STEM課程實(shí)施的教學(xué)原則初探

謝旼　劉綺雯　黃勝琴

摘 要：目前基礎(chǔ)教育的STEM課程是基于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等內(nèi)容的跨學(xué)科融合的課程。為促進(jìn)STEM課程在中國(guó)的扎根生長(zhǎng)，文章嘗試以教學(xué)實(shí)施的角度，從“基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)”和“以學(xué)生為主體”出發(fā)，提出了在中國(guó)有效開(kāi)展STEM課程應(yīng)該遵循的四個(gè)教學(xué)原則分別是：①以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為核心；②每個(gè)學(xué)習(xí)小組都是學(xué)習(xí)中心，每個(gè)小組的學(xué)習(xí)任務(wù)各異；③導(dǎo)師不講授具體學(xué)科知識(shí)、不呈現(xiàn)簡(jiǎn)單統(tǒng)一答案、不示范項(xiàng)目基本操作；④鼓勵(lì)學(xué)生自主協(xié)作、試錯(cuò)反思、學(xué)習(xí)分享和創(chuàng)新實(shí)踐。將上述四項(xiàng)教學(xué)原則運(yùn)用到廣州市南武中學(xué)高一STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)施中，以期將STEM課程跨學(xué)科融合的效果達(dá)到最大化。

關(guān)鍵詞：STEM課程；教學(xué)原則

中圖分類號(hào)：G622.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）24-0012-03

STEM強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合，將知識(shí)的獲取、方法與工具的利用以及創(chuàng)新生產(chǎn)的過(guò)程進(jìn)行了有機(jī)統(tǒng)一，以系統(tǒng)的、聯(lián)系的思維來(lái)面對(duì)全球化、多元化文化發(fā)展，貼近生活實(shí)際。STEM教育具有綜合性、開(kāi)放與動(dòng)態(tài)性、回歸性、實(shí)踐性、豐富性等特點(diǎn)[1]。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)STEM教育的研究主要為思辨性研究，真正將STEM課程帶入學(xué)校課堂的實(shí)踐研究較少，尚未在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛開(kāi)展，且缺乏在高中STEM實(shí)施方面教學(xué)原則的研究與實(shí)踐。本文通過(guò)分析廣州市南武中學(xué)將美國(guó)原版STEM課程引入高中課堂的實(shí)踐研究，嘗試完善國(guó)內(nèi)在STEM課程的教學(xué)原則方面的理論研究和實(shí)踐研究的缺陷，以及國(guó)內(nèi)STEM教學(xué)的理論框架，同時(shí)也可以為普通的學(xué)科教學(xué)提供參考意見(jiàn)。

南武中學(xué)自2016年3月起在高一年級(jí)正式開(kāi)展美國(guó)原版STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目，現(xiàn)已完成三個(gè)學(xué)習(xí)周期（每個(gè)學(xué)期是一個(gè)學(xué)習(xí)周期，約10-12節(jié)課），在此過(guò)程中，任課導(dǎo)師總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，得出在中國(guó)有效開(kāi)展STEM課程應(yīng)該遵循的四個(gè)教學(xué)原則，歸納為“一核心、兩特點(diǎn)、三原則和四鼓勵(lì)”，見(jiàn)圖1。

一、一核心

一核心是指以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，以下簡(jiǎn)稱PBL）為核心。只要是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生要解決實(shí)際問(wèn)題或完成一個(gè)計(jì)劃，就肯定不能用單一學(xué)科的知識(shí)和能力來(lái)完成，自然地就可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、學(xué)生反思、信息搜集、綜合分析等多方面的能力[2]。

