STEM教育是培養學生科學素養的有效途徑

東南大學腦與學習科學系主任 兒童發展與學習科學教育部重點實驗室 教授

中國教育學會科學教育分會副理事長 教育部“國培計劃”小學科學骨干教師培訓項目東南大學首席專家

柏 毅

《義務教育小學科學課程標準》指出，小學科學課程的目標是培養學生的科學素養，并為他們繼續學習、成為合格公民和終身發展奠定良好的基礎。OECD-PISA將科學素養定義為：運用科學知識、確定問題和做出具有證據的結論、通過人類活動對自然世界的改變進行理解和做出決定的能力。

韋鈺院士在《以大概念的理念進行科學教育》一書中指出，“科學教育的目標不是去獲得一堆由事實和理論堆砌的知識，而是應培養學生的科學思維、科學素養。STEM 教育堅持以綜合的視角探索研究現實問題，主張融合科學、技術、工程和數學等多學科知識，實施跨學科、跨領域融合的教育方式，注重對學生創新意識和實踐能力的有效培養?！边@與小學科學課程中的教學目標是一致的。

美國作為最早提出STEM 教育的國家，美國國家科學院的國家研究委員會（NRC）2011年7月頒布了《K-12科學教育框架》，并基于這個框架制訂了美國“下一代科學標準”中最核心的部分。

2009年，國際評估組織調查發現，我國青少年的想象力和創造力相對低下，這一結論促使我國開始重視STEM教育。《義務教育小學科學課程標準》明確指出：“倡導跨學科學習方式?？茖W、技術、工程與數學即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數學有機地融為一體，有利于學生創新能力的培養。科學教師可以嘗試運用于自己的教學實踐。”正在修訂的2021 版《義務教育科學課程標準》，更加重視和強調技術與工程在物質科學、生命科學和地球與宇宙科學領域中的實踐。

我國目前在小學科學領域進行的STEM 教育，在真實問題、項目引領、學科交叉、注重解決實際問題等方面，與國際仍有不小的差距，這與我國傳統的教育理念、STEM教育的發展模式及推動方式都有著密切的關系。

如何才能在小學科學課程基礎上，融入STEM 教育理念，培養學生的科學素養？我們應當從以下幾個方面考慮。

立足現實問題，注重情境真實。情境學習理論強調知識與情境之間動態的相互作用的過程，知識與活動是不可分離的?？梢哉f學習者在情境中通過活動獲得了知識，學習與認知本質上是情境性的。在STEM 教育中，情境的意義在于：提出需要解決的問題，指出任務要求，映射出科學家與工程師工作的意義和方式。

圍繞學生主體，引導主動實踐。教師應當承擔的任務是：兼顧所有學生，為他們提供理論及活動支持，引入、牽引、整合相關科學概念與科學原理。教師還要基于學生已有知識，合理設置活動難度，引導他們發揮主觀能動性進行主動探索，嘗試解決問題和建模，并對自己所搜集的數據進行分析和總結。

開展合作學習，參與研究過程。通過以小組為單位完成任務來鼓勵學生合作，引導學生公開地參與交流并尊重其他同學所做出的貢獻。在實現團隊目標的過程中，由不同水平的學生組成合作小組，有助于展示不同的觀點和經驗，有利于全體學生的發展。

廣義的科學素養培養途徑或許更為寬泛，這里所論述的是指科學課堂STEM 教育培養學生科學素養的方法，真正做到讓學生在科學實踐中，得到能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。