STEM素養(yǎng)視域下的科學(xué)教學(xué)：審思與重構(gòu)

宋怡

[摘 要]STEM素養(yǎng)作為一個(gè)新的研究視角，為科學(xué)教育提供了新的范式，開(kāi)辟了更廣闊、更融合的視野。本文針對(duì)目前科學(xué)教學(xué)實(shí)踐與研究中存在的問(wèn)題，提出以STEM素養(yǎng)為基準(zhǔn)，從跨學(xué)科整合的機(jī)制出發(fā)，對(duì)科學(xué)教學(xué)進(jìn)行教學(xué)理念、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)空間和教學(xué)評(píng)價(jià)的重構(gòu)，以改善當(dāng)下的科學(xué)教學(xué)。在基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)中，要正確認(rèn)識(shí)STEM素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系，在科學(xué)教學(xué)中引入科學(xué)本質(zhì)觀教育，認(rèn)識(shí)到STEM教育的功利主義動(dòng)因，同時(shí)提供指向STEM素養(yǎng)培養(yǎng)要求的教師專業(yè)發(fā)展支持。

[關(guān)鍵詞]STEM素養(yǎng)；科學(xué)教學(xué)；審思；重構(gòu)

[中圖分類號(hào)] G40-03 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)]1005-5843（2018）06-096-05

[DOI]10.13980/j.cnki.xdjykx.2018.08.019

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）4門學(xué)科的縮寫。自1986年在美國(guó)發(fā)端以來(lái)，STEM教育旨在打破學(xué)科領(lǐng)域的邊界，促進(jìn)多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用，提高學(xué)生的探究能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，確保他們能夠應(yīng)對(duì)社會(huì)及全球因經(jīng)濟(jì)、科學(xué)及科技飛速發(fā)展所帶來(lái)的轉(zhuǎn)變和挑戰(zhàn)。STEM教育作為提升國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的著力點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)受到廣泛認(rèn)同，并將其重要性和優(yōu)先級(jí)提至國(guó)家戰(zhàn)略的高度，諸多學(xué)者開(kāi)始了對(duì)STEM教育的理論研究與實(shí)踐探索。

基于STEM教育理念，如何豐富科學(xué)教學(xué)目標(biāo)、整合科學(xué)教學(xué)內(nèi)容、開(kāi)展有效的科學(xué)教學(xué)實(shí)踐、改善學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，是當(dāng)前科學(xué)教學(xué)挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的現(xiàn)實(shí)處境。

一、STEM素養(yǎng)描繪未來(lái)科學(xué)教育的新圖景

科學(xué)教育作為STEM教育中的核心內(nèi)容之一，借助系統(tǒng)的、聯(lián)系的哲學(xué)思維來(lái)洞察科學(xué)與技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科之間的普遍聯(lián)系，以綜合化、集成化的視野來(lái)探尋科學(xué)教育的完善之路。

（一）從“科學(xué)探究”到“科學(xué)與工程實(shí)踐”

10多年來(lái)，科學(xué)教育界普遍認(rèn)識(shí)到科學(xué)不只是一系列事實(shí)。1996年， 《美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（NSES）》中倡導(dǎo)科學(xué)探究過(guò)程；2012年， 《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐，跨學(xué)科概念與核心概念》中強(qiáng)調(diào)學(xué)生需要了解如何在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，并用“科學(xué)與工程實(shí)踐”取代了“科學(xué)探究過(guò)程”；2013年， 《下一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（NGSS）》 中將“科學(xué)與工程實(shí)踐（Science and Engineering Practice）”作為3大目標(biāo)維度之一，反映了科學(xué)教育范式的1次重大轉(zhuǎn)變。即從強(qiáng)調(diào)“科學(xué)探究”到強(qiáng)調(diào)“科學(xué)與工程實(shí)踐”，從科學(xué)探究的知識(shí)追求旨趣轉(zhuǎn)為強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)實(shí)科學(xué)、技術(shù)與工程環(huán)境和條件下的實(shí)踐，是對(duì)科學(xué)教學(xué)和學(xué)習(xí)的一種擴(kuò)展與豐富[1]。這一轉(zhuǎn)變成為STEM教育在科學(xué)教育中頗具潛力的生長(zhǎng)點(diǎn)。

