中小學STEM 教育課程開設現狀及對策探析

張樹雄

（甘肅省張掖市綜合實踐學校，甘肅張掖 734000）

STEM 教育課程是整合科學、技術、工程和數學的新型課程模式，與傳統單學科課程相比，STEM 教育課程符合綜合學科背景，更強調培育學生實踐、創新、運用多學科知識技能解決問題等素養。現階段我國中小學STEM 教育課程還未能和普通課程有效融通，限制學生綜合素養協調發展。為此，相關教育人士應明晰中小學STEM 教育課程開設現狀，構建更為完善的STEM 教育基地和課程體系，加強對接普通課程和STEM 課程，策劃豐富的STEM 實踐活動，從而引領學生在做中學、在學中悟、在悟中行，收獲扎實高效的STEM 教育成果。

一、中小學STEM 教育課程開設現狀

STEM 教育概念，是科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、數學（mathematics）的縮寫，其中科學是對世界和自然規律的理解與探究，技術和工程是在尊重自然規律的前提下改造世界，應對各種社會發展問題，數學是施展技術和工程技能的基礎工具，由此可見STEM 教育的實踐性及其與實際生活的密切關聯。現階段中小學STEM 教育課程開設尚未形成常態化的統一局面，經過調查研究，中小學STEM 教育課程開設現狀概括總結如下。

（一）中小學STEM 教育主要集中于課外培訓領域

隨著中小學應試教育向提高國民素質軌道轉移，以及家長結構年輕化，STEM 教育理念走進家長和社會大眾的視野。目前中小學STEM 教育主要集中在課外培訓領域，一些具有實力的校外素質教育培訓基地受到資本青睞，依托較好的校外資源開發STEM 培訓產品，中小學生家長的素質教育意識不斷提升，也愿意將孩子送到課外培訓機構參與綜合歷練。

（二）中小學STEM 教育尚未融入常態的課程和教學

目前我國一二線城市部分中小學將STEM 教育課程納入課程體系，但是多數學校的STEM 教育課程尚未融入常態的課程和教學，一般是以創新類校本課程的形式出現，課時設置約在1-2 小時，還未能和普通課程構成多學科融合課程體系，學科之間的界限和壁壘還沒有被有效打破，限制學生將多學科知識技能交叉、融合、滲透等應用素質發展，STEM 教學范式有待改良和創新。

（三）中小學STEM 教育課程內容較為單一

雖然近年來我國中小學教育領域掀起開設STEM 教育課程的熱潮，但是在課程內容的實際開發和規劃上，仍舊存在內容單一、碎片化、實踐性不足等問題。首先，開設STEM 教育課程的核心理念，是引領學生打破學科界限，自主融匯多學科知識解決真實世界中的真實問題，就現有STEM 教育課程而言，還是側重于單學科知識的傳授和單一技能的訓練，涉及綜合學科的課程內容較少，STEM 實踐教育內容不足，阻礙學生決策能力、創造精神和STEM 素養的協同發展。再者，目前STEM 教育課程主要有機器人教育、編程教育和3D 打印，在信息技術課程中體現較多，但是未能和多學科以及綜合素質培養的各個維度建立系統化課程體系，如生活實踐、學農實踐以及生命安全等，這也在一定程度上造成中小學STEM 教育課程碎片化、單一化的現象，需要在未來課程開發和創新中著力完善。

二、中小學STEM 教育課程開設對策

（一）加強中小學STEM 教育課程頂層設計，確立課程目標

想要真正實現STEM 教育課程在中小學教育體系中的普及性、普惠性開設，必須加強教育課程開發的頂層設計，立足學校實際，確定技術路線和實施步驟，組建專門的STEM 教育課程研究團隊，確立課程目標、規劃課程方案，落實資源開發利用和硬軟件條件保障工作，從而為特色化STEM 教育課程開設構筑扎實基礎。

1.確立課程目標，構建STEM 教育課程體系。各中小學校須樹立明確的STEM 教育課程開設目標，堅持尊重興趣、基于經驗、聯系生活、多元選擇、著眼發展的課程開發理念，加強與學生和家長的調查訪談，結合本校實際情況，構建集3D 打印、K'BOT 創意、KEVA 創意搭建、智能機器人、物聯網創客、生命安全、學農實踐于一體的STEM 教育課程體系。STEM 主題教育課程之外，STEM 教育思想還要滲透到多學科常態教學中，如在普通課程中增加資料搜集、數據分析、科學小實驗、圖紙繪制，基于實際問題解決的任務和項目活動等，進一步完善STEM 教育課程體系結構和范式［1］。