課題組通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)合學(xué)校的師資和實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備等因素，從美國(guó)原版STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目的88個(gè)課題中挑選了6個(gè)課題，分別是Photoshop、SketchUp-3D Modeling、Bridge Designer、Fischertechnik Mechanic+Static、SimCity 4、Lego Mindstorms EV3 Robotics。在美國(guó)原版STEM學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺(tái)中，每個(gè)課題有三個(gè)不同的學(xué)習(xí)層次可供學(xué)生選擇，三個(gè)層次的學(xué)習(xí)難度依次升高，學(xué)生可以根據(jù)小組能力水平，選擇合適的學(xué)習(xí)層次來(lái)開(kāi)展項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目以十節(jié)課（10 days）為一個(gè)學(xué)習(xí)周期，學(xué)生選擇合適的項(xiàng)目和學(xué)習(xí)層次后，就按照教師安排的學(xué)習(xí)周期進(jìn)行學(xué)習(xí)。第一節(jié)課（Day1）學(xué)習(xí)小組按照相應(yīng)學(xué)習(xí)層次課件的指引，初步掌握West Point Bridge Designer軟件基本操作。第二節(jié)課（Day2）學(xué)生按照目標(biāo)管理原則（S.M.A.R.T.原則）設(shè)立小組感興趣的、具體可行的項(xiàng)目目標(biāo)。第三至第七節(jié)課（Day3-7）學(xué)習(xí)小組根據(jù)所設(shè)立的項(xiàng)目目標(biāo)，設(shè)計(jì)并執(zhí)行完成項(xiàng)目目標(biāo)的計(jì)劃。每個(gè)學(xué)習(xí)周期的最后環(huán)節(jié)，即第8或9節(jié)課（Day8/9）是小組展示，學(xué)生對(duì)所做項(xiàng)目計(jì)劃的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行歸納提升，第10節(jié)課（Day10）是自我評(píng)價(jià)和反饋。

二、兩特點(diǎn)

兩特點(diǎn)是指多中心、多任務(wù)，即每個(gè)小組都是學(xué)習(xí)中心、每個(gè)小組的學(xué)習(xí)任務(wù)各異。與現(xiàn)有創(chuàng)客教育或STEM教育不同的是，南武中學(xué)STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目中，導(dǎo)師們認(rèn)為要真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體，就要相信學(xué)生，打破原有的教學(xué)格局，因此導(dǎo)師們制定了第二個(gè)教學(xué)原則——多中心、多任務(wù)，以某班的小組位置布置（圖2）為例。

從某班的課室布置可以看到，兩至三名學(xué)生組成一個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組的學(xué)習(xí)任務(wù)各異，小組組號(hào)分配按“之字形”排布，保證在同一列中沒(méi)有一個(gè)小組的學(xué)習(xí)課題是相同的。一個(gè)班有五至六個(gè)課題，相同課題的小組在物理空間上有一定的距離，既保證小組間有一定的獨(dú)立性，又不妨礙小組間的交流。

小組內(nèi)兩名學(xué)生共同完成一個(gè)項(xiàng)目，在此過(guò)程中組內(nèi)成員互相鼓勵(lì)、互相促進(jìn)、互相幫助，組內(nèi)討論碰撞出思維的火花可使學(xué)習(xí)更加高效，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的維持和提高。在每節(jié)課中還會(huì)有一些小組的過(guò)程展示和分享，學(xué)生可以了解到其他項(xiàng)目的學(xué)習(xí)內(nèi)容以及同學(xué)的體會(huì)，進(jìn)而對(duì)自己的項(xiàng)目產(chǎn)生期待心理，渴望成功。

三、三原則

要實(shí)現(xiàn)第二個(gè)教學(xué)原則——多中心、多任務(wù)，導(dǎo)師需要轉(zhuǎn)變教學(xué)思維和行為模式，因此第三個(gè)教學(xué)原則就非常重要——導(dǎo)師不講授具體學(xué)科知識(shí)、不呈現(xiàn)簡(jiǎn)單統(tǒng)一答案、不示范項(xiàng)目基本操作，取而代之的是不斷地提問(wèn)，以引導(dǎo)學(xué)生自己去探索。學(xué)生只有在“做”的過(guò)程中才會(huì)遇到實(shí)際問(wèn)題，才會(huì)自己去尋找解決問(wèn)題的方法。

