STEM教育是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑

東南大學(xué)腦與學(xué)習(xí)科學(xué)系主任 兒童發(fā)展與學(xué)習(xí)科學(xué)教育部重點實驗室 教授

中國教育學(xué)會科學(xué)教育分會副理事長 教育部“國培計劃”小學(xué)科學(xué)骨干教師培訓(xùn)項目東南大學(xué)首席專家

柏 毅

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》指出，小學(xué)科學(xué)課程的目標是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，并為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)、成為合格公民和終身發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。OECD-PISA將科學(xué)素養(yǎng)定義為：運用科學(xué)知識、確定問題和做出具有證據(jù)的結(jié)論、通過人類活動對自然世界的改變進行理解和做出決定的能力。

韋鈺院士在《以大概念的理念進行科學(xué)教育》一書中指出，“科學(xué)教育的目標不是去獲得一堆由事實和理論堆砌的知識，而是應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)素養(yǎng)。STEM 教育堅持以綜合的視角探索研究現(xiàn)實問題，主張融合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識，實施跨學(xué)科、跨領(lǐng)域融合的教育方式，注重對學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的有效培養(yǎng)?！边@與小學(xué)科學(xué)課程中的教學(xué)目標是一致的。

美國作為最早提出STEM 教育的國家，美國國家科學(xué)院的國家研究委員會（NRC）2011年7月頒布了《K-12科學(xué)教育框架》，并基于這個框架制訂了美國“下一代科學(xué)標準”中最核心的部分。

2009年，國際評估組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國青少年的想象力和創(chuàng)造力相對低下，這一結(jié)論促使我國開始重視STEM教育?！读x務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》明確指出：“倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式。科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)即STEM，是一種以項目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)有機地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。科學(xué)教師可以嘗試運用于自己的教學(xué)實踐?！闭谛抻喌?021 版《義務(wù)教育科學(xué)課程標準》，更加重視和強調(diào)技術(shù)與工程在物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域中的實踐。

我國目前在小學(xué)科學(xué)領(lǐng)域進行的STEM 教育，在真實問題、項目引領(lǐng)、學(xué)科交叉、注重解決實際問題等方面，與國際仍有不小的差距，這與我國傳統(tǒng)的教育理念、STEM教育的發(fā)展模式及推動方式都有著密切的關(guān)系。

如何才能在小學(xué)科學(xué)課程基礎(chǔ)上，融入STEM 教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)？我們應(yīng)當從以下幾個方面考慮。

立足現(xiàn)實問題，注重情境真實。情境學(xué)習(xí)理論強調(diào)知識與情境之間動態(tài)的相互作用的過程，知識與活動是不可分離的。可以說學(xué)習(xí)者在情境中通過活動獲得了知識，學(xué)習(xí)與認知本質(zhì)上是情境性的。在STEM 教育中，情境的意義在于：提出需要解決的問題，指出任務(wù)要求，映射出科學(xué)家與工程師工作的意義和方式。

圍繞學(xué)生主體，引導(dǎo)主動實踐。教師應(yīng)當承擔(dān)的任務(wù)是：兼顧所有學(xué)生，為他們提供理論及活動支持，引入、牽引、整合相關(guān)科學(xué)概念與科學(xué)原理。教師還要基于學(xué)生已有知識，合理設(shè)置活動難度，引導(dǎo)他們發(fā)揮主觀能動性進行主動探索，嘗試解決問題和建模，并對自己所搜集的數(shù)據(jù)進行分析和總結(jié)。

開展合作學(xué)習(xí)，參與研究過程。通過以小組為單位完成任務(wù)來鼓勵學(xué)生合作，引導(dǎo)學(xué)生公開地參與交流并尊重其他同學(xué)所做出的貢獻。在實現(xiàn)團隊目標的過程中，由不同水平的學(xué)生組成合作小組，有助于展示不同的觀點和經(jīng)驗，有利于全體學(xué)生的發(fā)展。

廣義的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)途徑或許更為寬泛，這里所論述的是指科學(xué)課堂STEM 教育培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的方法，真正做到讓學(xué)生在科學(xué)實踐中，得到能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。