STEM教育在基礎(chǔ)教育階段的探索與實(shí)踐

陳剛　巫雪琴

嘉 賓

陳剛，教育技術(shù)學(xué)博士，揚(yáng)州大學(xué)教育技術(shù)系副教授，碩士生導(dǎo)師。主要關(guān)注中小學(xué)STEM教育、創(chuàng)客教育、教育信息化等研究領(lǐng)域。主持國家社會(huì)科學(xué)基金、教育部人文社科基金、江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃等各類項(xiàng)目以及橫向課題10余項(xiàng)，在權(quán)威或核心期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇。創(chuàng)立“皮客教育”公益品牌，帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)在揚(yáng)州地區(qū)中小學(xué)校、科技博物場館、居民社區(qū)等合作單位開展創(chuàng)新性的教育實(shí)踐和科學(xué)研究，受到《中國教育報(bào)》《中國科學(xué)報(bào)》等媒體關(guān)注報(bào)道，并多次獲得共青團(tuán)中央、江蘇省教育廳、揚(yáng)州大學(xué)等單位表彰。

巫雪琴，物理教育與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教育雙本科，現(xiàn)代教育技術(shù)教育碩士，江蘇省高中信息技術(shù)特級(jí)教師、正高級(jí)教師，江蘇省“333高層次人才培養(yǎng)工程”中青年科學(xué)技術(shù)帶頭人，長三角基礎(chǔ)教育專家，鎮(zhèn)江市有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，曾獲江蘇省優(yōu)秀教育工作者、鎮(zhèn)江十佳教師、句容市勞動(dòng)模范等榮譽(yù)稱號(hào)。

具體負(fù)責(zé)“江蘇省機(jī)器人創(chuàng)新教育課程基地”“江蘇省STEM創(chuàng)新教育課程基地”兩個(gè)省級(jí)試點(diǎn)項(xiàng)目，是“江蘇省信息技術(shù)名師工作室”“鎮(zhèn)江市巫雪琴名師工作室”“句容市巫雪琴教師工作室”“句容市鄉(xiāng)村理化生骨干教師培育站”的領(lǐng)銜人。致力于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式探索、技術(shù)應(yīng)用及創(chuàng)新教育探索，主持了8個(gè)課題，撰寫了50多篇論文，研究成果分別獲得由江蘇省教育廳頒發(fā)的教育科學(xué)研究成果一等獎(jiǎng)與教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。在創(chuàng)新人才培養(yǎng)及創(chuàng)新教育探索、推廣方面做出了突出貢獻(xiàn)。

基礎(chǔ)教育階段STEM教育現(xiàn)狀

巫雪琴：從2016年開始，STEM教育開始密集地出現(xiàn)在國內(nèi)各級(jí)教育部門的文件中：2016年寫入《教育信息化“十三五”規(guī)劃》;2017年《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)STEM教育;2018年教育部頒布普通高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版），STEM教育出現(xiàn)在多個(gè)相關(guān)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中。隨著實(shí)踐探索的持續(xù)深入，STEM教育很快進(jìn)入省市教育發(fā)展規(guī)劃，江蘇省2017年也發(fā)布了《江蘇省STEM教育項(xiàng)目學(xué)校建設(shè)指導(dǎo)意見（試行）》。

與上級(jí)部門的緊鑼密鼓形成鮮明對比的是實(shí)踐層面大部分學(xué)校的“按兵不動(dòng)”。究其原因，一是“不想動(dòng)”，當(dāng)前應(yīng)試教育的大背景所催生的唯高考論讓學(xué)校層面缺乏開展STEM教育的動(dòng)力。二是“不知道如何動(dòng)”，現(xiàn)階段缺乏適合校情、學(xué)情的項(xiàng)目，也缺乏具體實(shí)施的師資，即便是國外所謂的經(jīng)典項(xiàng)目經(jīng)過了一定的本土化也是無法直接用于實(shí)施的。如此既沒有動(dòng)力也沒有抓手更沒有師資，可不就“按兵不動(dòng)”了。

在教師層面，大部分人把STEM教育與高科技緊密相連，與動(dòng)輒幾萬、幾十萬的設(shè)施設(shè)備緊密相連，認(rèn)為那只能是可望不可即的“白富美”，只能是發(fā)達(dá)地區(qū)與名校的“秀場”。而部分先行者也樂得順?biāo)浦?，把STEM教育與機(jī)器人、3D打印等創(chuàng)客課程畫等號(hào)，直接貼上STEM的標(biāo)簽，或者干脆把落腳點(diǎn)放在可以有“立竿見影”效果的各級(jí)各類賽事上，雖然面向極少數(shù)學(xué)生的賽事在推動(dòng)創(chuàng)新教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、動(dòng)手能力上也卓有成效，但顯然背離了STEM教育的初衷。

