STEM融入學校課程體系的途徑和策略

范佳午 李正福

【摘 要】STEM教育深入開展需要融入學校課程體系。本文通過分析我國課程方案、相關學科課程標準、中小學綜合實踐活動指導綱要等文件，提出STEM融入學校課程體系需要整體設計;融入國家學科課程時應基于課程標準，以共通概念和學科實踐為抓手;融入綜合實踐活動時應面向真實問題，注重綜合與融合;開發STEM校本課程應與國家課程互補，提高課程專業性。

【關鍵詞】STEM;課程體系;本土化 ;整體設計

【中圖分類號】G423 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）01-066-04

STEM教育強調科學、技術、工程、數學等跨學科交叉融合、重視真實情境、通過實踐解決問題或做出產品，聚焦創新思維、實踐能力等核心素養培養，近年來成為國內外教育研究和改革熱點。課程是學校開展教育教學活動的依據，沒有合適的課程位置、系統的設計，STEM教育就很難深入、全面開展。當前基于我國課程政策開展STEM教育本土化系統融入的研究還有待加強。

STEM教育融入學校課程體系需要整體設計

課程體系整體設計涉及根據育人目標，設置哪些門課程，及各種內容、各種形式、各種形態的課程如何相互結合達到整體優化的效果。STEM教育涉及的內容領域和思想方法均十分寬廣、具體實施形式豐富多樣、沒有結構良好的內容體系，因此用單獨一門課程難以覆蓋STEM全部。且STEM教育與相關學科課程、綜合實踐活動和勞動課程的交叉融合較多，更適合分散融入各門國家課程和校本課程。應加強從課程體系整體構建和發展STEM教育，頂層設計STEM在各門學科課程、綜合實踐活動和勞動課程、校本課程中的系統融入和實施，充分發揮不同門類、形式課程的STEM教育價值，提升STEM教育的效率和效果。

當前，我國STEM教育實踐中遇到的一些問題必須通過學校課程體系整體設計才能解決。例如，在學校STEM常常以選修的校本課程出現，只有部分學生受益。要使全體學生得益于STEM，還必須將其融入國家必修課程。那么，STEM怎樣融入各門相關國家必修課程？STEM校本課程與國家必修課程中開展的STEM教育關系如何處理？這需要通過分析我國現行課程方案、課程標準、有關中小學綜合實踐活動指導的文件，找出STEM教育融入我國中小學課程體系的結合點、育人功能及要求，明確STEM在我國基礎教育課程體系中的位置，開展頂層設計。

從課程體系整體構建STEM教育時，要考慮的方面有：一是橫向覆蓋。包括培養核心素養的覆蓋，學生實踐能力、創新思維、合作能力等核心素養以及技術意識、工程思維、科學思維等STEM相關學科核心素養是否均能得以發展;不同類型STEM實踐活動的覆蓋，學生對工程設計制作、科學探究、數學建模等實踐過程是否都有經歷;不同領域的覆蓋，學生在科學、技術、數學等領域學科的學習過程中是否都能經歷STEM教育。二是縱向進階。怎樣合理設置不同學段、不同年級STEM教育內容的深度，使之符合學生當前水平又體現螺旋上升式的進階發展。三是必修選修。對全體學生STEM核心素養要求的共同基礎是什么，怎樣通過必修課程得以落實;本校學生對STEM的個性化需求主要有哪些，怎樣通過選修課程支持這部分學生發展。四是充分發揮不同課程、教育形式的特有育人功能。例如，建構學科知識體系是分科教育的優勢，培養真實問題解決能力、實踐能力、創新精神等是STEM教育的優勢，兩者應發揮各自優勢、相輔相成培養有競爭力的科技人才。如果希望以STEM教育為主體去幫助學生打基礎、建構學科知識體系就要合理發揮不同教育形式的優勢。

