STEM教育，從探索走向?qū)嵺`

摘要：近年來，“STEM教育”成為教育領(lǐng)域的熱詞。這一現(xiàn)象主要的驅(qū)動力源于國內(nèi)教育發(fā)展對于學生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力以及為了培養(yǎng)素養(yǎng)和能力而倡導的“以學習為中心”的課堂的關(guān)注。STEM教育讓課堂“以學習為中心”成為可能，讓學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)在課堂落地成為可能，因而受到格外的關(guān)注和研究。STEM教育方式正逐漸展現(xiàn)出自己相對于傳統(tǒng)分科教學方式的優(yōu)越性：項目主題有趣、有用，能保持學習驅(qū)動力;延展時空疆域，讓個性化學習成為可能;突破學科壁壘，為項目需要而學習;任務更復雜，指向合作學習;作品多樣化、獨創(chuàng)性，在迭代中優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：STEM課例項目迭代

近年來，“STEM教育”成為教育領(lǐng)域的熱詞。這一現(xiàn)象主要的驅(qū)動力源于國內(nèi)教育發(fā)展對于學生核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力以及為了培養(yǎng)素養(yǎng)和能力而倡導的“以學習為中心”的課堂的關(guān)注。STEM教育讓課堂“以學習為中心”成為可能，讓學生核心素養(yǎng)關(guān)鍵能力的培養(yǎng)在課堂落地成為可能，因而受到格外的關(guān)注和研究。

STEM教育方式正逐漸展現(xiàn)出其相對于傳統(tǒng)分科教學方式的優(yōu)越性，因此也被寫入了《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》：“倡導跨學科學習方式。科學（science）、技術(shù)（technology）、工程（engineering）與數(shù)學（mathematics），即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學有機地融為一體，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?！边@標志著STEM教育正在從探索走向?qū)嵺`，應成為全體科學教師及其他學科教師需要認真貫徹和落實的任務。此外，新一輪的課標修訂還強調(diào)科學探究與科學實踐的有機結(jié)合與循環(huán)迭代，STEM教育因為注重工程技術(shù)領(lǐng)域的融合而十分契合這一需求。

《爆破摩天大樓》《摩爾斯電碼》兩則STEM教育課例都是由學校一線教師根據(jù)STEM教育理念，自主開發(fā)、設計實施的。從專業(yè)的角度來看，它們都還有瑕疵，難以盡善盡美。但從案例的設計以及教學實錄來看，還是體現(xiàn)了不少STEM教育應有的特質(zhì)與樣態(tài)的，值得在更為廣泛的STEM教育實踐中借鑒與彰顯。

一、項目主題有用、有趣，能保持學習驅(qū)動力

STEM教育課例一般是從發(fā)布一個要求明確的任務或解決一個具有挑戰(zhàn)性的問題開始的，在此基礎(chǔ)上由學生個體或團隊開展持續(xù)性的探究。那么，要讓學生保持持久的學習動力，所選擇的項目任務或問題，要么基于學生生活實際，使學生通過學習能夠解決或滿足生活中的實際困難或需求;要么新奇、有趣，能夠最大限度地激發(fā)學生的好奇心。

《爆破摩天大樓》課例中，貫穿始終的項目是用規(guī)定的材料搭建一座大樓并實施爆破，具體表述為：（1）在“15厘米×15厘米”的區(qū)域內(nèi)，用50根長和寬都是1.5厘米、高是8厘米的長方形木條，搭建一座不低于60厘米的大樓。（2）用一根棉線拴住大樓的某根木條，拉動棉線使大樓倒塌，實現(xiàn)爆破。無論搭建大樓還是爆破大樓，無論語言文字的表述效果還是需要實際操作的探究過程，都是學生感興趣的、充滿期待的、想要去嘗試的。

《摩爾斯電碼》的課題一公布，立刻引起了全班學生的歡呼，可見他們對于這一研究主題的感興趣程度。當獲知通過學習，他們不但可以用摩爾斯電碼進行完整的編碼、發(fā)送、接收、解碼的聯(lián)絡過程，還能自己制作一套發(fā)報系統(tǒng)，甚至編制自己的獨特密語時，學生更是熱情高漲，表現(xiàn)為在整個學習過程中，思維始終保持高度活躍的狀態(tài)。

二、延展時空疆域，讓個性化學習成為可能

傳統(tǒng)的課堂教學模式，時間相對固定，學生也很難跳出教室空間之外。而讓學生直面生活中的真問題、真項目，并給學生更多的時間和空間，讓他們面臨具體項目、問題的復雜性，允許他們有更多的選擇和取舍，迫使他們采取更多的合作和交流，知識才有可能自主建構(gòu)，思維才有可能走向深入，創(chuàng)意才有可能油然而生。