陳剛：您點(diǎn)出了當(dāng)前STEM教育開展的兩個(gè)主要障礙：一是出口問題導(dǎo)致學(xué)校開展STEM教育的動(dòng)力不足;二是對STEM教育缺乏了解導(dǎo)致困惑畏難、簡單對付的問題。STEM教育作為新生事物進(jìn)入到學(xué)校教育中，難免會(huì)遇到這樣的問題。

巫雪琴：陳教授總結(jié)得非常到位，在基礎(chǔ)教育階段目前面臨的確實(shí)就是這樣兩個(gè)大的方面的問題，出口問題的解決策略估計(jì)更需要來自上級(jí)部門，除去升學(xué)這種無法避開的因素，也可以通過綜合素質(zhì)評價(jià)、高校自主招生政策傾向等方面做一定的引導(dǎo)。而第二個(gè)方面，在實(shí)踐層面可以有更多的操作空間。當(dāng)然，我們在深入探討前還是要對STEM教育本身做進(jìn)一步梳理與審視。

如何理解STEM教育（是什么？）

陳剛：眾所周知，STEM教育起源于美國，主要是為了應(yīng)對全球科技競爭的挑戰(zhàn)。STEM分別代表科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics），其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律;技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，實(shí)現(xiàn)對自然界的控制和利用，解決社會(huì)發(fā)展過程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。生活中發(fā)生的大多數(shù)問題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識(shí)來共同解決。隨著研究的深入，美國弗吉尼亞理工大學(xué)的Yakman教授提出，應(yīng)當(dāng)增加人文（Arts），于是就又有了STEAM教育的概念。但是，從指向上看，無論STEM還是STEAM，都是強(qiáng)調(diào)要通過實(shí)際問題的研究和解決，情境化、跨學(xué)科、整合化地進(jìn)行科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)。這里就有了一個(gè)問題，如何理解STEAM在一個(gè)具體問題解決中所處的地位，或者說STEAM中各學(xué)科之間是怎樣的關(guān)系，又如何整合到一起呢？我想大概可以這樣表述：科學(xué)原理、技術(shù)手段、工程思想、人文精神、數(shù)學(xué)工具。也就是說，一個(gè)實(shí)際的科技類問題解決活動(dòng)通常都是涉及這五個(gè)方面，并且這五個(gè)方面又分別起到不同的作用。例如，浙江省溫州中學(xué)的謝作如老師指導(dǎo)過的“小雞孵化器”項(xiàng)目就是一個(gè)很好的案例。在這個(gè)案例中，學(xué)生們首先需要了解小雞孵化的環(huán)境條件、孵化過程等科學(xué)原理;然后按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的基本規(guī)范與流程進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，這就涉及了工程思想;過程中用到了發(fā)熱片、Arduino主控板、溫度濕度傳感器、攝像頭等硬件設(shè)備，再通過程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制并且把溫濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)圖表同步在校園網(wǎng)上，這就是具體的技術(shù)手段和數(shù)學(xué)工具的運(yùn)用。當(dāng)然，過程中師生間的溝通交流，方案設(shè)計(jì)中的孵化器的造型審美等可以歸類為人文精神。

巫雪琴：陳教授舉的例子很有典型性，在這個(gè)項(xiàng)目中，STEM教育的各個(gè)方面的特點(diǎn)得到了比較全面的體現(xiàn)。當(dāng)然在實(shí)際操作中，我們也不必要求所有的STEM項(xiàng)目都這么完美地涵蓋各個(gè)方面。在國外學(xué)習(xí)的時(shí)候，看到一些網(wǎng)站上的項(xiàng)目展示，醒目的位置會(huì)標(biāo)注本項(xiàng)目涉及的主要領(lǐng)域，有些標(biāo)有化學(xué)、人文、數(shù)學(xué)，有些標(biāo)有人文、數(shù)學(xué)、物理，有些標(biāo)有工程、數(shù)學(xué)……所以無論是項(xiàng)目設(shè)計(jì)還是實(shí)施過程都沒有必要面面俱到，特別在當(dāng)前的基礎(chǔ)教育階段，STEM教育還處在發(fā)展初期。如果把STEM教育塑造成技術(shù)上的“高大上”、設(shè)施上的“白富美”，估計(jì)會(huì)讓大部分學(xué)校、大部分教師望而卻步，因此需要放下“身段”，降低要求，讓更多的學(xué)校愿意嘗試，更多的教師敢于加入進(jìn)來，甚至是沒有掌握那么多技術(shù)的人文學(xué)科類的教師，讓他們在“做中學(xué)”，在探索中成長，改變當(dāng)前把STEM教育當(dāng)成理科或者是技術(shù)教師的“專利”的觀點(diǎn)。

