高中STEAM課程本土化與科普教育實踐探索

盧 飚

(天津經濟技術開發區第一中學 天津300457)

0 引 言

一直以來，我國高中教育的重心往往集中于文化課上，而在很大程度上忽略了青少年科普教育。目前，很多學校在實現應試教育向素質教育的轉變中還存在只注重傳輸知識，沒有切實落實培養學生創新能力、思維能力、探索能力等新課標的教學要求。此外，當前高中生課業負擔較重，沒有過多時間、精力投入到科普知識學習中去。教育部發布的《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見》對未來5年教育信息化的規劃提出：有效利用信息技術推進“創客空間”建設，探索STEAM教育、創客教育等新教育模式，使學生具有較強的科技信息意識與創新意識。STEAM 教育的特殊性決定了它將成為青少年科普教育體系中重要的一環，它將科學、技術、工程、藝術、數學 5門學科交叉融合，具有跨學科和整合性的教育特點，旨在更加有效地促進學生實踐能力與創新能力的提升，以及學生解決生活中實際問題能力的提升。STEAM 課程的興起，為青少年科普教育提供更為廣泛的舞臺。同時，如何在高中階段開展好 STEAM 課程本土化的實踐改革也成為亟待解決的問題。

1 STEAM教育簡介

2015年，聯合國教科文組織發布報告《反思教育：向“全球共同利益”的轉變？》指出，“學習的模式在過去 20年里發生了巨大的變化，知識來源改變了，我們與知識之間的交流互動方式也改變了。然而正規教育系統變化緩慢，目前的狀態與其過去200多年間的情況依然非常相似”“還是為了滿足一個多世紀之前的生產需求而設計的”。扭轉這一基于知識供給與消費的傳統教育模式的關鍵在課程改革。在此背景下，世界各國都把課程作為撬動教育變革的支點，試圖通過課程改革來培養學生的跨學科素養，進而提升人才培養質量。特別是2009年1月11日，美國國家科學委員會(National Science Board)代表NSF發布主題為《改善所有美國學生的科學、技術、工程和數學》的公開信，從而揭開了 STEAM 教育的序幕，并引發了全球的 STEAM 教育運動。STEAM 是由 Science(科學)、Technology(技術)、Engineering(工程)、Arts(藝術)、Maths(數學)5個單詞的縮寫組成的。STEAM教育打破學科界限，實現多專業融合，例如技術和工程結合，藝術和數學結合，科學和工程結合等。它有別于傳統的單學科、重書本知識的教育方式，是一種重實踐的超學科教育理念。

2017年，中國頒布了《普通高中課程方案和課程標準》(修訂版)，義務教育課程方案和課程標準尚在修訂之中，從已經頒布的課程方案和課程標準以及義務教育課程改革的實踐進展來看，集中體現出育人為本、素養為核、情境為場、問題為綱、技術為翼等價值取向和發展趨勢。作為跨學科課程的典型代表，STEAM 課程以其開放性、主體性、情境性、關聯性、發展性，從開始產生就順應了中國課程改革的發展態勢，并受到全國中小學和幼兒園的歡迎。

2 高中STEAM課程的開發和本土化研究

高中階段的教育重點是挖掘人格潛能，深化自我認知，提升研學能力。STEAM 課程可以激發學生思維邏輯的培養和建立。在快速發展的互聯網時代，教育的使命依然是培養完整的人、幸福的人和面向未來的人，每一個走出學校的學生都應該具備獨立思考、批判性思維、責任擔當和持續發展等基本素質。

在高中階段STEAM課程開發中，如何通過搭配組合課程體系，引導學生學習到跨學科知識，是十分重要的環節。以天津經濟技術開發區第一中學為例，學校建立了“STEAM 學科實驗室”，并逐步予以完善。STEAM 作為選修課在高一年級率先開設，其跨學科知識學習課程特點及創新的教學模式，吸引了眾多學生報名學習，成為熱門選修課。學校研發提供了“以課程體系為核心”的 STEAM 全生態鏈解決方案，內容包含空間設計、課程體系、評價體系、培訓體系、教具設備 5大體系。STEAM 課堂更注重學習的過程、嘗試和探索，而非唯一的正確答案，這是其獨特之處，也是這個時代值得探索的教育前行方向。