2.組建STEM 教育課程研究小組，明確研究任務。各中小學校應針對STEM 教育課程開設工作，組建教研小組，小組成員以綜合活動教師為主，其他學科教師和教研人員參與協助。在分配STEM 教育課程開設工作任務過程中，可規劃課程研究和課堂研究兩項主要工作內容，針對課程研究工作，教研小組成員要樹立標準意識，根據STEM 教育課程的開設目標和內容，在中小學課程體系中梳理和提煉具有STEM 教育要素的典型課型，如信息技術、物理、數學、生物以及科學實踐等等，形成富有特色的STEM 教學范式；針對課堂研究，教研組成員和一線教師要依托現有課堂，從STEM 教育思想出發，在教學組織、常規、能力等角度切入開展課堂研修活動，通過集體備課和反復實踐，生成不同形態課堂的STEM 教學范式，如小組合作、項目化教學、手動操作等等，力爭將STEM 素質培養滲透于每次課堂教學活動［2］。

3.落實STEM 教育課程的資源開發和軟硬件設施配備。在資源開發方面，中小學校要根據STEM 教育課程開設目標，加強開發社會和家庭資源，如與社會企業、機構建立合作關系，獲取產、學、研融合的STEM 教育資源，或是邀請家長配合，開展親子式的STEM 教育實踐活動等。在軟硬件設施配備方面，各中小學校要保障STEM 教育課程研究資料的齊備，如在校園圖書館內補充綜合實踐和體驗式教學書籍，在校園網中設置相關資源網站入口，方便教研小組成員查閱資料，同時擴充經費，建設德園、能園、國防園、拓展場、開心農場、生命與科技實踐區等教育場地，配備智能化教學技術軟件和工具，為中小學STEM 教育課程的開設和實施創造優渥的物質條件。

（二）推進中小學STEM 課程與普通課程融通，提升STEM素養

目前中小學STEM 教育課程開設尚未打破學科界限，針對這個難點，相關教育人士應全力推進STEM 教育課程與普通課程的融通，使學生體驗到跨學科知識的融合表現，培養學生多學科知識技能遷移拓展意識，從而提升學生STEM 素養。

1.將STEM 教育元素滲透到普通教學課程中。目前中小學普通課程和STEM 教育課程的融通阻礙，是基于STEM 教育要素的技能訓練活動較少，教師在提高STEM 教育要素滲透效果時，應重視開展STEM 技能訓練活動。如在數學、物理、科學等普通課程教學中，教師可根據課程知識要點，給學生提供參考資料和互聯網搜索設備，組織學生合作搜集與課程知識有關的拓展資料，如物理知識在社會生產生活、環境保護、航空航天、醫藥研究等領域的應用案例，數學知識在建筑工程、數據統計分析等領域的實用資料，抑或是科學發展史料、科學家小故事等，引導學生在普通課程學習中感受知識的交叉性，強化學生信息化學習、資源整合能力，達到STEM 教育要素在普通課程教學中的滲透目的［3］。

2.在普通教學課程中加強實施STEM 跨學科問題探究。在中小學普通課程中應用STEM 教育課程，教師需要增加跨學科問題探究的實施比重。如在scratch 編程教學中，教師可先在多媒體投屏上展示科學課程中的九大行星資料，然后向學生提出融合數學、物理、自然科學的跨學科問題：同學們，每個行星的質量不同所產生的引力就不同，我們能在地球上生活，是地球質量所產生的引力恰好滿足人類的地面活動需求，那么相同質量在其他行星上的重量為多少呢？跨學科問題提出后，學生展開熱烈探究，有學生提議在程序腳本中調整G=mg 的常量g 值，其他學生討論后都認為可行，并在編程設計中加以實踐，這樣學生既能解決跨學科問題，也能讓普通編程課程和STEM 教育課程實現高質量融通。