陳剛：您說的這一點(diǎn)我非常同意，可能有時(shí)我們把STEM教育想得過于復(fù)雜了。例如，如果希望STEM項(xiàng)目完美地覆蓋各個(gè)方面，勢必會(huì)大大增加課程設(shè)計(jì)的困難，于是就出現(xiàn)很多學(xué)?！鞍幢粍?dòng)”的情況。而如果STEM活動(dòng)的選題來自真實(shí)生活，則往往就自帶了STEM屬性，如小雞孵化器，還有您帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的“DIY植物芳香油制品”“滅蚊燈的設(shè)計(jì)制作”等案例，這些案例并沒有技術(shù)的“高大上”和設(shè)備的“白富美”，但都行之有效。

巫雪琴：是的，在當(dāng)前階段，我們必須讓STEM教育更“親民”。STEM教育指向創(chuàng)新，但卻必須立足傳統(tǒng)的學(xué)科課程，希望學(xué)生在融合多學(xué)科知識(shí)解決問題的過程中，可以把學(xué)科知識(shí)學(xué)活，學(xué)透，學(xué)扎實(shí)，形成更加完善的知識(shí)體系和思維框架，讓“學(xué)以致用、用以促學(xué)”完美結(jié)合。當(dāng)然，STEM項(xiàng)目實(shí)施過程中的“學(xué)”與傳統(tǒng)的學(xué)科課程中的“學(xué)”也有很大區(qū)別，STEM項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)注點(diǎn)從標(biāo)準(zhǔn)答案轉(zhuǎn)向基于證據(jù)和推理的科學(xué)理性，在于幫助學(xué)生形成良好的科學(xué)素養(yǎng)，在于為他們將來參與科學(xué)研究和社會(huì)生活奠定基礎(chǔ)。

陳剛：是這樣，STEM教育實(shí)際上更符合現(xiàn)代科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的基本模式。Gibbons等科學(xué)哲學(xué)家已經(jīng)指出，人類知識(shí)生產(chǎn)模式正在從“近代型的學(xué)科導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“現(xiàn)代型的應(yīng)用導(dǎo)向”。近代型是以學(xué)科為基礎(chǔ)，以學(xué)術(shù)興趣為主導(dǎo)，主要在學(xué)科內(nèi)部進(jìn)行知識(shí)生產(chǎn)，而現(xiàn)代型是以應(yīng)用情境為主導(dǎo)，是面向生產(chǎn)生活中具體問題的，具有跨學(xué)科、異質(zhì)性、非線性等特征，所以也吸引了更多不同學(xué)科背景的從業(yè)者參與到共同的問題解決活動(dòng)中。從這個(gè)角度看，傳統(tǒng)的學(xué)科教育對應(yīng)著近代型知識(shí)生產(chǎn)模式，而STEM教育更符合現(xiàn)代型知識(shí)生產(chǎn)模式。

相應(yīng)地，從課程內(nèi)容的組織上看，傳統(tǒng)的學(xué)科課程主要是按照學(xué)科的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，邏輯遞進(jìn)、序列化地選擇和組織知識(shí)點(diǎn)進(jìn)而形成知識(shí)單元，再施以教學(xué)的。學(xué)生的學(xué)習(xí)就像是“上樓梯”，路線統(tǒng)一，先后有序。這可以叫做“基于學(xué)科知識(shí)”的內(nèi)容組織模式。而STEM課程則是從問題出發(fā)，學(xué)生需要綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，而且學(xué)習(xí)路徑是隨著問題解決的推進(jìn)逐步展開的。這就有點(diǎn)像登山，目標(biāo)是到達(dá)山頂，但是不同的登山者可以選擇不同的路線，并且沿途會(huì)遇到不同的風(fēng)景。這可以叫做“基于問題經(jīng)驗(yàn)”的內(nèi)容組織方式。

所以說，STEM教育更加接近學(xué)生將來實(shí)際生活中的工作模式。和學(xué)科課程相比，STEM教育也有了其獨(dú)特的價(jià)值。

實(shí)施層面難點(diǎn)問題分析與解決策略

巫雪琴：我認(rèn)為陳教授的梳理與總結(jié)對于實(shí)踐層面是有指導(dǎo)意義的。目前，在STEM教育實(shí)踐層面困惑很多，問題也很多，不但要解決學(xué)校層面的問題，還要解決教師“愿不愿”“能不能”等一系列問題。

STEM教育最理想的狀態(tài)是融入學(xué)科教學(xué)中，教師在學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施的過程中自覺滲透，但在當(dāng)前階段這是不切實(shí)際的。目前，我國基礎(chǔ)教育階段STEM教育存在比較普遍的邊緣化現(xiàn)象，行政部門雖然有意向由上而下推進(jìn)課程，但如果不納入升學(xué)系列，那么它在基礎(chǔ)教育階段尤其是在普通高中的大部分學(xué)校都會(huì)遭受“束之高閣”的境遇，難以真正實(shí)施。

