基于民族傳統科技的STEM課程資源開發探析

左成光 任永力 曾恒

摘 要：我國民族地區理科教育質量偏低，這將嚴重制約民族地區經濟社會的可持續發展。STEM教育為民族地區理科教育質量的提升提供了一條路徑。基于民族傳統科技的STEM課程資源開發在豐富民族地區理科教育資源的同時，也是STEM教育本土化的重要途徑。文章在闡述基于民族傳統科技開發STEM課程資源緣由的基礎上，分析了基于民族傳統科技的STEM課程資源開發的一般流程，并通過制作民族傳統樂器為例進行分析說明。

關鍵詞：STEM課程資源; 民族傳統科技; 課程資源開發; STEM教育

中圖分類號：G632? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）5-026-002

STEM（Science，Technology，Engineering and Mathematics）教育是在真實問題情境下，整合科學、技術、工程以及數學等學科，通過基于項目的學習、基于問題的學習或基于設計的學習發展學生科學素養、創新能力、問題解決能力以及批判性思維等能力或高階思維，而學生具備這些能力是各國應對第四次工業革命并提升國家競爭力所必須的能力，故而STEM教育受到了世界各國的重視。當前，我國民族地區理科教育質量偏低，這將嚴重制約民族地區經濟社會的可持續發展。STEM教育為民族地區理科教育質量的提升提供了一條路徑，但開發本土化的STEM課程資源是首要任務。

一、基于民族傳統科技開發STEM課程資源的緣起

民族地區中小學理科教育質量偏低，從而引起少數民族學生進入高校選擇理工科專業比率低，畢業生就業難等“連鎖反應”，這嚴重制約民族地區經濟社會的可持續發展。建構適合民族地區當地學生發展的課程、開發適合當地課程資源是民族地區推進新課程的關鍵環節，是提升民族地區理科教育質量的有效途徑。

民族傳統科技的現代轉化是實現民族地區經濟“造血式”可持續發展的重要途徑。民族傳統科技是民族傳統文化的一部分，是各少數民族在與其獨特的自然和人文環境長期相互作用過程中，逐漸適應這一天地人文系統的智慧結晶。有學者探討了民族傳統科技現代轉化的途徑及意義[1];中國科學技術史學會少數民族科技史專業委員會、傳統工藝專業委員會現已形成定期舉行全國中國少數民族科技史暨傳統工藝論壇專題研究民族傳統科技。此外，特別是在民族傳統醫藥（如苗醫藥、藏醫藥）的現代轉化方面已經取得了舉世矚目的成就。

民族傳統科技是最貼近民族地區中小學生生活經驗的理科課程資源。國家中學物理課程標準研制組組長廖伯琴教授對此問題進行了較為深入的研究，并指出：民族地區在挖掘本地科技課程資源方面還有較大的空間，民族地區教師在實驗設備匱乏的條件下，應注重體現從生活到課程、從課程到社會的理念，積極開發本地科學實驗的課程資源[2]。

在民族地區理科教育質量偏低與民族地區具有豐富的傳統科技資源之間存在矛盾的基礎之上，運用基于真實情境中問題解決的STEM教育理念，開發具有民族特色的STEM課程資源，為提升民族地區中小學理科教育質量提供了一條新的路徑。

二、基于民族傳統科技的STEM課程資源開發的一般流程

民族傳統科技是各少數民族在與其獨特的自然和人文環境長期相互作用過程中，逐漸適應這一天地人文系統的智慧結晶。豐富的傳統科技資源要轉換成STEM課程資源還需要進一步的開發。在基礎教育階段，我國對各學科的教學都有相應的課程標準，因此，基于民族傳統科技的STEM課程資源開發除了需要搜集大量的民族傳統科技，還需要以課程目標為靶點篩選STEM項目。最后，同樣也需要以課程目標作為STEM項目學習結果的評價依據。

（一）民族傳統科技資源庫建設

建設內容豐富、可檢索的民族傳統科技資源庫無疑是基于民族傳統科技的STEM課程資源開發的有力保障。民族傳統科技資源庫建設的第一步便是搜集民族傳統科技資源，其主要途徑有：1.基于田野調查搜集民族傳統科技資源;2.基于互聯網搜集民族傳統科技資源;3.基于民族傳統科技的專著搜集民族傳統科技資源。在搜集了大量的民族傳統科技資源之后，需要按照一定的邏輯順序對其進行編碼，使之便于檢索使用。

民族傳統科技資源搜集整理的方法。第一種方法，基于田野調查搜集民族傳統科技資源。這種方法是針對某一地區的民族傳統科技進行系統的實地考察，深入地走訪民族傳統科技的用途以及工藝流程。第二種方法，基于互聯網搜集民族傳統科技資源。這種方法可以通過互聯網查找民族傳統科技資源，包括新聞報道、學術期刊網站檢索以及專題研究網站（比如中國科學院自然科學史研究所）。第三種方法是基于民族傳統科技的專著搜集民族傳統科技資源。這種方法搜集到的民族傳統科技資源系統性較強，比如由著名中國科技史大師李約瑟及其后人編著的《中國科學技術史》、廖伯琴教授的《西南民族傳統科技》。