STEM課程中，導(dǎo)師要遵循“三不原則”，但不等于不作為。首先，導(dǎo)師要有較強(qiáng)的個(gè)人魅力，樂(lè)于與學(xué)生一起探索未知世界，只有這樣，導(dǎo)師才能感染學(xué)生、打動(dòng)學(xué)生。其次，導(dǎo)師與學(xué)生要建立信任的關(guān)系。每班的3名導(dǎo)師中，除了有一名提供技術(shù)支持和保障的信息技術(shù)教師外，還必須有一名平時(shí)任教該班的教師，可以增強(qiáng)師生間的信任度，以增加學(xué)生對(duì)STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目的認(rèn)同感。第三，導(dǎo)師要根據(jù)學(xué)生的能力和意愿高低這兩個(gè)維度，適時(shí)調(diào)整指導(dǎo)策略和方法。對(duì)于學(xué)習(xí)能力低、學(xué)習(xí)意愿強(qiáng)的學(xué)生，導(dǎo)師要指導(dǎo)學(xué)生完成最基本的項(xiàng)目任務(wù)；對(duì)于學(xué)習(xí)能力一般、學(xué)習(xí)意愿一般的學(xué)生，導(dǎo)師就要指導(dǎo)其思考如何完成自己設(shè)定的S.M.A.R.T.目標(biāo)；對(duì)于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)、學(xué)習(xí)意愿較低（或沒(méi)信心）的學(xué)生，導(dǎo)師要多從布魯姆（Benjamin Bloom）的高階思維能力予以提問(wèn)，即多從分析、綜合、評(píng)估及應(yīng)用等方面來(lái)引導(dǎo)學(xué)生設(shè)定自己的目標(biāo)、方向和計(jì)劃[3]；對(duì)于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、學(xué)習(xí)意愿強(qiáng)的學(xué)生，導(dǎo)師可提供愿景以鼓勵(lì)學(xué)生，由學(xué)生自己來(lái)決定具體的目標(biāo)、方向、計(jì)劃和思維模式。endprint

四、四鼓勵(lì)

在STEM課程的第三個(gè)教學(xué)原則的基礎(chǔ)上，為了更好地促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)，筆者所在團(tuán)隊(duì)提倡第四個(gè)教學(xué)原則“四鼓勵(lì)”——鼓勵(lì)自主協(xié)作、鼓勵(lì)試錯(cuò)反思、鼓勵(lì)學(xué)習(xí)分享、鼓勵(lì)創(chuàng)新實(shí)踐。

1.鼓勵(lì)自主協(xié)作

STEM課程采用交互式教學(xué)（Reciprocal Teaching）策略，讓學(xué)生交換充當(dāng)學(xué)生和教師的角色，充分凸顯學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力。以高一2班為例，在第二個(gè)學(xué)習(xí)周期開(kāi)始時(shí)，每一組的學(xué)生移到下一組學(xué)習(xí)，同時(shí)每組學(xué)生留一位同學(xué)在原來(lái)的位置，教新來(lái)的同學(xué)簡(jiǎn)單的工具或軟件的操作。當(dāng)新的同學(xué)掌握了基本操作后，當(dāng)小老師的同學(xué)跟回到原來(lái)小組（圖3）。通過(guò)互相交流、互相分享、互相協(xié)助，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)降低了因?yàn)橛龅嚼щy所導(dǎo)致的學(xué)習(xí)信心降低的風(fēng)險(xiǎn)，更有利于維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

此外，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題時(shí)，導(dǎo)師會(huì)鼓勵(lì)他們通過(guò)課程平臺(tái)課件或網(wǎng)絡(luò)資源查找相關(guān)信息，通過(guò)進(jìn)行組內(nèi)、組間交流，甚至是不同學(xué)習(xí)項(xiàng)目之間的交流，來(lái)尋找解決問(wèn)題的辦法。