陳剛：沒有和升學(xué)掛鉤，缺乏出口，這是STEM教育推進(jìn)實(shí)施的一個(gè)關(guān)鍵癥結(jié)。我在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做STEM教育實(shí)踐的過程中也遇到過這個(gè)問題，有不少家長非常看重學(xué)習(xí)STEM教育是否可以競賽獲獎(jiǎng)和有助于升學(xué)。我理解家長們的顧慮，STEM教育如果既能發(fā)展學(xué)生的科技素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，又能促進(jìn)學(xué)業(yè)成績的提升，那么就能獲得更多學(xué)生、家長、教師和學(xué)校的支持。所以，我們在實(shí)踐中采取了一個(gè)思路，參照國家規(guī)定的學(xué)科教育的課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)STEM課程。例如，我們系統(tǒng)地梳理了小學(xué)數(shù)學(xué)課程中的知識(shí)體系，從中提煉出能夠與Scratch編程相結(jié)合的知識(shí)模塊，再與一些基礎(chǔ)的科學(xué)原理相結(jié)合，引導(dǎo)孩子進(jìn)行模擬仿真類的動(dòng)畫、游戲等形式的程序設(shè)計(jì)。這樣做就把課堂上相對抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)際的問題解決中，有助于學(xué)生學(xué)業(yè)成績的提高。其實(shí)，不只是數(shù)學(xué)，還可以充分參照其他學(xué)科（如物理、化學(xué)、生物、信息技術(shù)等）課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的知識(shí)體系，選擇合適的課題進(jìn)行交叉融合，開展STEM教育的活動(dòng)設(shè)計(jì)。因?yàn)槿绻麩o所依照地進(jìn)行STEM課程設(shè)計(jì)，可能會(huì)顯得零散，缺乏系統(tǒng)性，而且，STEM教育的選題也不應(yīng)當(dāng)是隨意的，應(yīng)當(dāng)圍繞具有基礎(chǔ)意義和遷移價(jià)值的STEM內(nèi)容進(jìn)行，才符合中小學(xué)教育的基礎(chǔ)性育人特征。而課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的知識(shí)體系通常是這個(gè)學(xué)科最基礎(chǔ)和最核心的內(nèi)容，所以參考相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)選擇STEM主題是一個(gè)值得重視的思路。巫老師，我知道您帶領(lǐng)句容中學(xué)團(tuán)隊(duì)做了很多示范性的STEM課程開發(fā)工作，具體經(jīng)驗(yàn)?zāi)芊窠榻B一下呢？

巫雪琴：陳教授的觀點(diǎn)我很贊同，當(dāng)前階段的STEM教育為了更好推進(jìn)，必須更多地兼顧傳統(tǒng)學(xué)科的訴求，借鑒傳統(tǒng)學(xué)科課程體系中的優(yōu)點(diǎn)。我知道陳教授您的團(tuán)隊(duì)在小學(xué)STEM教育方面做了非常多的實(shí)踐工作，如“皮皮營”的課程就深受孩子們的“熱捧”，同時(shí)我也看到陳教授的團(tuán)隊(duì)中有很多研究生加盟，這可以說是提前為基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)具有一定STEM素養(yǎng)的師資力量。

目前在基礎(chǔ)教育階段，具有STEM素養(yǎng)的師資是嚴(yán)重短缺的，為此我認(rèn)為需要通過實(shí)踐來“自產(chǎn)”。我們學(xué)校依托“嵌入式”STEM項(xiàng)目的開發(fā)與實(shí)施，通過“做中學(xué)”，普及式地初步培養(yǎng)了一支近100人的具有一定STEM專業(yè)素養(yǎng)的隊(duì)伍，為目前的難題的解決提供了一條可以借鑒的途徑。

所謂“嵌入式”STEM項(xiàng)目，是指項(xiàng)目從開發(fā)的角度看，通過梳理、整合原有的基礎(chǔ)型、拓展型以及研究型課程的相關(guān)內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)其中STEM項(xiàng)目的生長點(diǎn)，再由生長點(diǎn)出發(fā)，融合多學(xué)科知識(shí)，以解決實(shí)際問題為指向?！扒度胧健盨TEM項(xiàng)目內(nèi)容雖然融合多學(xué)科知識(shí)，但是與現(xiàn)有課程體系中的某門學(xué)科有比較明確的交接點(diǎn)，執(zhí)行者將非常明確，可以解決實(shí)施者是誰的問題。