（二）從“Science for all”到“STEM for all”

2016年，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)教師協(xié)會(huì)（National Science Teachers Association）的年會(huì)上，STEM教育成為熱點(diǎn)議題，在一定程度上反映了美國(guó)乃至全球科學(xué)教育發(fā)展的趨勢(shì)。STEM教育的旨趣是整合的，它追求的是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4個(gè)學(xué)科之間的深度融合。STEM教育的課程與教學(xué)都是基于學(xué)生如何“做科學(xué)”，而不是僅僅“記憶科學(xué)事實(shí)”，旨在通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決式學(xué)習(xí)，提供科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)相融合的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。學(xué)生應(yīng)用所學(xué)到的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)來(lái)應(yīng)對(duì)世界的重大挑戰(zhàn)時(shí)，他們創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問(wèn)題。從“Science for all”到“STEM for all”是科學(xué)教育重要的范式轉(zhuǎn)變。

二、STEM素養(yǎng)的內(nèi)涵辨析

STEM教育產(chǎn)生背景的復(fù)雜性致使其含義無(wú)論在目標(biāo)、領(lǐng)域、實(shí)踐還是評(píng)價(jià)方面，都非常廣泛。迄今為止，人們并未對(duì)STEM教育的定義或內(nèi)涵達(dá)成共識(shí)，研究機(jī)構(gòu)、政府組織以及與STEM相關(guān)的不同群體都基于自己的認(rèn)識(shí)來(lái)定義STEM。對(duì)于STEM素養(yǎng)的內(nèi)涵理解，主要從兩種角度呈現(xiàn)：一種是基于還原論觀點(diǎn)，將STEM素養(yǎng)分解為STEM各學(xué)科素養(yǎng)；另一種是從跨學(xué)科整合的視角來(lái)探析STEM素養(yǎng)的基本涵義。

（一）STEM學(xué)科素養(yǎng)：還原

1.科學(xué)素養(yǎng)。2015年，在國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）科學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的評(píng)價(jià)框架中，將科學(xué)素養(yǎng)定義為“有能力處理與科學(xué)相關(guān)的事務(wù)，并成為具有科學(xué)思想的反思性公民”。具體表現(xiàn)為能夠較好地展現(xiàn)以下幾個(gè)方面的科學(xué)能力：一是科學(xué)地解釋現(xiàn)象，能夠認(rèn)識(shí)一系列自然現(xiàn)象和技術(shù)產(chǎn)品，提供評(píng)價(jià)和解釋；二是評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)科學(xué)探究，能夠科學(xué)地描述、評(píng)價(jià)科學(xué)研究，提供問(wèn)題解決的方法；三是科學(xué)地解釋數(shù)據(jù)和證據(jù)，即分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和各種不同方式表示的參數(shù)，并得出恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)結(jié)論[2]。

2.技術(shù)素養(yǎng)。2007年，國(guó)際技術(shù)教育協(xié)會(huì)（ITEA）將技術(shù)素養(yǎng)定義為使用、管理和理解技術(shù)的能力[3]。具體包括：學(xué)生應(yīng)當(dāng)發(fā)展對(duì)技術(shù)本質(zhì)的理解、對(duì)技術(shù)與社會(huì)關(guān)系的理解、對(duì)設(shè)計(jì)的理解、對(duì)技術(shù)化世界的適應(yīng)能力以及對(duì)人造世界的理解。