在完成民族傳統科技資源的搜集之后，還需要按照一定的邏輯順序對其整理，以便于檢索使用。按照一定的理論基礎對搜集的民族傳統科技進行編碼歸類，如廖伯琴教授的《西南民族傳統科技》以美國人本主義心理學家馬斯洛（A.H.Maslow）的需求理論作為理論基礎，運用現代自然科學的基本原理，從人的“生理需要”“安全需要”“愛的需要”“尊重需要”和“自我實現的需要”等方面全面地考察了西南少數民族的傳統科技，深入地挖掘了西南少數民族傳統科技的智慧，詮釋了西南少數民族傳統科技的當代科技與人文價值。此外，一線教師還可以按照當前我國基礎教育的課程設置對收集的民族傳統科技資源進行分類，如果搜集到的民族傳統科技資源涉及到多學科內容則優先歸類為主要涉及到的課程。

（二）以國家課程標準為靶點篩選STEM項目

當前，在我國基礎教育階段的教學還是以分科教學為主，只有少部分學校將STEM課程作為校本課程進行開設，因此，STEM項目主要針對的科目有科學（中學階段分科為物理、化學、生物等）、綜合實踐、信息技術、通用技術等課程。這些教學科目都有相應的國家課程標準或課程指導綱要，在篩選基于民族傳統科技的STEM項目時，建議以國家課程標準或課程指導綱要中要求的學習目標為靶點，這樣篩選出來的STEM項目是符合學生認知能力的，與此同時也豐富了國家課程資源。

（三）以國家課程標準作為STEM項目學習結果的評價依據

對STEM項目學習結果進行評價是課程資源開發過程中需要考慮的重要內容。在對基于民族傳統科技資源所開發的STEM項目學習結果進行評價時，建議以目標取向的評價為主的同時，關照過程取向的評價，而這兩種取向的評價皆應該統一于國家課程標準。例如，在小學科學課程教學中通過STEM項目進行教學時，STEM項目學習結果的評價應該指向科學知識、科學探究、科學態度、科學·技術·社會與環境等方面的學習目標。

三、基于民族傳統科技的STEM課程資源開發案例

以制作一件民族傳統樂器為例，說明基于民族傳統科技的STEM課程資源開發方法，以期為開發具有民族特色的本土化STEM課程資源提供參考。

（一）課程資源開發背景

音樂是人類最具普遍性和感染力的藝術形式之一，是人類精神生活的有機組成部分。樂器是用于音樂的發聲器具，泛指可以用各種方法奏出音色音律的器物。經過數千年的發展和傳承，我國民族地區產生了種類繁多的樂器，幾乎每個民族都有自己獨特的民族樂器，民族樂器的制作技術也就成為我國民族地區傳統科技的重要組成部分。民族樂器通過各族人民的演奏發出了樂音，通過音調和節奏的不同組合，形成了悅耳動聽的旋律，愉悅了各族人民心情的同時，也陶冶了各族人民的情操。聲學知識是義務教育階段物理學習的內容之一，學生通過制作民族傳統樂器不僅能系統地鞏固所學的聲學知識，還能培養學生綜合解決問題的能力，符合STEM教育的基本理念，是聲學主題中較好的STEM課程資源。

（二）民族傳統樂器制作的STEM課程目標

民族傳統樂器制作的STEM課程目標對標于義務教育階段中物理學科時，主要有兩個進階的課程目標，進階一的目標是聲學基本知識，進階二的目標是電磁學與聲學知識的綜合運用。具體分析如下：

課程目標進階一：聲學的基本知識目標

在《義務教育物理課程標準》中關于聲學學習目標是：“通過實驗，認識聲音的產生和傳播條件;了解樂音的特性，了解現代技術中聲學知識的一些應用。[3]”民族傳統樂器中的打擊樂器、管樂器、弦樂器等樂器的制作皆能達到上述目標。

課程目標進階二：電磁學與聲學知識的綜合運用

在《義務教育物理課程標準》中關于聲學學習目標是：“通過實驗，了解通電導線在磁場中會受到力的作用;通過實驗，探究并了解導體在磁場中運動時產生感應電流的條件。[4]”如模擬民族傳統樂器中二胡的原理，則可以用中學實驗室中的支架、磁鐵、細鐵絲、影響等實驗器材制作一件電子二胡。

（三）民族傳統樂器制作的STEM項目學習結果評價

根據課程目標，民族傳統樂器制作的STEM項目學習結果評價可以分為三個進階的結果。第一進階目標是：通過民族傳統樂器的制作，學生能準確地分析出所運用到的物質知識。第二進階目標是：學生能選擇合適的材料，制作出不同音色的民族傳統樂器。第三進階目標是：學生能用自己所制作的民族傳統樂器演奏一首曲子。這三個進階中，進階一是基礎能力要求，這一進階的要求所占權重建議為80%;第二、三進階的要求所占權重建議為15%和5%。

四、結束語

民族傳統科技是各少數民族智慧的結晶，是民族地區得天獨厚的理科課程資源。基于民族傳統科技的STEM課程資源開發在豐富民族地區理科教育資源的同時，也是STEM教育本土化的重要途徑。

基金項目：貴州省高校人文社會科學研究項目（2019qn15），貴陽市財政支持貴陽學院學科建設與研究生教育項目[HC-2020]

參考文獻：

[1]廖伯琴.西南少數民族地區的可持續發展與傳統科技及其傳承[J]西北師大學報（社會科學版），2007（01）：78-83

[2]廖伯琴.從《普通高中物理課程標準》例析民族地區科學實驗課程資源利用與開發[J]民族教育研究（1）：32-34.

[3][4]教育部.義務教育物理課程標準（2011版）[M]北京：北京師范大學出版社，2011