上述兩則課例中，都采用了兩個課時的教學設計。這樣，教師可以沒有時間壓力進行教學安排;學生團隊可以有較長的時間進行獨立規(guī)劃和完成學習任務，而不必按照老師的要求亦步亦趨。從課堂觀察的實際效果來看，在每課長達20分鐘的小組合作學習活動中，每一個學生都有表達自己觀點的時間和機會，小組討論時有了意見相左的爭論與最終協(xié)商的一致，項目推進過程中看到了失敗與失敗之后的討論與修改，這些都是傳統(tǒng)課堂上難得一見的。當然，如果不考慮教學展示的需要，隔一段時間后再進行第二課時的教學，讓學生可以根據(jù)項目需要去做一些自發(fā)的資料拓展和學習，應該能在第二課時中看到更多的精彩。

三、突破學科壁壘，為項目需要而學習

未來社會，學生面對的許多任務與問題都是超越單一學科內(nèi)容的。因而，在STEM教育中，應該突破學科之間的壁壘，不必刻意定性這是一節(jié)科學課還是一節(jié)其他學科的課。也就是說，STEM教育不應人為地、機械地去分解項目的學科目標，區(qū)分哪些環(huán)節(jié)是基于科學學科的、哪些環(huán)節(jié)是基于數(shù)學學科的，抑或畫蛇添足地去額外設置學習環(huán)節(jié)來補齊四大基本領(lǐng)域（科學、技術(shù)、工程、教學）的內(nèi)容。在學習過程中會涉及哪些領(lǐng)域、誰先誰后、誰重誰輕，一切都應該根據(jù)項目推進的需要，不求形式上的完整。

《爆破摩天大樓》課例中，科學、技術(shù)、工程、數(shù)學各學科要素是隨著項目的呈現(xiàn)一下子鋪呈開的，學生要高質(zhì)量地完成項目就必須考慮大樓的重心、高度，爆破引線的設置點，最終作品的數(shù)字化上傳，積分的統(tǒng)計等諸多因素，并且要處理好大樓高度與占地面積之間的矛盾。這些問題把各學科知識揉為一體，使學生的綜合能力水平自然地隨著項目的推進而水漲船高。

《摩爾斯電碼》課例中，課程的邏輯結(jié)構(gòu)不再是多點開花，而是線性推進：首先，學習并嘗試運用發(fā)報技術(shù)中的兩端——編碼與解碼;然后，探尋發(fā)報機的工作原理，并利用元件組塊的方式組裝發(fā)報機，解決發(fā)報的硬件設備需要。這樣的學習進程是環(huán)環(huán)相扣的，科學、技術(shù)、工程、數(shù)學各學科的元素也是在項目推進的過程中根據(jù)需要自然出現(xiàn)的。

四、任務更復雜，指向合作學習

目前，“小組學習”“合作學習”也都是教育領(lǐng)域的熱詞。但事實上，絕大多數(shù)的合作學習徒有其表：一是課堂時間太短，留不出足夠的時間讓學生合作學習;二是學習任務難度不夠，學生往往不需要合作就能完成。因此，更多的小組合作學習變成了觀點的分享，變成了學生就同一個問題發(fā)表各自的看法，導致同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，無法形成互補，合作學習的深度也就不夠。

達克沃斯說過：“如果知識領(lǐng)域?qū)W習者是可獲得的，它們必須以其全部復雜性呈現(xiàn)出來。當我們過于簡化了課程，我們就消除了學習者與之建立聯(lián)系的具體方面?！?STEM教育呈現(xiàn)出的就是更多的復雜性，并與之匹配地留出更多的學習時間，從而讓真正的高質(zhì)量的合作學習成為可能?！侗颇μ齑髽恰氛n例中，這種高質(zhì)量的合作體現(xiàn)得更為充分：整個第二課時，學生圍繞任務，嘗試、交流、再嘗試、再交流，每一個學生都能充分發(fā)表自己的意見，認真聆聽同伴的意見并進行整理、融合，在嘗試過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，思維在多次迭代中走向深入。而《摩爾斯電碼》第二課時中，學生的分工更加明晰，也更像專業(yè)團隊的組合：機械工程師、軟件工程師、編碼專家、解碼專家。

五、作品多樣化、獨創(chuàng)性，在迭代中優(yōu)化

在基于項目的STEM教育中，最后呈現(xiàn)的不再是有標準答案的作業(yè)，而是多樣化的、獨創(chuàng)性的作品。師生一起從作品的整體效果中來尋找亮點與不足，這是最大的精彩之處，也是工程設計中的正常思維：沒有最好，只有更好。產(chǎn)品在從1.0、2.0到n.0的多次迭代中逐步升級，不斷趨向完美，卻永遠沒有盡頭。

《爆破摩天大樓》課例中，各小組的作品造型各異、高低不同，“爆破”之后更是效果迥異——最美的未必是最高的，最高的卻又未必是最成功的，各美其美，卻又各有可以繼續(xù)完善的地方。

《摩爾斯電碼》課例中，設計的本是嚴謹?shù)墓こ虇栴}，在作品呈現(xiàn)上并不存在太多自由發(fā)揮的空間，但是最后一個任務“參照國際摩爾斯電碼表編寫自己的密語”卻成為神來之筆，激發(fā)了學生無限的想象力，也讓一節(jié)課的結(jié)束成為新研究的開始。

參考文獻：

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