從實(shí)施的角度看，“嵌入式”STEM項(xiàng)目實(shí)施雖然需要融合多門學(xué)科知識(shí)，但是畢竟根系脈絡(luò)清晰，實(shí)施者有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，降低了實(shí)施的“門檻”，無論是教師還是學(xué)生都比較容易上手，解決了“能不能”的問題。而由于項(xiàng)目與原來的基礎(chǔ)課程有交接點(diǎn)，項(xiàng)目的實(shí)施可以比較明顯地提升學(xué)生對原有學(xué)科知識(shí)的理解水平與應(yīng)用能力，因此師生實(shí)施的積極性會(huì)比較高，可以有效解決“肯不肯”的問題?！扒度胧健盨TEM項(xiàng)目與基礎(chǔ)學(xué)科的關(guān)系如圖1所示。此外，“嵌入式”STEM項(xiàng)目是根據(jù)現(xiàn)有學(xué)科的知識(shí)體系開發(fā)的，所以可以很好地繼承教材體系比較科學(xué)完善的優(yōu)點(diǎn)。

陳剛：我認(rèn)為這個(gè)“嵌入式”模式最大的特點(diǎn)就是與學(xué)科教學(xué)銜接起來了。這一點(diǎn)尤其對于處在沉重升學(xué)壓力下的高中和初中開展STEM教育很有借鑒意義。STEM課程內(nèi)容從基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)點(diǎn)中衍生出來，不僅可以幫助學(xué)生加深對原學(xué)科知識(shí)的理解，而且也拓展了學(xué)生的視野，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。但是在實(shí)施過程中，這樣做實(shí)際上需要老師們深化和拓展專業(yè)知識(shí)與技能，還要進(jìn)行跨學(xué)科的溝通協(xié)作，其實(shí)這也是比較大的挑戰(zhàn)。您是怎么考慮師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)問題的呢？

巫雪琴：我認(rèn)為在當(dāng)前政策積極支持、上級(jí)部門大力推進(jìn)的大環(huán)境下，建立團(tuán)隊(duì)還需要找到直接的支撐，如課程基地、項(xiàng)目、課題，這樣不但能獲得最直接的行政支持與一定的資金支持，還可以成為支撐團(tuán)隊(duì)的基石。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)骨干要由多學(xué)科的一線教師組成，并邀請學(xué)科專家加盟，以便能從理論層面給予及時(shí)指導(dǎo)。

團(tuán)隊(duì)的組建容易，真正成為有“戰(zhàn)斗力”的團(tuán)隊(duì)不容易。“萬事開頭難”，啟動(dòng)的“調(diào)子”不能起高了。切入點(diǎn)最好選擇教師熟悉的點(diǎn)。例如，我校就從理化生系列實(shí)驗(yàn)視頻的錄制入手，讓一大批教師在不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作的過程中提升專業(yè)能力，體驗(yàn)動(dòng)手的樂趣與成功的喜悅，進(jìn)而切身體會(huì)到“做”對知識(shí)掌握的促進(jìn)作用、對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)作用、對教學(xué)質(zhì)量的提升作用，進(jìn)而對STEM教育產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣。在此基礎(chǔ)上，建立不同研究方向的校工作室，再以各校工作室主持人為小圓心，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施的需求，向外拓展，把更多“門外觀望”的教師拉進(jìn)來，不再分文科理科，對相關(guān)項(xiàng)目有興趣的教師就可以參加進(jìn)來，這樣“裹挾”著一起向前，邊走邊看，邊看邊學(xué)，邊學(xué)邊做。我一直認(rèn)為，一件事情一起向前的力量多了，阻礙的力量就小了。

當(dāng)然，“項(xiàng)目”的調(diào)子也不能起高，從學(xué)科教材入手，梳理、挖掘其中STEM項(xiàng)目的生長點(diǎn)，結(jié)合生活，結(jié)合本土，結(jié)合個(gè)人興趣，依托小項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，小項(xiàng)目由團(tuán)隊(duì)3～5人的多學(xué)科教師組成，一人為主負(fù)責(zé)梳理出整體框架，其他人從各種學(xué)科專長出發(fā)完善補(bǔ)充，設(shè)計(jì)的過程可以依托網(wǎng)絡(luò)協(xié)作工具如一起寫、騰訊文檔等進(jìn)行。

陳剛：您剛才說到STEM課程的整體框架，這個(gè)很重要。我們前面談到STEM教育推進(jìn)困難的原因之一就在于教師對STEM教育的理解尚有欠缺。STEM教育采用的教學(xué)模式一般稱為“基于問題的學(xué)習(xí)”，如何理解這種教學(xué)模式，直接決定了如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施。我想STEM教育中的“問題”大概可以分為兩種：一種可以稱為科學(xué)探究類問題，側(cè)重解釋科學(xué)現(xiàn)象，探究科學(xué)原理;另一種可以稱為設(shè)計(jì)制造類問題，側(cè)重分析生產(chǎn)生活中的實(shí)際需求，通過設(shè)計(jì)制造作品，解決實(shí)際問題。當(dāng)然，在一個(gè)項(xiàng)目中也可以同時(shí)包含這兩類問題。所以，STEM教育的教學(xué)設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的講授型教學(xué)很不一樣。那么，您所在學(xué)校在這個(gè)整體框架或者項(xiàng)目體例方面有沒有一個(gè)規(guī)范要求呢？