3.工程素養(yǎng)。2014年，美國(guó)國(guó)家教育進(jìn)步評(píng)估（NEAP）提出的“技術(shù)和工程素養(yǎng)評(píng)價(jià)框架”涵蓋了3個(gè)主要領(lǐng)域：一是技術(shù)和社會(huì)，包括對(duì)技術(shù)與人類相互作用的認(rèn)識(shí)，技術(shù)應(yīng)用對(duì)自然世界和社會(huì)影響的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)技術(shù)使用的倫理、公平與責(zé)任的認(rèn)識(shí)；二是設(shè)計(jì)和系統(tǒng)，包括對(duì)技術(shù)本質(zhì)的理解、工程設(shè)計(jì)、系統(tǒng)思維，以及維護(hù)和故障排除；三是信息和通信技術(shù)，包括構(gòu)建并交流觀點(diǎn)與解決方案、信息研究與問(wèn)題調(diào)查、對(duì)觀點(diǎn)和信息的認(rèn)識(shí)，以及數(shù)字化工具的選擇和使用[4]。

4.數(shù)學(xué)素養(yǎng)。2012年，在國(guó)際學(xué)生評(píng)估項(xiàng)目（PISA）數(shù)學(xué)素養(yǎng)測(cè)試的評(píng)價(jià)框架中，將具備數(shù)學(xué)素養(yǎng)描述為個(gè)人在各種情境中運(yùn)用、表達(dá)和解釋數(shù)學(xué)的能力。具體包括：數(shù)學(xué)推理，運(yùn)用數(shù)學(xué)概念、過(guò)程、事實(shí)和工具來(lái)描述、解釋和預(yù)測(cè)現(xiàn)象；認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)在世界中的作用，并作為一個(gè)具有建設(shè)性的、關(guān)心社會(huì)和反思性的公民，做出有關(guān)數(shù)學(xué)的判斷與決策。其中，核心素養(yǎng)包括邏輯推理與論證、問(wèn)題解決、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)表達(dá)、運(yùn)用符號(hào)和工具、交流[5]。

（二）STEM素養(yǎng)：整合

STEM素養(yǎng)作為STEM教育的基本目標(biāo)， 國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直以來(lái)都在積極地探索其內(nèi)容構(gòu)成。

將STEM素養(yǎng)視為一個(gè)整體性概念，以整合的視角來(lái)分析STEM素養(yǎng)的內(nèi)容構(gòu)成，比較有代表性的是美國(guó)科學(xué)教育專家拜比（Rodger W. Bybee，2013）

[6]。他認(rèn)為，STEM素養(yǎng)包括概念理解、過(guò)程性技能，以及解決與STEM相關(guān)的個(gè)人、社會(huì)乃至全球問(wèn)題的能力。具體分為：一是分辨生活情境中的問(wèn)題，解釋自然和人造世界，對(duì)基于證據(jù)的STEM相關(guān)問(wèn)題的結(jié)論；二是從知識(shí)、探究和設(shè)計(jì)的角度理解STEM學(xué)科的特點(diǎn)；三是意識(shí)到STEM學(xué)科對(duì)物質(zhì)、精神、文化環(huán)境的影響；四是愿意參加與STEM相關(guān)的事務(wù)，作為一個(gè)有建設(shè)性思維、關(guān)心社會(huì)的、有反思性的公民，具備關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的觀念。

2012年，美國(guó)學(xué)者佐羅門（Zollman）

[7]在布魯姆教育目標(biāo)分類理論的基礎(chǔ)上，將STEM素養(yǎng)的構(gòu)成分為3個(gè)層次：第一層次是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)以及其他相關(guān)領(lǐng)域的素養(yǎng)；第二層次是認(rèn)知、情感和動(dòng)作、技能等學(xué)習(xí)領(lǐng)域；第三層次是個(gè)人、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)需求。他認(rèn)為，STEM素養(yǎng)不應(yīng)該被視為內(nèi)容領(lǐng)域，而應(yīng)當(dāng)將其作為一種獲得更深層次學(xué)習(xí)的方式（包含技能、能力、事實(shí)性知識(shí)、程序、概念和元認(rèn)知能力），由“l(fā)earning for STEM literacy”向“using STEM literacy for learning”轉(zhuǎn)變。

