STEM教育的本土化探究

吳凡

〔摘? ? 要〕? 近年來，STEM教育成了科學(xué)教育的熱點(diǎn)之一，深受基礎(chǔ)教育界的廣泛關(guān)注。很多地區(qū)從小學(xué)階段就引入了STEM教育，很大程度上彌補(bǔ)了我國基礎(chǔ)教育的短板。本文就STEM教育的特點(diǎn)及優(yōu)勢，結(jié)合當(dāng)下STEM教育在小學(xué)科學(xué)課堂上落地的現(xiàn)狀與問題，對其在科學(xué)教育實(shí)施的本土化路徑提出建設(shè)性觀點(diǎn)。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；STEM教育；本土化

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 12? ? 073-075

隨著社會的迅速發(fā)展，對復(fù)合型人才的需求不斷增大，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)知識與實(shí)踐結(jié)合的綜合教育，已成為當(dāng)今世界各國創(chuàng)新型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的重要組成部分。我國的基礎(chǔ)教育“強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位、科目較多、缺乏整合”的現(xiàn)狀，不利于培養(yǎng)知識多元化的綜合型人才。伴隨著跨學(xué)科整合課程的迫切需求，美國的STEM教育理念進(jìn)入公眾視野，并受到了我國教育界的廣泛關(guān)注。

所有涉及科學(xué)理論的復(fù)雜問題的解決都離不開科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，SETM教育旨在將這四個維度整合滲透，在培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題的能力中提升科學(xué)素養(yǎng)。隨著2017年STEM教育被納入國家課程標(biāo)準(zhǔn)，STEM教育在國內(nèi)得以飛速發(fā)展，很多地區(qū)從小學(xué)階段就引入了STEM課程。作為科學(xué)教育工作者，在面對當(dāng)前中國的STEM教育熱潮時，要警惕“拿來主義”，改變單純“向外（國）學(xué)”的發(fā)展困境，探索STEM教育在科學(xué)課堂實(shí)施的本土化路徑。

一、融通·聯(lián)結(jié)：STEM教育理念與方式的價(jià)值追尋

（一）指向知行合一的“真”能力提升

STEM教育是一種以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，通過將多個基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)行有效融合，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，要求學(xué)生利用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等相關(guān)的知識，在真實(shí)情境中進(jìn)行分析并探索解決問題的方法?；谶@樣的理念，教師可以突破傳統(tǒng)教學(xué)中傳授學(xué)科知識相對孤立的局限，嘗試跨學(xué)科學(xué)習(xí)。“教”的變革帶來的是學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，不再拘泥于教科書上相對獨(dú)立的知識點(diǎn)，而是直面現(xiàn)實(shí)問題，通過實(shí)踐獲取相關(guān)信息，基于科學(xué)的結(jié)果不斷迭代改進(jìn)的同時，實(shí)現(xiàn)對知識的意義建構(gòu)；思維不再受困于對知識的機(jī)械記憶，更重視知識的綜合運(yùn)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，其科學(xué)認(rèn)知與思維能力得到了有效的鍛煉。由此，STEM教育在培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力中發(fā)揮了積極作用。

（二）構(gòu)建融合創(chuàng)新的教育“新”樣式

在STEM教育理念下的課堂教學(xué)中，教師需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以學(xué)科知識教學(xué)為核心的教育模式，注重教會學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識，將聯(lián)結(jié)多學(xué)科的知識與能力融入與真實(shí)生活息息相關(guān)的情境和問題中，提高以創(chuàng)新思維解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，帶動學(xué)生參與科學(xué)研究的興趣，打通不同學(xué)科的壁壘，找到學(xué)科之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，將不同學(xué)科的知識與素養(yǎng)進(jìn)行意義聯(lián)結(jié)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的一種深度融合。在真實(shí)的項(xiàng)目案例中，學(xué)生能夠完整地沉浸在探究實(shí)踐過程中，用掌握的知識與技能尋求解決問題的方法，讓探索發(fā)現(xiàn)成為學(xué)習(xí)的動力，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，逐漸塑造核心素養(yǎng)，進(jìn)而帶動我國基礎(chǔ)教育更加適應(yīng)未來科技發(fā)展的需要。

