。教師應根據現代科技的發展，結合工程技術知識，選擇真實而具體的生活問題情境，根據要解決的問題設計專題，通過專題引領任教學科和STEM相關學科內容的學習。這樣，就需要在學期初規劃好專題研習的課程內容和教學安排。

2.提高學科教師的STEM專業知識與技能和教學能力

學校STEM教育的發展，需要具有STEM素養的教師。在教學上，不僅要轉變教學模式，還要提升學科教師的STEM專業知識和相關技能。全球科技發展迅速，學科教師的知識也要不斷更新，保持與現代信息技術、科技和科學知識同步。

一是補充科技和工程方面的知識。香港特區小學的常識科有6大學習內容：健康與生活，人與環境，日常生活中的科學與科技，社會與公民，國民身份認同與中華文化，了解世界與認識資訊年代。其中，“日常生活中的科學與科技”包含了培養學生手腦并用解決實際問題的重要內容，這是我國內地小學課程中較缺乏的。教師可參考香港教育局2017年版的《小學常識科課程指引》中有關科技方面的學習要求，提高自身對物品材料的認識和制作技能，掌握科學探究的一般方法和工程設計的一般流程。教師應及時補充科技和工程方面的知識，緊跟時代的發展，才能更好地開展STEM教育。

二是更新信息技術和創客方面的知識。現代信息技術日新月異，計算思維和編程教育是信息技術學科發展的重要內容。計算思維不僅體現為使用計算機進行運算和處理問題的能力，還體現于日常生活的方方面面。如兒童日常游戲中蘊含的指令、次序、規則和勝負條件等，都包含著計算思維的基本概念。在編程教育方面，教師不僅要學習編程技能，同時要有運用編程解決生活中實際問題的意識和相應的綜合課程設計能力。創客教育主要通過信息技術學科開展，也是STEM教育的發展方向之一。教師要及時更新信息技術的專業知識、必要技能以及觀念，在根據學生年齡特征開展信息技術教育時，教學重點并不只是讓學生掌握編程技能，更重要的是通過課堂實踐幫助學生建立解決難題的信心，形成解決實際問題的工程思維。

三是掌握以學生為中心的探究式教學法。以學生為中心的探究式學習是推動STEM教育發展的重要教學模式。以學生為中心，就要了解學生的實際生活經驗和學習興趣，從學生的需要入手選擇恰當的問題，注重課程內容與學生實際生活的聯系，增加學生的活動探究時間，著重發展學生的同伴合作能力和應用知識技能解決問題的能力。教師可以在自己擅長的學科教學中進行教學實踐，有意識地提高課堂中學生自主學習和同伴合作或討論的時間，加強學科內容與學生實際生活的聯系和應用，逐步掌握以學生為中心的探究式教學法。

3.建設小學STEM教育學與教全面發展的教育體系

STEM教育是推動教學深化改革的重要抓手。全面建設小學STEM教育系統，可以從課程改革和課程內容更新入手。例如，可以將道德與法制、綜合與實踐兩門學科合并，增加一門科技與工程學科;或者設置專門的STEM課程，將道德與法治、綜合與實踐、科學、科技和工程學科作為其內容的五大范疇。同時，建立小學STEM教育發展體系，提供相應的學與教配套教學資源和教學范例，促進學校和教師STEM教育的專業發展。

在《義務教學小學科學課程標準（2017年版）》中，我國首次將STEM教育列入課程標準。2018年5月，中國教育科學研究院發布《中國STEM教師能力等級標準（試行）》，明確了對STEM教師的能力要求。培養具有STEM素養的人才已成為我國教育發展的共識，我國香港特區小學開展STEM教育的經驗值得借鑒。

參考文獻

[1][5][9]香港教育局.推動STEM教育——發揮創意潛能報告（2016）[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM_Education_Report_ Chi_20170303.pdf.

[2]香港教育局.小學數學STEM教學活動示例——利用編程輔助乘法的學習[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/kla/ma/res/STEM%20example_pri_Multiplication_chi.pdf.

[3]香港教育局.小學數學STEM教學活動示例——健康飲食：食鹽的攝取量.[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/kla/ma/res/STEM%20example_pri_healthy_diet_chi_r.pdf.

[4]香港教育局.小學數學STEM教學活動示例——橡皮筋動力車.[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/kla/ma/res/example_Pri_1_rubber_chi.pdf.

[6][8]香港教育局課程發展議會.科技教育學習領域課程指引（小一至中六）[Z].香港：香港教育局課程發展議會，2017.

[7]香港教育局課程發展議會.小學常識科課程指引[Z].香港：香港教育局課程發展議會，2017：108-109.

[10]香港教育局課程發展議會.計算思維-編程教育小學課程補充文件[Z].香港：香港教育局課程發展議會，2017：4.

（責任編輯? ?郭向和）