巫雪琴：在項(xiàng)目體例方面我們梳理分析了近百個(gè)美國的STEM項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)國外的項(xiàng)目體例一般包括“項(xiàng)目介紹”“基本問題”“項(xiàng)目目標(biāo)”“產(chǎn)品與交付成果”“項(xiàng)目實(shí)施時(shí)序安排”“成果展示”。如果是產(chǎn)品制作，框架中還會(huì)提供所需要的材料與工具和產(chǎn)品使用書，有些還有效果評估，體例不完全相同。國內(nèi)的項(xiàng)目框架形式更為多元，其中比較主流的是分為“問題與聚焦”“調(diào)查與研究”“設(shè)計(jì)與制作”“展示與評價(jià)”“完善與拓展”這樣五部分。我們結(jié)合“嵌入式”STEM項(xiàng)目特點(diǎn)，同時(shí)借鑒國內(nèi)外體例，初步確定了“嵌入式”STEM項(xiàng)目的一般體例，如圖2所示。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)指向?qū)嵤?xiàng)目設(shè)計(jì)也只有經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)才能更好地完善。項(xiàng)目設(shè)計(jì)可以依靠團(tuán)隊(duì)就完成，而項(xiàng)目實(shí)施則需要考慮更多的因素，如學(xué)校的課程設(shè)置等?！扒度胧健盨TEM項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)就立足“嵌入”學(xué)科教學(xué)中實(shí)施，設(shè)計(jì)通過合理安排課中與課后實(shí)施環(huán)節(jié)，提供豐富的“課程鏈接資源”、科學(xué)提供活動(dòng)支架等方法，可以比較便捷地“擠”入正常教學(xué)中，這樣就可以把外部不確定因素降到最低，讓其具有超強(qiáng)的“生命力”，在各種環(huán)境中都能“生根發(fā)芽”。

我們的項(xiàng)目由團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)、某學(xué)科教師實(shí)施，考慮到某學(xué)科教師的跨學(xué)科知識(shí)儲(chǔ)備與技能有局限，為了降低項(xiàng)目實(shí)施的門檻，項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)要求參與設(shè)計(jì)的教師提供盡可能詳實(shí)的背景資料以供參考，部分環(huán)節(jié)給出提示或者建議，留出接口，讓不同的教師可以在項(xiàng)目實(shí)施的時(shí)候在提示部分方便地加入個(gè)性化的內(nèi)容。

在實(shí)施的時(shí)候還可能會(huì)涉及到設(shè)施設(shè)備的問題，部分項(xiàng)目不需要特別的設(shè)備設(shè)施，部分項(xiàng)目可以依托學(xué)?，F(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備，部分項(xiàng)目可能需要添置設(shè)備，在建設(shè)的時(shí)候，要遵循需要什么建什么的原則，千萬不要盲目追求高大上，造成設(shè)施設(shè)備的閑置浪費(fèi)。

具有代表性的STEM實(shí)踐案例

陳剛：有了項(xiàng)目體例的基本規(guī)范，就方便老師們統(tǒng)一認(rèn)識(shí)了，這樣就可以確保STEM課程基本按照“基于問題的學(xué)習(xí)”模式來開展。我們前面都是在理論層面討論“嵌入式”模式，不如您再結(jié)合一個(gè)代表性項(xiàng)目談?wù)劸唧w怎樣設(shè)計(jì)和實(shí)施。

巫雪琴：國內(nèi)目前常見的STEM項(xiàng)目中技術(shù)工程方面為主導(dǎo)的比較多，下面我就以一個(gè)人文方面主導(dǎo)的案例——“句容全域旅游”來說說“嵌入式”STEM項(xiàng)目具體的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

該項(xiàng)目生長于高中牛津英語教材，教材中有好幾篇關(guān)于旅游的文章。句容是農(nóng)業(yè)大縣，旅游資源豐富，有道教名山茅山、佛教圣地寶華山、秦淮源頭——赤山湖，是南京名副其實(shí)的后花園，地區(qū)政府推出全域旅游的舉措，學(xué)生對旅游的話題也很感興趣。幾位英語教師討論后認(rèn)為將這個(gè)作為研究方向很有意義，在提升學(xué)生英語水平的同時(shí)也可以為家鄉(xiāng)貢獻(xiàn)一份力量。