2.鼓勵(lì)試錯(cuò)反思

自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容中所出現(xiàn)的問(wèn)題有許多想法，導(dǎo)師鼓勵(lì)學(xué)生嘗試。鼓勵(lì)學(xué)生試錯(cuò)，并不意味著讓學(xué)生單純的“犯錯(cuò)誤”，而是讓學(xué)生在嘗試錯(cuò)誤之后，反思這種方法錯(cuò)在哪里，如何改進(jìn)。如果學(xué)生嘗試的方法是正確的，也會(huì)讓其反思這種方法之所以成功的原因，有無(wú)更為優(yōu)化的方法。學(xué)生通過(guò)多次試錯(cuò)和不斷反思，積累經(jīng)驗(yàn)，其探究問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到提升。

3.鼓勵(lì)學(xué)習(xí)分享

每個(gè)學(xué)習(xí)周期的最后階段，會(huì)有學(xué)生展示環(huán)節(jié)，包括生生分享、生師分享和生親分享。生生分享是指學(xué)生在班內(nèi)和班際分享；生師分享是指學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中與導(dǎo)師的分享、在學(xué)習(xí)成果分享會(huì)中向其他教師的匯報(bào)；生親分享指學(xué)生回到家中與父母一起分享他們?cè)谶@期間的學(xué)習(xí)收獲及所經(jīng)歷的挫折和成長(zhǎng)。通過(guò)教師的點(diǎn)評(píng)和學(xué)生的展示，讓更多的學(xué)生受到感染和啟發(fā)，進(jìn)一步激發(fā)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.鼓勵(lì)創(chuàng)新實(shí)踐

STEM課程所有的教學(xué)原則的最終目的就是為了提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。學(xué)生只有在沒(méi)有限制的條件下學(xué)習(xí)，才可能將創(chuàng)造力和想象力無(wú)限地?cái)U(kuò)大。所以導(dǎo)師們?cè)谡故緦W(xué)生作品之后，都會(huì)補(bǔ)充一句：這個(gè)作品雖然很好，但是你們可以做得更好。

STEM課程與中國(guó)傳統(tǒng)的課程方式有很大不同，是一種全新的教學(xué)類型，必然會(huì)對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)教育改革有促進(jìn)作用。通過(guò)廣州市南武中學(xué)STEM課程案例的分析，我們可以看到美國(guó)STEM課程理念在中國(guó)大地一樣可以生根發(fā)芽，要堅(jiān)持STEM課程實(shí)施的四個(gè)教學(xué)原則——一核心、兩特點(diǎn)、三原則、四鼓勵(lì)，它們之間有內(nèi)在的邏輯關(guān)系，后者建立在前者的基礎(chǔ)上，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)形式從接受學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，既能實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合的目的，又能真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體。STEM課程的教學(xué)策略、教學(xué)模式和教學(xué)方法的選擇和開(kāi)展，都要符合此四個(gè)教學(xué)原則，STEM精神才不會(huì)變味，學(xué)生的創(chuàng)造能力才能真正地爆發(fā)出來(lái)，才能培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)需要的人才。

在本次STEM課程研究中，筆者主要是針對(duì)教學(xué)原則進(jìn)行研究，多從導(dǎo)師的視角進(jìn)行分析，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式的改變、元認(rèn)識(shí)能力的培養(yǎng)、知識(shí)框架的構(gòu)建等方面研究不充分。在STEM課堂中，學(xué)生是主角、是中心，因此在明確了STEM課程實(shí)施中基本的教學(xué)原則后，下一階段需要著重研究學(xué)生在STEM項(xiàng)目開(kāi)展中各方面的變化趨勢(shì)和規(guī)律。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃曉，李揚(yáng).論STEM教育的特點(diǎn)[J].江蘇教育研究，2014（15）：5-7.

[2]黃明燕，趙建華.項(xiàng)目學(xué)習(xí)研究綜述——基于與學(xué)科教學(xué)融合的視角[J].遠(yuǎn)程教育雜志， 2014（2）：90.

[3] John Chaffee. Thinking Critically： Tenth Edition[M]. Wadsworth： Cengage Learning， 2012： 57-59.

（編輯：魯利瑞）endprint