整合性STEM教育關(guān)注科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)各門學(xué)科內(nèi)容的整合，重視讓學(xué)生能夠融合STEM學(xué)科知識(shí)與技能，并用其解決實(shí)際問(wèn)題、探究真實(shí)世界。以培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)作為STEM教育的首要目標(biāo)，基于跨學(xué)科的、整合性的STEM素養(yǎng)的理念來(lái)發(fā)展STEM教育。

三、科學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀與問(wèn)題

（一）科學(xué)教學(xué)研究

目前，科學(xué)教育領(lǐng)域?qū)TEM教育的解讀和應(yīng)用分化在宏觀的教育愿景與微觀的零散化教學(xué)實(shí)踐的兩極，缺乏對(duì)科學(xué)課程與教學(xué)基于STEM素養(yǎng)的研究與關(guān)照。

基于STEM理念的個(gè)別化科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究，涉及信息技術(shù)教育、科學(xué)、化學(xué)、生物、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。分析其內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，研究主要停留在經(jīng)驗(yàn)式的摸索與總結(jié)上，缺乏對(duì)科學(xué)課程與教學(xué)進(jìn)行的基于STEM素養(yǎng)的深入的價(jià)值追訴和探尋，缺乏來(lái)自學(xué)生的基于實(shí)證的STEM教學(xué)效果評(píng)價(jià)。目前，針對(duì)STEM教學(xué)研究，不論是策略、方法還是模式，都缺乏基于證據(jù)的STEM學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)，多是教師經(jīng)驗(yàn)性的教學(xué)感受。

（二）科學(xué)教學(xué)實(shí)踐

科學(xué)教學(xué)實(shí)踐的誤區(qū)主要存在于：一是不將學(xué)科知識(shí)作為教學(xué)目標(biāo)，將STEM的實(shí)踐取向與知識(shí)學(xué)習(xí)對(duì)立起來(lái)；過(guò)分強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)，而忽視深度體驗(yàn)，使得科學(xué)學(xué)習(xí)流于淺表學(xué)習(xí)。二是肢解的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)與整合的STEM教育觀不相匹配。目前，除了參照PISA和TIMSS測(cè)試結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的數(shù)學(xué)、科學(xué)表現(xiàn)作為STEM學(xué)業(yè)結(jié)果外，大多都是從孤立學(xué)科的角度來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果。

按照古德萊德的課程層次理論，目前STEM課程所處的層次主要是“運(yùn)作”的課程和“經(jīng)驗(yàn)”的課程，在教師理解和實(shí)踐的層次、在學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的層次上可以有所作為?；赟TEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)不是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的拼湊堆砌及對(duì)STEM教育觀混淆和模糊的使用，而是一種跨學(xué)科整合的教學(xué)方法，同時(shí)并不妨礙將自身的學(xué)科定位作為基點(diǎn)?？茖W(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4門學(xué)科之間應(yīng)該像齒輪擬合模型一樣相互咬合，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)，共同完成任務(wù)[8]。

四、基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)重構(gòu)

基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教育需要最終落實(shí)到具體的教學(xué)實(shí)踐層面，展開(kāi)科學(xué)教學(xué)的重構(gòu)。重構(gòu)并不是顛覆，而是以STEM素養(yǎng)為基準(zhǔn)，在科學(xué)教育新的范式中，從跨學(xué)科整合的機(jī)制出發(fā)，改善當(dāng)下的科學(xué)教學(xué)。

（一）科學(xué)教學(xué)理念的重構(gòu)

科學(xué)教育的價(jià)值觀有兩大主流：一是源于古希臘的人文主義科學(xué)教育價(jià)值觀；二是源于現(xiàn)代科學(xué)的實(shí)用主義、功利主義科學(xué)教育價(jià)值觀。STEM素養(yǎng)超越傳統(tǒng)學(xué)科的界限，成為面向全體學(xué)生的古希臘派代亞（paideia）式的教育理想。