（三）實施中小學STEM 課程項目化教學，鍛煉自主決策能力

STEM 教育理念最早以創客項目形式在中小學教育領域實施，開設STEM 教育課程的主要意圖，也是培養學生應用多學科知識解決問題的素質。

1.圍繞普通課程中的STEM 教育要素設計和發布項目。在這個步驟，教師需要分析提煉普通課程中蘊含的STEM 教育要素，合理設計和發布STEM 創客教學項目。如小學科學課程中的STEM 教育要素就非常豐富，覆蓋到自然科學、技術、物理、生物、社會與環境等方面。教師在設計和發布創客項目前，要先落實普通課程知識的講授和鋪墊工作，然后再選擇課程中的STEM 模塊，開發拓展有趣味的創客項目。如在科學課程的“風力和風向”相關教學中，教師在知識鋪墊階段可帶領學生誦讀風級歌，通過短視頻和閱讀資料學習，了解風力和風向的概念知識，懂得借助輕飄物體判斷風向和風力，掌握龍卷風、臺風等極端天氣對人類的影響。隨后，教師可設計發布自制風向風力計、自制風車等STEM 創客項目，項目的發布要依托信息化課件，使用微課視頻向學生介紹項目成品的外形、設計制作過程和用途，這樣可有效驅動學生參與STEM 創客項目的動機［4］。

2.組織學生合作分工、自主決策完成項目。教師要向學生提供齊備的STEM 創客項目探究材料和工具。如普通科學課程中的風力、風向創客項目，教師設計發布的若是風車制作項目，就需向學生提供卡紙、圖釘、秸稈等材料工具；若設計發布的是風向風力計制作項目，則需要提供卡紙、紗巾、細線、吸管、乒乓球、剪刀、圓規等材料工具。教師合理劃分項目探究小組后，一邊在多媒體投屏上播放項目制作視頻，一邊發動學生組內自主分工和決策，確定每個成員負責哪些項目工作，如項目制作中的畫圖、裁剪、組裝、成品試運行和測量記錄等，教師在此過程中可適度啟發，側重于引領學生合作創造和探索實踐。學生完成STEM 創客項目的制作環節后，教師在帶領學生到室外試運行項目成品，親眼、親手見證自制風車或風力風向計在自然界中的運行現象，從而使學生體驗到自主創新和決策的快樂，涵育學生運用多學科知識攻堅項目的能力和思維品質，提高中小學STEM 教育課程開設以及其與普通課程融通效率。

（四）開辟中小學STEM 教育課程實踐基地，發揮綜合育人功能

中小學開設STEM 教育課程最顯著的價值，是能引領學生在跨學科融合實踐中，實現對自身創新和實踐能力的發展，把STEM 教育思想從課程活動體驗轉化到學生的實際行動上，進而豐富學生經歷、磨煉學生意志、升華學生品格。

1.開展STEM 教育學農實踐。這項STEM 教育實踐活動，可在中小學校的開心農場和學農實踐區開展，如在生物、自然科學、人文性生命教育類課程實施完畢后，教師都可帶學生到學農實踐基地，指導學生栽種糧食、蔬果、花苗等農作物和植被，定期為植物澆水、施肥、除草，觀察和記錄植物的生長情況，培養學生對勞動技能、生命觀念、自然科學、生態環保等素養的綜合實踐能力。

2.開展STEM 教育社區服務實踐。這項STEM 教育實踐活動，可在社區等校外實踐基地開展，還要倡議學生家長的親子實踐參與。如每逢傳統節日來臨之際，教師可擬定STEM 教育社區服務實踐活動計劃發布到家長群里，帶領家長和學生深入社區廣場、劇院等場所，協助社區人員完成節慶場所布置工作，如發揮創意想象繪制節慶墻繪，運用工藝美術知識設計制作節慶花燈、剪紙，運用物理和工程學原理拼裝器材設施等等，使學生體驗親子實踐的美好時光，以及身體力行服務社區、美化社區的巨大成就感，從而提升學生人文素養、STEM 素養、綜合實踐能力以及社會責任感［5］。

綜上所述，從中小學STEM 教育課程開設現狀來看，STEM 教育主要集中在校外培訓領域，尚未融入中小學常態的課程和教學，現有教育課程內容存在單一化、碎片化等問題。為此，各中小學應加強STEM 教育課程頂層設計，確立課程目標、充實課程結構和內容，加強STEM 教育課程和普通課程的融通，廣泛實施基于STEM 教育課程范式的項目化教學，依托校內外實踐基地，開展多彩的STEM 教育綜合實踐活動，從而達到綜合育人的STEM 教育課程開設目標。