項(xiàng)目主要內(nèi)容：引導(dǎo)學(xué)生深入考察句容市當(dāng)前旅游資源，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)搜索信息，從“名勝介紹”“美食介紹”“綠色旅游”“風(fēng)土人情”幾個(gè)方面分組收集資料，撰寫文本，形成英文文本與音頻朗讀資料，這部分由英語教師主導(dǎo)，地理、歷史、技術(shù)教師協(xié)助。在此基礎(chǔ)上，打造屬于句容的英文電子旅游使用手冊，配有英文介紹的旅游地圖APP、英文網(wǎng)站，這部分由技術(shù)教師主導(dǎo)，英語教師協(xié)助。在項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)生可以更加深入地了解家鄉(xiāng)人文、歷史，從而熱愛家鄉(xiāng)，通過電子作品的設(shè)計(jì)與制作為家鄉(xiāng)旅游推廣做出自己的貢獻(xiàn)。

本項(xiàng)目是將學(xué)科教學(xué)時(shí)間與單獨(dú)的校本課程時(shí)間結(jié)合起來實(shí)施，在常規(guī)的學(xué)科教學(xué)過程中進(jìn)行主題布置、過程督促等。項(xiàng)目實(shí)施伊始，教師提出主題，明確項(xiàng)目最終目標(biāo)，學(xué)生先分組明確選擇衣食住行中的某一方面。由于高中生可以用在項(xiàng)目上的時(shí)間有限，所以實(shí)施過程中需要再細(xì)化，每組只完成某一方面的某一個(gè)點(diǎn)，如行中的茅山，食中的“丁莊葡萄”“郭莊豬頭肉”，但這樣出現(xiàn)的問題是同一批學(xué)生無法完成整個(gè)項(xiàng)目，我們解決的措施是縱向完成，橫向不斷完善，最后合成比較完整的作品。目前本項(xiàng)目還在進(jìn)行中，學(xué)生通過每一個(gè)環(huán)節(jié)都收獲了很多，如前期資料收集讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來某種食品歷史這么悠久，原來處處有故事;在文本撰寫階段，學(xué)生常常會(huì)陷入“詞窮”窘境，從而發(fā)現(xiàn)原來詞匯量是這么重要;在分組匯報(bào)的過程中，學(xué)生不僅能從其他組的匯報(bào)中看到另外視角的家鄉(xiāng)的美，還能體會(huì)“翻譯”的溫度與深度。

學(xué)生在項(xiàng)目制作過程中學(xué)習(xí)了音頻處理、平面設(shè)計(jì)、H5頁面制作，作品已經(jīng)不只是技術(shù)的體現(xiàn)，更是對家鄉(xiāng)的愛。而下一輪開展項(xiàng)目的學(xué)生可以首先欣賞到他人完成的部分，項(xiàng)目完成過程也更多了一份使命感。

本項(xiàng)目實(shí)施采用“嵌入式”模式：第一部分除了小組文本成果展示需要占用比較完整的教學(xué)課時(shí)，其他可以利用學(xué)科教學(xué)過程進(jìn)行布置與督促，第二部分可以與信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)相關(guān)內(nèi)容結(jié)合起來，讓項(xiàng)目組的學(xué)生在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)相關(guān)章節(jié)中完成，部分還可以課后完成，集中展示。如果有專門的實(shí)施時(shí)間，就可以大部分都安排在上課時(shí)間完成。在學(xué)科教師安排上，設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)用協(xié)助工具，第一部分英語教師主備，第二部分技術(shù)教師主備，其他協(xié)助補(bǔ)充。實(shí)施的時(shí)候，第一部分主要是英語教師，歷史、地理教師只需要對項(xiàng)目組成果資料進(jìn)行相應(yīng)知識(shí)的審核即可，第二部分由信息教師主導(dǎo)，成品其他學(xué)科教師審核。項(xiàng)目采用“線性生長”，通過多輪教學(xué)“橫向拓展”，經(jīng)過多個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的接力，最終成為比較完整的系列作品。

目前該項(xiàng)目已經(jīng)引起句容旅游局的關(guān)注，他們認(rèn)為項(xiàng)目不只是填補(bǔ)目前旅游宣傳的空白點(diǎn)，更是依托旅游資源育人的一種好方法，找到了一條讓句容的孩子在真實(shí)情境、真實(shí)任務(wù)中深入了解家鄉(xiāng)、熱愛家鄉(xiāng)、貢獻(xiàn)家鄉(xiāng)的好路徑。

陳剛：這個(gè)案例給了我很好的啟發(fā)，我們學(xué)生做的STEM項(xiàng)目也可以有很好的社會(huì)價(jià)值。我知道句容中學(xué)的“江蘇省STEM創(chuàng)新教育課程基地”除了進(jìn)行面向?qū)W生的STEM教育實(shí)踐探索外，還承擔(dān)著STEM教師培訓(xùn)、課程開發(fā)、經(jīng)驗(yàn)推廣等方面的工作。在這些方面，您有哪些具體做法呢？

巫雪琴：我們目前在嘗試構(gòu)建一種立足實(shí)踐研究，聚焦落實(shí)，打通地區(qū)壁壘，從實(shí)踐中來到實(shí)踐中去的研訓(xùn)模式（如圖3）。本模型在組織層面形成聯(lián)盟，實(shí)施層面互通共享，在創(chuàng)新教育探索階段具有操作性強(qiáng)、效率高的特點(diǎn)。