STEM教育融入國家課程—— 全體學生獲益STEM教育的關鍵

融入國家課程有利于全體學生受益于STEM教育。國家課程又包含學科課程、綜合實踐活動課程。

1.STEM教育融入學科課程——基于課程標準，以共通概念和學科實踐為抓手

目前施行的科學、技術、數學領域各學科課程標準都在不同位置、以不同程度提出重視跨學科關聯，這些要求是在學科課程實施中融入STEM的結合點。例如，小學科學、高中生物、信息技術、通用技術課程標準中均明確提及STEM或STEM+教育;在我國科學領域所有學科的課程標準中，均要求體現STS（科學技術社會教育）或STSE（科學技術社會環境教育），STS、STSE是STEM教育的基礎、與STEM教育雖不完全相同但有很多共性[1、2]，在實踐中二者可整合實施。高中數學課程標準中要求“數學建模、數據分析”在科學、技術、工程、社會生活中的應用。

結合各學科課程標準中對跨學科整合的要求，可以通過創設跨學科的主題或情境、引導學生領悟共通概念、開展學科實踐活動等方式融入STEM教育，其中后兩者更有利于學生進行深度融合的STEM學習。共通概念的本質特點是跨學科性，在科學、技術、工程、數學不同領域都具有方法論和解釋性價值，但其教學又不能完全獨立于學科核心概念，在當前國際科學教育研究中受到高度重視[3]。美國《新一代科學教育標準》（NGSS）提出了科學領域內及與工程技術相關的共通概念：“模式;因果關系;尺度、比例及數量;系統與系統模型;能量與物質;結構與功能;穩定與變化;科學、工程與技術的相互依賴;科學、工程與技術對社會及自然界的影響”[4]。雖然目前我國課程標準中尚未明確提出，但當前高中課程標準提出的科學、數學、技術學科核心素養中存在一些交集，可以將它們做為STEM共通概念，例如，“模型與建模”在上述學科核心素養中均提及（科學在科學思維中、數學在數學建模中、信息技術在計算思維中、通用技術在工程思維和物化能力中）。

開展學科實踐活動是實現學科育人的必經之路，各科課程標準對學科實踐活動也均提出要求。例如，數學課程標準中的內容模塊“綜合與實踐”“數學建模活動與數學探究活動”，生物課程標準中“教學過程重實踐”的基本理念等。雖然是學科實踐活動，但只要是解決實踐中的真實問題，自然會涉及相關學科的內容，是開展STEM教育的良好載體。同時，不同學科各有側重地讓學生經歷科學探究、數學建模、設計制作等學科實踐活動，從整體上保證了學生能夠經歷各種不同類型的STEM實踐。

2.STEM教育融入綜合實踐活動課程——面向真實問題，注重綜合與融合

STEM教育與綜合實踐活動課程的性質、理念、目標、活動形式均高度相符，可用于實現綜合實踐活動課程目標中“問題解決、創意物化”方面目標，活動方式可以結合“考查探究、設計制作”等。綜合實踐活動是國家課程，其實施要依據《中小學綜合實踐活動指導綱要》，但具體內容、活動方式由學校和教師根據課程目標、基于學生發展實際需求設計，中小學校是綜合實踐活動課程規劃的主體。學校在綜合實踐活動課程中規劃融入STEM時要注意：一是與學科課程相互補充、相輔相成。學科實踐活動主要從學科視角出發，引導學生關注生活實踐、解決真實問題、理解學科間的聯系，從選題、研究思路方法、解決問題切入點等方面往往受到學科框架影響。而在綜合實踐活動中實施STEM教育則應當更突出學生主體地位，引導學生自主提出問題、尋找解決問題的方向思路、調用并學習相關知識技能，經歷思考、學習、研究、試誤和克服困難等一系列過程，對跨學科STEM實踐過程形成更深刻、個性化的體驗和感悟。要突出個體建構學習，注重培養學生實踐能力、創新思維、合作能力、社會責任感等核心素養。另外，義務教育階段技術領域因為沒有學科課程，綜合實踐活動還要承擔好技術教育、工程教育的重要功能;二是STEM教育可以和相關的主題教育融合。綜合實踐活動課程的內容不僅僅局限于STEM，還要涵蓋更廣泛的內容，但課時有限。STEM教育做為綜合實踐活動可選的內容之一，與其他主題教育不是競爭關系，而可以融為一體。例如，將STEM與中華優秀傳統文化教育融合，以傳統文化中涉及STEM的主題為載體（如設計修復樂山大佛方案等）讓學生開展STEM實踐活動。三是綜合實踐活動過程學生高度自主，但教師要做好指導，引導學生發展STEM核心素養，提升育人價值、避免流于形式。為此，科學、技術、數學學科教師應部分參與到指導綜合實踐活動中，并和綜合實踐活動專職教師共同開展集體教研。

