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STEM教育视野下的综合课程建设
2016年12月03日 10:35 来源:《中小学管理》 作者:冯华 字号

内容摘要:明确STEM教育的育人本质,确保基础教育综合课程与分科课程互补,在项目的真实性与教学内容的基础性之间找到平衡,在教学内容的系统性与获取知识的随机性之间找到平衡。对设计实施STEM课程提出建议:合格教师是关键;精准设计项目,提高选择性;联系实际生活,突出真探究;整合资源,形成STEM学习生态系统。

关键词:科学教育;STEM教育;STEM课程;分科课程;综合课程;项目探究

作者简介:

  作者简介:冯华,北京教育学院教师教育数理学院,北京 100120

  内容提要:对STEM教育的内涵、现状及课程建设等提出思考。STEM教育实施中需要重点思考四个问题:明确STEM教育的育人本质,确保基础教育综合课程与分科课程互补,在项目的真实性与教学内容的基础性之间找到平衡,在教学内容的系统性与获取知识的随机性之间找到平衡。对设计实施STEM课程提出建议:合格教师是关键;精准设计项目,提高选择性;联系实际生活,突出真探究;整合资源,形成STEM学习生态系统。

  关 键 词:科学教育 STEM教育 STEM课程 分科课程 综合课程 项目探究

  标题注释:本文为(2015年)北京高等学校教育教学改革立项“STEM视野下的基础教育课程整合及科学教师培训课程建构研究”(课题编号:2015-ms239)的研究成果之一。

  中图分类号 G63 文献标识码 B 文章编号 1002-2384(2016)05-0014-03

  自20世纪80年代起,美国政府及社会组织面对科技人才的缺失问题,开始反思科技人才培养的制度和模式,提出基于科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)教育的跨学科的STEM教育。近年来,我国科技教育工作者也开始在STEM教育视野下开展科学教育和技术教育。结合在美国访问期间的观察与思考,笔者试图对STEM教育的内涵及课程建设等情况进行初步探讨,希望能为国人理解与推进科学与技术教育提供某些参考。

  一、STEM教育的内涵:指向创新型人才培养

  STEM教育关注对科学知识的解释、科学探究的实践以及与工程设计的结合,其目标是整合各领域知识、技能,将知识的学习与师生生活实践结合起来,解决真实世界中的实际问题,培养创新型人才。

  在国际上,美国是实施STEM教育的代表。目前美国已经进行了多项立法来推动STEM教育;联邦及各州政府对STEM教育的实施给予高额经费支持;学术、科学和商业组织纷纷参与调研及实施。美国教育管理部门认为,STEM教育提高了学生的学习兴趣及主动性,表现在学生出勤率提高,辍学率降低,学困生显著减少,学生的成绩有明显提高。目前STEM教育存在问题主要是教师数量严重短缺,课程资源比较缺乏。

  在国内,上海市自2014年起依托上海STEM云中心(政府机构)及上海STEM国际科学教育研究中心(民办机构),开发精品课程和优秀课题供学生课外学习,同时引进和借鉴国外一些课程资源,对实验学校的学科教师进行培训及实施试点课程。北京、江苏等省市也陆续开展教师培训试点工作。

  笔者仅以2015年在美国观摩的两节比较有代表性的课为例,阐释STEM教育的内涵。

  其中一节是小学四年级的科学课,教学内容是“看云识天气”。首先,教师安排学生分组阅读教材。之后,教师在白板上贴出三张简图,简单介绍自然界中三种不同的云:积云、层云、卷云。随后,她拿出纸板、胶水、棉花等材料,给出了简单的任务单,让学生做出三种云的模型。其中,对学生具有挑战的项目、也是教师安排学生探究的项目是如何立体地呈现层云和卷云。经过努力,孩子们完成了三种云的模型,并按照任务单要求把模型系在木棒上在教室里跑动,欣赏三种云浮在空中的样子。

  在大家沉浸在完成任务的欢乐中时,一个学生提出:“老师,我没有看到三种云同时出现在天空中。”教师意识到这个问题的价值,她马上招呼学生安静下来,请他们回忆在天空中见到不同云时的情景。学生的发言既踊跃又生动,有学生回忆户外野餐遇雨时云的样子,有学生回忆在球场上运动时云的样子等。学生边描述,老师边总结如何看云识天气。

  另一节是高中物理课,内容是赛车项目由几个步骤组成。首先,学生徒手设计自己喜欢的赛车,并将自己的设计用计算机软件进行处理;然后,学生开始做锯木头、打磨、喷漆等工作,制成赛车模型;接着,学生用自己设计、制造的赛车模型参加比赛;最后,大家一起分析影响赛车运动快慢的因素,学习加速度概念及牛顿运动定律、伯努利方程等物理知识。

  从上述两个课例可见,在不同学段,STEM教育的形式有很大差异。在低龄学段,STEM教育追求简单、有趣,注重提高学生的学习兴趣和对语言、文字的理解能力;在高中阶段,STEM教育追求应用、整合教学内容以及作品(产品)的高品质。但无论在哪个学段,STEM教育都希望能够涵盖学习科学知识、运用科学方法及动手操作三个层面。即便是小学四年级的课程,也会有设计的要求(如卷云和层云的模型呈现)。正如美国《新一代科学教育标准》(Next Generation Science Standards)提出,科学教育的目标是能够反映出现实世界中实践和经验的结合。

  二、STEM教育实施:需要重点思考四个问题

  无论是理论层面还是实践层面,STEM教育对于科学教育工作者都有一定的吸引力。如何设计课程、开发案例,以推动科学教育改革?我们需要思考并解决以下四个问题。

  1.明确STEM教育的育人本质

  有学者认为,美国的STEM教育具有明显的功利性,其研究动力是培养以制造产品并为市场服务的人,其最终目的是提高国家竞争力;教育以“为社会发展服务”为目的,一定有其功利性的一面,但不应忽略人的发展的一面,甚至应将人的发展置于核心位置。笔者认为,STEM教育在育人方面的内涵是将学习放在一定的情境中,让学生在制作产品(作品)的过程中,体会科学、技术、工程、数学之间,相互依赖、相互支撑、相互补充的意义,实现深层次学习和理解性学习;其外延是在活动中带给孩子自信,帮助孩子获得应对未来挑战的技能和信心,学会尊重他人并赢得他人的尊重,实现全面成长。这也是STEM教育与分科课程的本质区别。

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