在此模型中，我們把“研”作為前提，由區(qū)域教研組織、名師工作室牽頭，根據(jù)本地區(qū)STEM教育開展情況選出示范校，推出典型教師，在專家的引領(lǐng)下，以微課題為抓手，指導(dǎo)教師在STEM教育環(huán)境搭建、STEM課程的開設(shè)與活動(dòng)開展等方面進(jìn)行更深入的思考，聚焦與STEM課程相適應(yīng)的教學(xué)方法、方式以及評價(jià)方式的探索，以及實(shí)踐過程中學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新思維提升策略的研究。

“訓(xùn)”是本模型的主體，本模型中的“訓(xùn)”不只是培訓(xùn)知識(shí)與技能，還帶著被培訓(xùn)者一起回顧研究過程，介紹教學(xué)方法策略、學(xué)生能力培養(yǎng)策略，是完整范式的體驗(yàn)與學(xué)習(xí)過程，是特色展示與跨區(qū)域STEM教育文化交流的過程，也是專業(yè)認(rèn)同形成的過程。培訓(xùn)的方式分為線下與線上兩種方式，線下多區(qū)域螺旋進(jìn)行，線上依托慕課與微課開展。

這部分在創(chuàng)客教育領(lǐng)域，已經(jīng)有了比較成功的經(jīng)驗(yàn)。以跨區(qū)域培訓(xùn)的組織為例，培訓(xùn)有多中心，每個(gè)地區(qū)以自己，不斷旋轉(zhuǎn)擴(kuò)展。以鎮(zhèn)江地區(qū)為中心為例，第一次活動(dòng)鎮(zhèn)江、揚(yáng)州聯(lián)合，鎮(zhèn)江主場，內(nèi)容安排了鎮(zhèn)江地區(qū)的特色課程“開源機(jī)器人”“虛擬機(jī)器人”培訓(xùn)以及機(jī)器人課程基地參觀、討論;第二次活動(dòng)鎮(zhèn)江、常州、淮安聯(lián)合，常州主場，內(nèi)容安排了常州地區(qū)的“IME3D”與淮安的“Scratch”課程培訓(xùn)、常州特色主題展示、參觀常州地區(qū)科技、交流會(huì);第三次活動(dòng)鎮(zhèn)江、揚(yáng)州、淮安聯(lián)合，淮安主場，安排了淮安的“3Done”、鎮(zhèn)江的“開源機(jī)器人”，以及揚(yáng)州的“APP Inventor”、淮安特色主題展示;第四次活動(dòng)鎮(zhèn)江與泰州、連云港聯(lián)合，鎮(zhèn)江主場，內(nèi)容安排鎮(zhèn)江的“C++”、東南大學(xué)的“Python”、淮安的“Scratch從入門到精通”、三地特色主題展示與交流……其他地區(qū)也根據(jù)地區(qū)需要策劃聯(lián)合區(qū)域與培訓(xùn)內(nèi)容。

每次的培訓(xùn)區(qū)域有重疊、有更新，內(nèi)容也根據(jù)需要有重疊、有更新，主場地區(qū)出席的成員覆蓋面廣，其他地區(qū)部分代表參加，通過在區(qū)域內(nèi)活動(dòng)中進(jìn)行二次培訓(xùn)的方式，解決培訓(xùn)內(nèi)容覆蓋的問題。

除了培訓(xùn)外，我們還通過開展“鄉(xiāng)村創(chuàng)新教育一體化漂流”活動(dòng)來推動(dòng)研訓(xùn)成果更好地“落地生根”?！班l(xiāng)村創(chuàng)新教育一體化漂流”是相對于當(dāng)前有些企業(yè)開展的“硬件”漂流而言，我們不只是“硬件”更是“師資、課程、設(shè)備”的整體漂流，STEM教育團(tuán)隊(duì)課程骨干根據(jù)鄉(xiāng)村學(xué)校特點(diǎn)為其定制STEM項(xiàng)目，帶著“課程、設(shè)備”直接到對應(yīng)學(xué)校進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。在實(shí)施過程中要求學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、學(xué)校STEM教育教師參與，經(jīng)過一段時(shí)間的試行讓學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)看到STEM教育在本校實(shí)施的可行性與必要性，從而讓STEM項(xiàng)目課程克服地區(qū)、學(xué)校的差異，實(shí)現(xiàn)落地生根，實(shí)現(xiàn)STEM教育的普及、教育資源共享，讓更多孩子受惠。在實(shí)際操作中這樣的漂流除了區(qū)域內(nèi)的，還可以通過名師工作室進(jìn)行跨區(qū)域的漂流活動(dòng)。