開發STEM校本課程—— 與國家課程互補，提高課程專業性

校本課程與國家課程是互補關系，在貼近學生生活、體現學校特色和優勢、滿足學生需求等方面具有優勢，也更靈活、能快速反映時代特點和科技發展、便于試驗新的教育思想理念。STEM教育在實踐中作為一種新理念，在校本課程中有較大發揮空間。

學校在規劃STEM校本課程時要注意：一是基于學校課程體系整體設計，使校本課程與國家課程互補。學校要利用校本課程彌補國家課程的不足。例如，目前國家課程中，工程教育分散在各個學科和綜合實踐活動中，系統性偏弱。有條件的中學可以挖掘資源，結合學生現有基礎，針對感興趣的學生開發深度合適、實踐性強、兼具一定系統性的工程教育課程。再舉一個因缺乏整體思考而沒有處理好校本課程和國家課程關系的反例：現實中有學校希望成為STEM特色校，開發很多門STEM校本課程（僅選修的學生能享受到），但同時學校的科學、數學等學科教學卻以應試為目標，忽視課標關于STEM、STS、解決真實問題等方面的要求，信息技術、通用技術課沒有受到應有重視，綜合實踐活動應付了事，這就舍本逐末了，絕不能將幾門特色STEM校本課程與學校STEM教育特色劃等號。二是關注學生多元個性需求。校本課程可以針對部分興趣濃、有特長的孩子，在深度、創新性等方面適當提高，彌補國家課程注重共同基礎而忽視學生個性需求的不足。由于STEM涉及面廣泛，有條件開發多門STEM校本課程的學校，其STEM校本課程群也應該形成合理的結構：各門校本課程涵蓋科學探究類、設計制作類、思維發展類等不同類型的STEM實踐，使學生能有多元選擇、獲得不同經歷和積累豐富經驗。反之，如果某校開發了十幾門STEM校本課程，但全部是設計制作類，雖然門數很多但種類單一，不能滿足學生多元需求，在這個意義上也談不上種類豐富。三是不斷提升STEM校本課程設計和實施質量。校本課程質量的關鍵在于其是否有較高的育人價值、能有效促進學生STEM核心素養的發展，課程內容是否符合學生興趣特點和能力水平，實施方式和評價方案是否有利于課程目標的達成，而不在于課程資源是否“高大上”“時髦”等外在形式。由于當前中小學STEM相關學科教師多是理科學位畢業，本身對技術、工程的理論學習和實踐經驗都較缺乏，有條件的學校在開發STEM校本課程時，可積極引進校外從事技術、工程工作的專業人員（包括挖掘學生家長資源）參與校本課程開發，提高STEM校本課程的專業性和課程質量。

將STEM融入學校課程體系的途徑、價值意義、實施策略和建議總結如表1所示。從課程體系視角研究STEM教育有重要意義，未來還有很多研究有待深入，如STEM教育的總目標是什么？結合不同門類與形式課程開展STEM的特點、功能和價值，以及怎樣互補、形成合理的課程結構？STEM與分科教育怎樣配合共同服務于科技人才培養的國家戰略？STEM教育從國家人才戰略到課程體系整體設計，再到具體課程的開發和教學實施，宏觀、中觀、微觀協同推進，STEM終將融入我國中小學教育，發揮其獨特育人價值，服務于立德樹人根本任務。

注：本文系北京市教育科學“十三五”規劃2018年度一般課題“STEM教育融入普通高中學校課程行動研究”（課題批準號CDDB18157）成果

作者單位：北京教育科學研究院? 教育部課程教材研究所

參考文獻

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