廣東實(shí)驗中學(xué)：基于項目式學(xué)習(xí)的高中STEM校本課程實(shí)施策略

全漢炎 胡正勇 王劍 周嘉 石樂義 曾斌

“十一五”期間，廣東實(shí)驗中學(xué)開始鍛造科技教育特色;“十二五”以來，學(xué)?？萍冀逃呦騼?nèi)涵化發(fā)展，課程體系借STEM框架提升，教與學(xué)借PBL（項目式學(xué)習(xí)）轉(zhuǎn)型，課程資源多元化挖掘，課程時空多維性展開，教師課程研發(fā)與實(shí)施的積極性和創(chuàng)造力得到極大激發(fā)。

以“目標(biāo)一過程模式”為課程指導(dǎo)理論，以“三雙制”為資源拓展機(jī)制，基于項目式學(xué)習(xí)的“六階段”“三課型”，推動STEM校本課程建設(shè)不斷走向規(guī)范化和科學(xué)化，培育出一批又一批“掌握扎實(shí)的科學(xué)知識，掌握科研和工程的基本方法，具有較強(qiáng)科學(xué)精神、學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和責(zé)任擔(dān)當(dāng)品質(zhì)”的中學(xué)拔尖科技人才。

STEM課程與項目式學(xué)習(xí)

STEM（Science，Technology，Engineering，and Math）課程與傳統(tǒng)分科課程的本質(zhì)差異在于：（1）STEM并非簡單疊加科學(xué)技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，而是強(qiáng)調(diào)將它們的知識內(nèi)容加以融合，形成整體;（2）不僅包括科技知識的掌握，還特別關(guān)注培養(yǎng)批判精神、實(shí)踐能力、想象力和創(chuàng)造力，以促進(jìn)學(xué)生形成良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新素養(yǎng);（3）學(xué)習(xí)方式以項目式學(xué)習(xí)、問題探究法、任務(wù)驅(qū)動法為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要在真實(shí)的任務(wù)中進(jìn)行學(xué)習(xí)。

而項目式學(xué)習(xí)（Pmiect-Based Learning，即PBL）是一種系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，它圍繞真實(shí)的問題展開，并且要求學(xué)生精心設(shè)計產(chǎn)品或研究方案以解決問題，讓學(xué)生在這個過程中學(xué)習(xí)知識和技能。PBL同時也是“Problera-Based Learning”（基于問題的學(xué)習(xí)或問題式學(xué)習(xí)）的縮寫?！绊椖渴綄W(xué)習(xí)”以問題為起點(diǎn)，以解決問題為目標(biāo)，但同時強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)中要含有“設(shè)計、制作、實(shí)驗”等工程學(xué)要素，強(qiáng)調(diào)以“項目”的完成為學(xué)習(xí)成果，更符合STEM課程強(qiáng)調(diào)“動手實(shí)踐”和“工程設(shè)計”的特征。

課程指導(dǎo)理論：“目標(biāo)一過程模式”

“目標(biāo)一過程模式”是學(xué)校STEM校本課程研發(fā)與實(shí)施的指導(dǎo)性理論，既保障了課程實(shí)施符合學(xué)校STEM教育培養(yǎng)目標(biāo)，又實(shí)現(xiàn)了校長、教師和學(xué)生的主體角色轉(zhuǎn)換，充分解放創(chuàng)造性。

“目標(biāo)模式”包含四個步驟：（1）確定目標(biāo);（2）選擇經(jīng)驗;（3）組織經(jīng)驗;（4）評價結(jié)果。20世紀(jì)70年代以來，英國學(xué)者斯騰豪斯（L Stenhouse）提出的過程模式及美國學(xué)者施瓦布（J.J.Schwab）提出的實(shí)踐模式，為校本課程的興起和發(fā)展奠定了重要的思想基礎(chǔ)。