基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)試圖實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的整合，打破原來(lái)各個(gè)學(xué)科分科教學(xué)的邊界，運(yùn)用探究式、跨學(xué)科的話題來(lái)促進(jìn)科學(xué)課程教學(xué)的進(jìn)展。同時(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的生活世界和學(xué)科世界融合，把他們學(xué)到的學(xué)科思維、概念和認(rèn)識(shí)世界的方式方法與生活實(shí)踐相結(jié)合，為其提供嚴(yán)密的、相關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的途徑就是教與學(xué)方式的變革。所有知識(shí)都是在學(xué)生積極主動(dòng)、探究式地解決問(wèn)題的過(guò)程中構(gòu)建起來(lái)的，而這樣一種學(xué)習(xí)方式本身就是社會(huì)性的，是在互動(dòng)過(guò)程中趨于完整的。

（二）科學(xué)教學(xué)目標(biāo)的重構(gòu)

培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)需要發(fā)展一系列知識(shí)態(tài)度和技能，而對(duì)于這些知識(shí)態(tài)度和技能的具體界定和闡釋都是科學(xué)教學(xué)的一項(xiàng)挑戰(zhàn)?；赟TEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)目標(biāo)追求在于：

1.關(guān)注融合。結(jié)合各門STEM學(xué)科讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)概念間的聯(lián)系，通過(guò)提供適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)他們科學(xué)探究和工程設(shè)計(jì)等認(rèn)知過(guò)程的能力。

2.建立聯(lián)結(jié)。幫助學(xué)生在STEM知識(shí)應(yīng)用中尋找到多樣化的問(wèn)題解決方式，提升他們解決非常規(guī)問(wèn)題的能力。

3.應(yīng)對(duì)復(fù)雜性。科學(xué)教育不僅要為學(xué)生的職業(yè)能力做好準(zhǔn)備，更重要的是使他們成為全球化社會(huì)中的合格公民，使他們能夠分析情境，辯證性地思考和解決問(wèn)題，從而應(yīng)對(duì)全球化和復(fù)雜性。

4.提供挑戰(zhàn)?？茖W(xué)學(xué)習(xí)的項(xiàng)目、任務(wù)和活動(dòng)能保持學(xué)生的興趣，并對(duì)他們的理解能力提出挑戰(zhàn)，幫助其發(fā)展適應(yīng)性能力。

（三）科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)

統(tǒng)整生活世界與科學(xué)世界，基于學(xué)科核心觀念、跨學(xué)科的大概念選擇教學(xué)內(nèi)容是科學(xué)教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)的方向。在STEM素養(yǎng)視域中，科學(xué)教學(xué)內(nèi)容的選擇呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：一是綜合性。系統(tǒng)地融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)和技能，使學(xué)生在STEM整體中獲得對(duì)科學(xué)個(gè)體的深入理解，而后延伸至對(duì)STEM學(xué)科的理解。二是實(shí)踐性。在綜合性的基礎(chǔ)上，要具有一定的實(shí)踐性，更多地涉及體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)結(jié)合工程概念的探究性、設(shè)計(jì)性實(shí)踐問(wèn)題。三是趣味性?；貧w學(xué)生為主體的生活世界，將科學(xué)知識(shí)中貼近生活實(shí)際的趣味性問(wèn)題設(shè)計(jì)為教學(xué)中的實(shí)例內(nèi)容。四是動(dòng)態(tài)性。關(guān)注STEM領(lǐng)域的新發(fā)展，不斷更迭的動(dòng)態(tài)性內(nèi)容可以為學(xué)生提供理解科學(xué)的綜合性背景。

（四）科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)的重構(gòu)

