基于STEM教育的跨學科課程融合研究

王國軍

摘要：STEM教育跨學科融合強調利用科學、技術、工程、數學等學科相互關聯的知識解決問題，實現跨越學科界限、從多學科知識綜合應用的角度提高學生解決實際問題的能力。其教學活動是根據5E教學模式設計的，包括創設情境、自主探究、交流展示、遷移拓展、評估反思等環節，核心特征：跨學科、體驗性、情境性、設計性、實證性等。

關鍵詞：立德樹人;STEM教育 跨學科;課程融合;核心素養

為了幫助大家理解“STEM教育的跨學科課程融合”問題。我想就STEM教育教學中的一些關鍵問題，例如，如何理解STEM教育中的立德樹人？如何理解STEM教育跨學科融合？如何實施“核心素養導向的STEM教學”？等等，談點想法，希望能拋磚引玉，通過本問題研究旨在既對STEM教育理論進行充實，更是細化對操作層面的指導，實現“科學探究”與“創新人才培養”的共生共長，這些都是STEM課程體系、教學設計提供理論依據和實證材料，對推進STEM教育改革具有指導意義。

一、STEM教育中的立德樹人

人們會認為“德育”與STEM教育“弱相關”，因為STEM課堂中的科學分析、技術方法、工程思維、數學運算等主要教學活動似乎與人的道德、品性等沒有直接關聯，但事實上這僅是表面現象，STEM教育教學中的德育是深層次的，有其獨特的內涵。STEM教育對培育學生的正確價值觀、必備品格、關鍵能力的貢獻就是發展學生的科學、技術、工程、數學等學科核心素養，這是STEM教育立德樹人的功能和育人貢獻之所在。

普通高中《課程方案》（2017年版）在習近平總書記在全國教育大會上的基礎上強調基礎教育課程承載著黨的教育方針和教育思想，規定了教育目標和教育內容，是國家意志在教育領域的直接體現，在立德樹人中發揮著關鍵作用。義務教育《科學課程課標》明確指出，科學課程是以對科學本質的認識為基礎，以提高學生的科學素養為宗旨的綜合課程。科學活動以誠信為基石，崇尚求真務實，并且要求科學家具備優良的科學品質和道德。

在STEM教育的實際教學過程中，融合科學、技術、工程、數學等學科具體目標，教學根據目標的內涵進行，學生通過科學探究、“做中學”、體驗經歷實踐等方法來提升科學本質觀。可以看出，科學本質是科學知識、科學方法和科學精神的有機整體。所以STEM教育必然是工具性和價值觀的統一體，如果課堂教學沒有把育德和育智緊密結合起來，那么就沒有完整體現STEM教育的真諦。

二、如何理解STEM教育跨學科融合

STEM代表科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）。從狹義上講，課程整合就是將兩種學科、兩種以上學科，融合在一堂課中進行教學，強調把知識作為一種工具、媒介和方法融入到教學的各個層面中，培養學生的學習觀念和綜合實踐能力。

STEM教育強調利用科學、技術、工程、數學等學科相互關聯的知識解決問題，實現跨越學科界限、從多學科知識綜合應用的角度提高學生解決實際問題的能力。其教學活動是根據5E教學模式設計的，包括創設情境、自主探究、交流展示、遷移拓展、評估反思等環節，核心特征：跨學科、體驗性、情境性、設計性、實證性等。學生通過提出問題、猜想假設、設計方案，強化學生的動腦、動手經歷，體驗主動學習的過程，讓學生獲得將知識進行情境化應用的能力，通過傾聽同伴解決問題的方案，交流并質疑他人的解釋，然后小組展示匯報自己的方案，分享他們對探究實踐的理解并陳述理由，促進知識的融合與遷移運用，讓學生繼續進行遷移訓練或完成項目的后續科學探索工作，培養學生向真實生活遷移的科學精神和科學理性。

在具體的教學實踐中，如何貫徹實踐STEM的教育理念呢？

因材施教。因材施教是指教師要從學生的實際情況、個別差異出發，有的放矢地進行有差別的教學，使每個學生都能揚長避短，獲得最佳發展。因材施教在STEM教育理念體現得淋漓盡致，在實踐操作過程中，學生獨特的領悟和思考、作品的差異性更加重視，學生的潛能被挖掘出來。