在選擇STEM校本課程研發(fā)的指導(dǎo)理論時，學(xué)校結(jié)合育人目標(biāo)和課程已有特點(diǎn)，主要選擇斯騰豪斯的過程模式。我們認(rèn)為，校本課程的研發(fā)有必要做到規(guī)范與個性相結(jié)合?！耙?guī)范”，一是要遵守課程開發(fā)的基本流程，根據(jù)目標(biāo)模式中的四個步驟，保障課程開發(fā)具有基本的科學(xué)性;二是要使每門課程都指向?qū)W校總體的STEM課程育人目標(biāo)。過程模式主張“個性”，關(guān)注教育過程，讓教師成為研究者，讓學(xué)生成為創(chuàng)造者，讓課程與教學(xué)不斷在過程中發(fā)展。

斯騰豪斯認(rèn)為，目標(biāo)模式不以對課堂教學(xué)的經(jīng)驗研究為依據(jù)，外在于中小學(xué)校的課程編制者所擬定的目標(biāo)，可能無法呼應(yīng)充滿差異性的教師、學(xué)生和教學(xué)過程。

但在學(xué)校的STEM校本課程研發(fā)與實(shí)施中，編制者與執(zhí)行者是同一個主體，因此完全可以消解以上弊端，實(shí)現(xiàn)以“目標(biāo)模式”為課程體系整體設(shè)計和評估的基礎(chǔ)，以過程模式來指引課程的具體設(shè)計和教學(xué)的具體展開。同時，“目標(biāo)一過程模式”也符合STEM教與學(xué)“明確的目標(biāo)、開放的過程”這一特性。

就這樣，在創(chuàng)用“目標(biāo)一過程模式”的過程中，學(xué)校確立了“目標(biāo)導(dǎo)向”“過程創(chuàng)生”和“評價促優(yōu)”三個基本原則?！澳繕?biāo)導(dǎo)向”和“評價促優(yōu)”保證了教師課程研發(fā)與實(shí)施的規(guī)范性，而“過程創(chuàng)生”則實(shí)現(xiàn)了教師的角色轉(zhuǎn)換，極大地張揚(yáng)了教師的主體性，激發(fā)了他們創(chuàng)生課程和知識的積極性和創(chuàng)造力，促進(jìn)課程不斷走向科學(xué)和豐富。

學(xué)校要求，每門課程要有明確的培養(yǎng)目標(biāo)、課程綱要、課程實(shí)施方案，鼓勵教師研編課程讀本，同時強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計和教學(xué)過程的開放性、生成性，學(xué)習(xí)資源的多樣性、豐富性，強(qiáng)調(diào)以過程性評價和表現(xiàn)性評價為主，最終的評價對象主要是學(xué)生小組合作所完成的設(shè)計方案或產(chǎn)品。

“六階段、三課型”的項目式教與學(xué)

在“目標(biāo)一過程模式”的課程指導(dǎo)理論下，結(jié)合STEM課程的“知識跨學(xué)科整合化運(yùn)用、注重動手實(shí)踐和高階思維培養(yǎng)”特征，以及項目式學(xué)習(xí)的“發(fā)現(xiàn)問題、形成項目——設(shè)計項目實(shí)施方案——產(chǎn)出成果、解決問題”的基本環(huán)節(jié)，學(xué)?；赟TEM校本課程實(shí)踐經(jīng)驗，總結(jié)出“六階段、三課型”的項目式教與學(xué)模式，在校內(nèi)外予以推廣。其中，項目式學(xué)習(xí)的“六階段”包括知識準(zhǔn)備階段、選項階段、定項階段、研究階段、結(jié)項階段、知識提升階段。從師生作用的維度來劃分，又可以大體劃分為教學(xué)的三種課型：教師主導(dǎo)課型、學(xué)生主導(dǎo)課型之小組活動課、學(xué)生主導(dǎo)課型之班級交流課。