基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)以整合為其根本特征。整合體現(xiàn)在3個(gè)層面：一是多學(xué)科整合（multidisciplinary），指多門STEM學(xué)科的教學(xué)相協(xié)調(diào)，以強(qiáng)調(diào)相互間的聯(lián)系；二是學(xué)科間整合（interdisciplinary），指兩門以上的學(xué)科間相互支持；三是跨學(xué)科整合（transdisciplinary），指基于綜合情境開(kāi)展的項(xiàng)目（或問(wèn)題）學(xué)習(xí)。整合也體現(xiàn)在維度上，主要分為：一是內(nèi)容整合，指在一個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容中關(guān)注不同STEM學(xué)科間的整合；二是情境整合，指在幾門STEM學(xué)科的綜合情境中，關(guān)注某一門STEM學(xué)科的知識(shí)與能力[9]。

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（project-based learning）和6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式（Learning by DeSIGNTM Model）是整合性STEM中適用的教學(xué)模式，為基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)新模式提供了啟發(fā)。

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)運(yùn)用真實(shí)情境的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)方法，旨在帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入真實(shí)環(huán)境，為他們提供開(kāi)放性的問(wèn)題或項(xiàng)目，從一個(gè)清楚的、特定的問(wèn)題或許多問(wèn)題開(kāi)始，要求學(xué)生通過(guò)問(wèn)題解決并完成項(xiàng)目，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出最終產(chǎn)品（或作品）。

6E設(shè)計(jì)型學(xué)習(xí)模式是以工程設(shè)計(jì)為主軸的STEM學(xué)習(xí)模式[10]，包括參與（Engage）、探索（explore）、解釋（explain）、工程（engineer）、深化（Enrich）和評(píng)價(jià)（Evaluate）6個(gè)階段，旨在激發(fā)學(xué)生的興趣和動(dòng)機(jī)，開(kāi)展基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，建立學(xué)科之間的聯(lián)系，給學(xué)生提供反思和精細(xì)化所學(xué)知識(shí)、將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中的機(jī)會(huì)，促進(jìn)知識(shí)和技能的遷移，并及時(shí)地對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（五）科學(xué)教學(xué)空間的重構(gòu)

STEM教育所涵蓋的情境絕非僅限于課堂，非正式教育中的STEM教育越來(lái)越受到關(guān)注。STEM教育突破了正式教育在時(shí)間和空間上的局限，更多社會(huì)資源的加入讓它的形式更具多樣化。

非正式學(xué)習(xí)作為科學(xué)教學(xué)的重要途徑，有利于引發(fā)認(rèn)識(shí)沖突，促進(jìn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)，并提供社會(huì)互動(dòng)機(jī)會(huì)，為發(fā)展學(xué)生的科學(xué)應(yīng)用能力提供平臺(tái)。教學(xué)空間上的拓展與互動(dòng)帶來(lái)的是科學(xué)教學(xué)場(chǎng)所、形式、結(jié)構(gòu)、參與主體和評(píng)價(jià)的重構(gòu)，以活動(dòng)和體驗(yàn)為載體來(lái)教授和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐知識(shí)與技能，讓他們?cè)谄渲袚碛蟹稿e(cuò)和從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)的自由，構(gòu)建更為開(kāi)放、包容和強(qiáng)參與度的科學(xué)學(xué)習(xí)生態(tài)體系。

（六）科學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)的重構(gòu)

基于STEM素養(yǎng)的科學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)要以改進(jìn)科學(xué)教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生STEM素養(yǎng)發(fā)展為根本目的。

1.重視對(duì)科學(xué)探究和工程設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)價(jià)。在整合性的科學(xué)課程中，科學(xué)探究、工程設(shè)計(jì)是學(xué)生獲得創(chuàng)新和實(shí)踐能力的重要過(guò)程，因此要重視對(duì)這部分內(nèi)容的評(píng)價(jià)。如，對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理、評(píng)估設(shè)計(jì)的優(yōu)劣、對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化等，并關(guān)注學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的過(guò)程，關(guān)注他們?cè)谶^(guò)程中的努力。