為了更好地推進 STEAM 課程本土化，學校STEAM團隊在輔導老師的帶領下參加全國青少年科技創新大賽、世界機器人大賽、中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽夢賽道等科技、創客類比賽，取得了優異的成績。通過設計競賽活動和展示平臺，鍛煉學生的綜合能力，讓 STEAM 課程具有多元性、延續性。通過課程的學習，同學們自主思考和探索，用紙張、電池、LED燈等生活中的常見物品完成互動電子藝術作品。這不僅僅是一門科學課，更強調科學精神及藝術審美，讓學生學會用不同的角度觀察世界，從而培養思維能力。在體驗式學習中，提升對美的感知、創造力、探索精神、表達能力及團隊協作能力，給不同的學生展示自我與合作的空間。學校還提出了“立足 STEAM 課程，全面培養科學素養”的理念，利用STEAM課程培養學生的創新能力和科學素養。STEAM 課程的引進與開發，實現了各學科專業的科學素養的培養。實踐證明，這種以解決實際問題為目的的開放式項目學習，對打開學生思維和創新能力非常有益。

談到STEAM課程的本土化研究，就必須從中美STEAM課程教育的差異談起。美國的STEAM建設是源于頂層設計，從理論到 STEAM 師資力量，再到實踐的改變，經歷了一個循序漸進的過程。進入我國短短幾年來，隨著學校需求的出現，盡管 STEAM 教育市場逐漸顯現，但課程設計還未成熟，在專業師資力量缺乏的情況下加速進入一線課堂，也為教學帶來一定困擾。天津經濟技術開發區第一中學借助相關培訓機構技術支持，在美國原版教材的基礎上進行了本土化的設計，更符合我國的教學需求。根據不同年級學生的語言程度和知識水平的差異，按照從易到難，分為初級、中級和高級不同等級，同時配備教具套件、紙版教材、電子課件和資源素材(視頻、音頻、動畫、文檔等)，采用游戲化教學、項目式學習和個性化學習等教學方法，幫助學生適應課程，鼓勵學生用于探索，相互協作。STEAM 的課堂常常是基于真實問題解決探究式的學習、基于設計的學習，它強調在看似雜亂無章的學習情境中培養學生的設計能力與問題解決能力，因為真實的問題是劣構、錯構的問題。STEAM 課堂上教師圍繞一個真實問題，讓學生參與到一個班級范圍內的小組中去開展研究，往往可能通過面對面的方式、網絡的方式與校外學習支持者、學習伙伴開展交流。在學習與研究的過程中，學生被要求使用技術搜集、分析數據，并設計、測試和改進一個解決方案，然后與其同伴交流研究成果，從而實現對學生綜合實踐能力的提升。

3 依托STEAM課程的科普教育實踐探索

天津經濟技術開發區第一中學在全域科普的大背景下，提出“以普及帶提高”的科學素養培養思路，構建STEAM立體課程體系。學校積極與區域內高等職業院校進行溝通合作，探索構建“大手拉小手”的科技課程教學模式。利用高職院校專業齊備、學生動手能力強的特點，在 STEAM 課程的教學中，聘請高職院校中經過專業培訓的學生團隊作為實踐活動指導教師參與課程教學、社團活動以及校本教材的開發。以各類科技競賽、創新大賽的比賽為契機，借助高職院校的師資、場地、技術的優勢，與 STEAM 課程日常教學中的項目相結合，推進學生綜合素質的不斷發展。

學校以 STEAM 教室為依托，全面實施素質教育，以增強大眾的創新精神、培養實踐能力、提升科普素質為目標，積極開展科普基地建設。基地建設旨在為在校生、周邊學校、廣大市民提供學習交流的平臺，使受眾人群掌握科技基礎知識，體驗科學探究活動的過程，培養良好的科學態度、情感與價值觀，增強全民對科學技術的興趣和愛好。科普基地建設以寓教于樂的方式，打造特色科普活動亮點，激發民眾探究科學的熱情。

在校內科普活動的開展過程中，結合學校社團活動，將科普活動做到趣味化，使得學生在多元的活動中培養科學實踐精神和自主實踐能力，進行獨立的觀察、研究、實驗、總結和匯報，提高學生提出問題、項目組織、團隊合作與總結演講能力。校外科普活動以科技周、全國科普日以及主題科普活動為依托，充分發揮全域科普的組織優勢、工作機制優勢和隊伍優勢，進一步加強與周邊學校和周圍社區的合作，聯合行動，最大范圍地為民眾提供科普服務。以“科技伴我成長”為主題，以打造科技愛好者之家為主，為大眾打造科學學習、實驗的氛圍，并積極開展航天科技、人工智能、物聯網、3D 打印、編程、機器人、無人機等活動。通過不同的項目，引導發展學習能力、探索能力和實踐能力。

基地作為在校教師的培訓和科學交友探索與實踐的平臺，與天津濱海職業學院合作，建立了專兼職科技教師培訓機制，為科技教學培養后備力量。學校依托基地定期組織科學實踐活動或科技競賽活動，了解廣大青少年對科普活動的需求，并征求周邊學校、周圍社區活動參與者和教師們對科普基地開展活動的建議和意見，為豐富科普活動提供支持。