在“六階段”模式的項目式學(xué)習(xí)中，知識學(xué)習(xí)、科研和工程基本方法的學(xué)習(xí)貫穿始終。項目成為了知識學(xué)習(xí)和知識運(yùn)用的載體，同時也是科研和工程基本方法學(xué)習(xí)和運(yùn)用的載體，這符合高中生的“學(xué)生”身份。

知識學(xué)習(xí)有教師講授和學(xué)生自主學(xué)習(xí)兩種方式，而基本科研方法的教學(xué)采用的是案例教學(xué)和做中學(xué)。STEM課程的跨學(xué)科性，決定了在項目研究和實(shí)施過程中需要補(bǔ)充相關(guān)知識，而非僅僅局限于學(xué)生已有的知識。

以學(xué)?！八萍肌闭n程的項目式學(xué)習(xí)為例：

在知識準(zhǔn)備階段，以教師主導(dǎo)課為主。教師向?qū)W生介紹水科技項目的目的、意義、研發(fā)過程，同時需要學(xué)生自主獲取環(huán)境科學(xué)相關(guān)的科學(xué)知識和監(jiān)測儀器設(shè)備操作等知識。

在選項階段，首先通過教師主導(dǎo)課教會學(xué)生如何關(guān)注身邊的節(jié)水、凈水、用水等問題，并教授“從問題到課題”的方法;然后通過學(xué)生小組活動課讓學(xué)生走出校園，進(jìn)入社區(qū)、公園、農(nóng)田去尋找“水問題”，通過小組研討形成課題靈感;最后通過班級交流課，讓專家、教師和學(xué)生為各選題做點(diǎn)評、提建議。

在定項階段，進(jìn)一步細(xì)化項目選題，制定符合高中生實(shí)際的研究項目并設(shè)計研究方案，該階段主要采用教師主導(dǎo)課和學(xué)生小組活動課。

在研究階段初期，學(xué)生對項目充滿好奇、干勁滿滿，這時以學(xué)生小組活動課為主;隨著研究的深入，項目進(jìn)入瓶頸，需要有更多水科學(xué)方面的知識以及一些工程技術(shù)來支撐，這時會有教師（校內(nèi)外不同學(xué)科的導(dǎo)師）主導(dǎo)課來教授水科學(xué)方面的相關(guān)知識，高校和研究所的在讀研究生還會向各項目組分享科學(xué)實(shí)驗方法、工程設(shè)計、產(chǎn)品制作、檢測等經(jīng)驗，學(xué)生小組活動課則以研討、調(diào)整、改進(jìn)實(shí)施方案為主，同時收集、統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)，設(shè)計、制作、驗證項目產(chǎn)品。

在結(jié)項階段，小組撰寫研究報告，學(xué)生主持班級交流課。

在知識提升階段，優(yōu)秀項目將獲得參加全國中學(xué)生水科技競賽、斯德哥爾摩青少年水獎、德國紐倫堡國際發(fā)明展等多項比賽和交流的機(jī)會。這些活動能促進(jìn)學(xué)生反思、總結(jié)，學(xué)習(xí)其他參賽項目的設(shè)計創(chuàng)意和制作方法，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探索水科技領(lǐng)域的強(qiáng)烈動機(jī)。

資源拓展：“三雙制”的實(shí)施機(jī)制

許多學(xué)校在STEM課程的實(shí)施過程中，都會遇到師資和場地設(shè)備不足的困難。師資不足不僅僅體現(xiàn)在人數(shù)的不足，更體現(xiàn)在教師知識結(jié)構(gòu)（以單學(xué)科為主）難以滿足STEM課程的跨學(xué)科整合性特征。

為了克服這些困難，學(xué)校發(fā)展出“雙導(dǎo)師”“雙基地”的STEM校本課程實(shí)施機(jī)制，先后與中山大學(xué)、華南理工大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)的多個學(xué)院和中科院廣州分院的多個研究所簽訂了共建“拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)合作基地”協(xié)議。高水平專業(yè)人才紛紛走進(jìn)學(xué)校，擔(dān)任一個或多個學(xué)生小組的導(dǎo)師，與校內(nèi)導(dǎo)師合作，共同指導(dǎo)各小組開展六個階段的學(xué)習(xí)。

