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美国中小学整合性STEM教学实践的研究
2016年12月06日 08:35 来源:《外国中小学教育》 作者:杨亚平 陈晨 字号

内容摘要:中小学阶段的STEM教育采用更加整合的途径意味着用一种联系更紧密的方式进行教学,这种方式能够调动学生的学习动机,提高学生的兴趣、成就及持久性。本文基于美国中小学阶段的整合性STEM教育实施情况,分析其内涵和目标,基本整合类型及常用的教学方法,并梳理出优质的整合性STEM教学设计原则,以期为我国中小学教育的改革和发展提供参考。

关键词:中小学教育;整合性STEM教育;教学实践

作者简介:

  作者简介:杨亚平,华东师范大学教育学部课程教学系博士研究生(上海 200062) 陈晨,华东师范大学教育学部课程教学系博士研究生(上海 200062)

  内容提要:中小学阶段的STEM教育采用更加整合的途径意味着用一种联系更紧密的方式进行教学,这种方式能够调动学生的学习动机,提高学生的兴趣、成就及持久性。本文基于美国中小学阶段的整合性STEM教育实施情况,分析其内涵和目标,基本整合类型及常用的教学方法,并梳理出优质的整合性STEM教学设计原则,以期为我国中小学教育的改革和发展提供参考。

  关 键 词:中小学教育 整合性STEM教育 教学实践

  一、中小学整合性STEM教育的内涵及目标

  1.中小学整合性STEM教育的内涵

  STEM教育的特色是重视学科知识间的内在联系。布赖纳(Breiner)等的调查显示美国科学基金、高校研究团体、绝大部分中小学阶段的教育机构和学校等都赞同STEM教育中最重要的理念是整合(Integration)。[1]尽管"Integrative STEM Education"已然成为STEM教育的核心,但目前学界并未对其内涵达成共识。

  总体而言,中小学阶段的整合性STEM教育是把STEM领域的核心概念置于富有吸引力的现实问题情境中,采用问题解决驱动的以学生为中心的教学方式,支持数学和(或)科学内容学习的同时,通过强调问题解决过程中学科之间的整合,帮助学生习得工程设计和(或)技术手段、理解各学科间的紧密联系、体会学科的价值、培养21世纪新技能,提高学生对STEM学科的积极态度及投身STEM领域相关事业的热情。

  2.中小学整合性STEM教育的目标

  尽管中小学阶段的整合性STEM教育并未设定统一的目标,但我们仍能从较权威的报告和会议中一探究竟。宏观目标层面,在国家自然科学基金资助下,美国国家科学研究委员会(NRC)于2010年10月组织了“中小学STEM教育的优秀学校或项目大会”。会议整理出美国中小学STEM教育的三个主要目标:[2]

  (1)增加追求STEM领域的高学位或投身STEM相关职业的学生数量,增加STEM领域的女性和少数民族学生人数;

  (2)增加具备STEM能力的劳动力,并扩大女性和少数民族的比例;

  (3)增加所有学生的STEM素养。

  为实现上述长期目标,会议还确立了一些中期目标,包括加强学生的STEM学科的学习和实践、培养对STEM相关领域的积极态度、培养终身学习的习惯等。这些目标在若干学科标准中都有所体现,比如《共同核心州数学标准》(CCSSM)和《下一代科学标准》(NGSS)等。

  微观目标层面,根据《理解整合性STEM教育:国家研究报告》①的统计,截至2013年,在美国中小学整合性STEM教育已经实施的项目中,目标主要是提高学生下列的一项或多项:[3]

  (1)培养21世纪新技能(82%);

  (2)增加学生对STEM领域的态度和(或)兴趣(68%);

  (3)提高学生STEM课程的成绩、知识和(或)理解(64%);

  (4)促进学生对技术、工程和(或)科学过程的理解(61%)。

  值得注意的是,虽然技术和工程领域在整合性STEM教育中处于中心地位,也出现了一些中小学技术和工程的相关标准,但美国教育界并没有在中小学阶段的整合性STEM教育中出台独立的技术或工程目标和标准。

  例如国际技术教育协会(ITEA)于2007年在《技术素养标准:技术学习的内容》[4]中精确描述了中小学阶段学生应该了解和具备怎样的技术素养,并整理出技术素养的标准。但美国国家工程科学院(NAE)的报告《K-12工程教育标准?》[5]表示:单独设定中小学技术和工程教育标准并非善举,更无必要。报告认为“要确定中小学阶段的技术和工程教育标准的实用性、有效性是极其困难的。”进而,报告提议将中小学技术和工程教育整合到相关的其他课程(如科学)中,使之成为其他课程中工程方面的学习目标。

  二、中小学整合性STEM教育的整合类型

  整合性STEM教育作为整合性学习中的一种形式,虽然有其自身的特色,但仍与整合性学习共享着相同的理论和方法。在众多整合性学习类型中,目前美国中小学STEM教育较多采用以下三种整合方式:内容整合、辅助式整合以及情境整合。

  1.内容整合

  教师围绕某个涉及多个领域的大概念来设计教学活动或单元,从而融合多个学科内容,例如生态系统、机械系统、电气系统等。

  2.辅助式整合

  教师设计的教学活动或单元涵盖两门以上学科,但把其中一门预设为主要学科,其他学科只是为了辅助该学科的学习。例如在学习科学内容时,学生需要数学的作图、统计、运算等。在这种整合中,学生往往只是工具性地运用辅助学科,因而很少能有效地学习到辅助学科的知识。

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