啟發誘導。啟發誘導得命名來自于孔子的“不憤不啟，不悱不發” （《論語·述而》），善于啟發學生思維，誘導使學生在學習上有“欲罷不能”之勢。STEM教育理念下的教學，在開始便需要提出問題或設立相應的情境，激發學生的好奇心，并積極加以引導，由問題來驅動，讓學生積極去思考和學習。

主體地位。教學是在教師指導下的學生認識過程。學生是學習的主人，是求知者。學生的學習主體地位被教師“滿堂灌”奪走，極大地束縛了學習主體的發展。在STEM教育理念中，就是要培養學生的主體意識，變被動的“要我學”為主動的“我要學”，從單純的學知識到自覺主動地掌握知識。教學過程變成了師生交流、互動、共同成長的雙向過程。

三、核心素養導向的STEM教學

STEM教育的跨學科課程融合教學，一方面教師要轉變教育理念、更新教學觀念，在教師觀、學生觀、教學觀、學習觀等方面;另一方面學生要擴大學習概念，充分發揮學生的主觀能動性，掌握學習方法，學會學習并具有終身學習的愿望和能力，更有利于挖掘出學生的潛能，培養學生的創新意識和創新精神，成為全面發展的創新人才。

上好STEM融合課就是落實科學、技術、工程、數學等學科核心素養。怎樣才是“上好STEM融合課呢”？

STEM教育容易培養學生的創新思維和創造思維，在實際教學中容易實現的是S（科學）和M（數學），而不容易實現的是T（技術）和E（工程），STEM融合課基于5E教學模式，根據STEM教育的特征和課程融合理論，基于學科核心素養的基本特征，在課程實施的教學方法上，倡導像科學家那樣探究，像工程師那樣去解決問題，在課程評價上從正確價值觀、必備品格、關鍵能力三個維度來進行程。通過跨學科融合、探究性問題驅動以及在真實情景中合作學習，培養學生的STEM教育各學科核心素養。C392480C-C289-47CC-85D1-03011118D2BF

通過真實情景下的實際問題解決，充分調動教與學的自覺性、主動性，STEM課程融合要求教師要認真鉆研，精心備課，同時要求學生積極參與，這必然督促學生在課下認真閱讀及查閱相關資料，以滿足課堂上參與相關主題的討論和學習的需要，提高課堂教學效果。為使教與學有機地統一起來，教師與學生在課堂上必須互相呼應，有利于教學雙方最佳狀態的發揮，是有效提高課堂教學效果的好方法。

未來社會的發展具有諸多的不確定性，人工智能將獲得極大的發展，知識的邊界會擴大，知識也更容易獲取。在這種情況下即使學科和核心知識不變，但是在學習的過程中，學科的邊界也會被淡化，而STEM教育強調在分科基礎上將實踐、學科概念、共通概念的三維融合。面對這種不確定性，STEM教育更加注重高階思維的培養，并最終服務于每一個人未來的終身學習。

核心素養的習得依賴于深度學習，因為深度學習和核心素養之間的聯系就在于——遷移，而STEM教育的跨學科課程融合即運用先前所學的知識和技能支持新的學習以及在文化關聯的新情境中解決問題。從這一角度而言，STEM教育的跨學科課程融合是一個過程，這一過程的重要學習結果之一即核心素養，其形式為可遷移的知識、技能和態度的綜合體。核心素養的屬性決定了它的習得必然依賴于深度學習過程，而核心素養一旦形成又會有力支持深度學習，兩者是相互加強的良性互動循環關系。

以上我們從幾個方面闡述了STEM課堂落實科學、技術、工程、數學等學科核心素養的條件、策略和方法，其最核心的觀點是STEM融合課程后育人要回歸到科學、技術、工程、數學等的學科本質，不搞花架子，實實在在地把STEM融合課教好。我們都應以“研究一個項目任務的基本套路”為指導設計和展開課堂教學，促使學生通過一個個項目任務的研究，體悟具有普適性的STEM融合課思想和方法，逐步掌握解決TEM融合課問題的那個“相似的方法”，進而逐步形成“STEM融合課的思維方式”。科學、技術、工程、數學等學科核心素養就潛移默化、潤物無聲地得到落實了. 讓我們一起努力！

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注明：“2021 年度河南省教育信息技術研究課題+課題名稱：《基于STEM教育的跨學科課程融合研究》+課題立項號：1352020004”。C392480C-C289-47CC-85D1-03011118D2BF