“雙導(dǎo)師、雙基地”實(shí)施兩個學(xué)年后我們又發(fā)現(xiàn)，讓學(xué)生“走進(jìn)大學(xué)實(shí)驗室”僅靠周末和寒暑假是不夠的。因此，從2014學(xué)年開始，學(xué)校STEM校本課程啟用“雙學(xué)段”制：打破傳統(tǒng)的學(xué)期排課模式，實(shí)行“大學(xué)段+小學(xué)程”。

“小學(xué)程”指在每學(xué)期的中段考試以及期末考試之后、寒暑假之前，各切分出3-5天開設(shè)全天候的“走進(jìn)大學(xué)實(shí)驗室”?！按髮W(xué)段”指除“小學(xué)程”之外的常規(guī)教學(xué)時間里，高一和高二年級“拔尖科學(xué)人才培養(yǎng)”實(shí)驗班的學(xué)生在周一和周三下午兩個時間段選修STEM課程。

“小學(xué)程”增加了學(xué)生去校外實(shí)驗室的次數(shù)，并使得學(xué)生有機(jī)會投入到“浸入式”學(xué)習(xí)中，有效地拓展了時間資源。學(xué)校STEM校本課程的“三雙制”，保障了課程能夠達(dá)到“成熟”的水平。

我們還采用了“多學(xué)科教師集體備課”和“雙師課堂”，雙師課堂是指由不同學(xué)科的兩位教師，采用“主講教師+小組指導(dǎo)教師”形式同上一節(jié)課。如果是學(xué)生的匯報課，還會盡可能安排多位不同學(xué)科的教師在場。當(dāng)然，“多學(xué)科教師集體備課”和“雙師課堂”的前提是有形成多學(xué)科教師加入的“課程共同體”。

例如，“新能源之氫能源小車制作”備課，由化學(xué)、物理、自動化專業(yè)的3名教師參與，化學(xué)教師從化學(xué)的角度設(shè)計氫能源的上課內(nèi)容，物理教師從受力分析方面設(shè)計氫能源小車的授課內(nèi)容，自動化專業(yè)教師從氫能源小車的電路方面設(shè)計授課內(nèi)容，3位教師獨(dú)立備課后再集體備課，整合成涵括化學(xué)、物理、電子3門學(xué)科的課程設(shè)計。上課時采用雙師合作，主講教師負(fù)責(zé)課程的講授，小組指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)小組活動開展的引導(dǎo)，兩位教師共同承擔(dān)評估學(xué)生活動的任務(wù)。2018年，“多學(xué)科教師集體備課”的課程實(shí)施機(jī)制還推廣到了學(xué)校理工科國家必修課程的“STEM化專題教學(xué)”課改行動中。

盡管取得了以上多種階段性成果，目前中學(xué)STEM教育快速發(fā)展還面臨以下障礙：首先是教師的單學(xué)科知識背景，以及教師本身接受的傳統(tǒng)教育模式;二是專用教室與專用設(shè)備的不足，盡管與高校和科研院所合作，但滿足不了學(xué)生的日常學(xué)習(xí)與實(shí)踐需求;三是智慧校園建設(shè)緩慢，課程信息化程度不高，師生沒有充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源和信息化手段，沒有積極參與到網(wǎng)絡(luò)化資源建設(shè)與交互的進(jìn)程中;四是在STEM課程質(zhì)量和學(xué)業(yè)發(fā)展的評估方面，仍需要向先行國家學(xué)習(xí)，向質(zhì)性評估與量化評估相結(jié)合、過程性評估與終結(jié)性評價相結(jié)合發(fā)展。

（作者單位系廣東實(shí)驗中學(xué)）

責(zé)任編輯 施久銘 魏倩