2.注重評(píng)價(jià)的激勵(lì)和教育功能。在STEM素養(yǎng)視域下，科學(xué)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該關(guān)注學(xué)生的科學(xué)情感體驗(yàn)， 以核心素養(yǎng)發(fā)展為導(dǎo)向，運(yùn)用整合共生的評(píng)價(jià)方式，保護(hù)、寬容、激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)；發(fā)揮評(píng)價(jià)的激勵(lì)功能，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生積極地參與科學(xué)學(xué)習(xí)乃至STEM學(xué)習(xí)，為他們未來(lái)走進(jìn)STEM領(lǐng)域工作和生活打下良好的基礎(chǔ)。

學(xué)生是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主體，在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中也應(yīng)該體現(xiàn)其主體性?？茖W(xué)課堂中，可以將教師評(píng)價(jià)、同伴互評(píng)和學(xué)生自評(píng)有機(jī)融合，發(fā)揮評(píng)價(jià)的教育功能。學(xué)生在對(duì)自己參與的科學(xué)學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的過(guò)程中，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身的學(xué)習(xí)需求并調(diào)整學(xué)習(xí)策略。同時(shí)，這也是一種有益的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)評(píng)價(jià)體驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生形成積極的自我效能感和客觀地評(píng)判事物的能力。

五、思考

（一）STEM素養(yǎng)與學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)系

科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有各自的學(xué)科核心素養(yǎng)，但在作為STEM素養(yǎng)表現(xiàn)時(shí)，卻是相互交織、整合、重疊的，就像相互咬合的齒輪共同推動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，相互聯(lián)系、相互促進(jìn)。學(xué)科核心素養(yǎng)立足于學(xué)科，但整合于學(xué)生的STEM素養(yǎng)發(fā)展，不能割裂、肢解。因此也要在教和學(xué)評(píng)價(jià)中整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)整合性STEM教育觀。

（二）科學(xué)教育中引入科學(xué)本質(zhì)觀教育

學(xué)科學(xué)、做科學(xué)、理解科學(xué)，是科學(xué)教學(xué)范式“科學(xué)探究→科學(xué)實(shí)踐→理解科學(xué)本質(zhì)觀”的價(jià)值追求的發(fā)展。在科學(xué)教學(xué)中凸顯科學(xué)本質(zhì)，可以防止科學(xué)教學(xué)對(duì)人的異化，闡釋和守護(hù)科學(xué)的應(yīng)有之義。

（三）認(rèn)識(shí)STEM教育的功利主義動(dòng)因

STEM 最初是作為一種以制造產(chǎn)品為特征的教育愿景（vision）提出的，意味著可以把這種“制造產(chǎn)品”的實(shí)用策略推廣于一切學(xué)科之中[11]。STEM 的功利主義教育哲學(xué)觀是值得深入反思的，要警惕其對(duì)整個(gè)教育體系的影響，將功利主義框架轉(zhuǎn)化為知識(shí)創(chuàng)造框架，追尋 STEM 的知識(shí)價(jià)值和教育內(nèi)在價(jià)值。

（四）指向STEM素養(yǎng)培養(yǎng)要求的教師專業(yè)發(fā)展支持

在教師專業(yè)發(fā)展培訓(xùn)項(xiàng)目中，為教師提供STEM教學(xué)策略的幫助與支持，建立STEM教師實(shí)踐共同體，讓他們理解STEM素養(yǎng)的意義、對(duì)教與學(xué)的影響及對(duì)學(xué)生發(fā)展的影響，自覺(jué)地改變科學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，思考、研究與實(shí)踐如何打破科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間的壁壘，做到融會(huì)貫通，引導(dǎo)學(xué)生用STEM的方法來(lái)解決問(wèn)題[12]。

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（責(zé)任編輯：申寅子）