（三）共同體視域下的智慧共“享”策略

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要以合作學(xué)習(xí)作為重要的學(xué)習(xí)策略，通過成員分工開展合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的有效性和實(shí)踐性。相比于傳統(tǒng)教育的師生傳授，STEM教育具有一定的社會性：課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位完成任務(wù)，鼓勵學(xué)生在共同合作中進(jìn)行證據(jù)的搜集、實(shí)踐的論證以及結(jié)果的分析等環(huán)節(jié)，在互動和分享中產(chǎn)生思維的碰撞，在開放式交流中相互支持，尊重不同的觀點(diǎn)和證據(jù)，求同存異。在目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的過程中，對于難以直接解決的困難，水平不同的成員組成學(xué)習(xí)共同體，利用教師提供的問題解決支架來幫助解決問題，強(qiáng)化學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)生以包容開放的視角看待問題，用科學(xué)的思維方式去認(rèn)知世界，激發(fā)創(chuàng)新潛能。在共同體學(xué)習(xí)中，鼓勵不同觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)的展現(xiàn)，在交流碰撞與共識達(dá)成中，培養(yǎng)學(xué)生批判精神、合作意識等社會交往能力。

二、偏差·缺失：STEM教育在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中本土化落地的問題歸因

與發(fā)達(dá)國家相比，中國基礎(chǔ)教育階段的STEM教育尚處于起步階段。教育國際評估組織的調(diào)查結(jié)果顯示，我國青少年的創(chuàng)造力和想象力相對落后。因此，要培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科技的創(chuàng)新型人才，需要從國家層面開始關(guān)注并重視STEM教育。然而，我國目前的STEM教育在項(xiàng)目引領(lǐng)、學(xué)科整合、真實(shí)問題導(dǎo)向等方面與美國的STEM教育存在較大差距。因此近幾年，我國加強(qiáng)基礎(chǔ)教育的改革，通過理念和實(shí)踐層面引進(jìn)STEM教育，但落地狀況并不理想。其背后的原因，要追溯至STEM教育發(fā)展的緣起、傳統(tǒng)教育理念的影響等，都是影響其推行模式和實(shí)施效果的重要因素。

（一）光鮮外表——理論支撐和頂層架構(gòu)根基尚淺

STEM教育的實(shí)施源于美國的高校，由于美國高校研究條件相對成熟且具有較強(qiáng)的專業(yè)性，充分孕育了STEM教育早期發(fā)展的基礎(chǔ)，因而最先形成了完整科學(xué)的模式，在此基礎(chǔ)上繼而轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)教育階段嘗試。國家層面，美國在基礎(chǔ)教育階段將STEM教育作為一種“戰(zhàn)略”，目的是希望在STEM教育的主導(dǎo)下，能夠挖掘出對理工科有興趣和潛質(zhì)的儲備型人才。相比美國STEM教育“自上而下”理論和體系的支撐，中國STEM教育的體系構(gòu)建根基尚淺，缺乏對STEM教育理論精髓的深入消化和吸收，沒有形成適合本國的標(biāo)準(zhǔn)，便快速進(jìn)入中小學(xué)的一線課堂，無法形成合力，這背后與商業(yè)的積極推動不無關(guān)系。STEM課程的效果取決于教師的知識儲備和教育視野、跨學(xué)科整合和課程開發(fā)能力，這些都需要建立在STEM教育本土化實(shí)施的頂層設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上挖掘其內(nèi)涵，目的是讓更多學(xué)生對理工科方向產(chǎn)生興趣，將來能夠從事相關(guān)的科研工作。

（二）碎片包裝——STEM課程設(shè)計(jì)的邏輯性混亂

很多教育者了解STEM教育理念，但無法整合課程，只是根據(jù)自己的片面理解來改造現(xiàn)有的科學(xué)、勞技、信息科技課等。由于缺少對STEM教育理論的系統(tǒng)性研究和理解，很多教師容易把一些簡單的科學(xué)實(shí)驗(yàn)或科技活動直接簡單拼接，包裝成STEM課程，如：降落傘的制作、雞蛋撞地球等，甚至把一些玩具套件也貼上STEM教育的標(biāo)簽。這些課堂活動中，更多的依然是與傳統(tǒng)科學(xué)課堂無差別的動手操作、匯報(bào)交流、得出結(jié)論，并沒有體現(xiàn)出跨學(xué)科融合的理念和實(shí)施方式。不僅在學(xué)校，社會機(jī)構(gòu)中的很多STEM課程存在將機(jī)器人、編程、機(jī)械加工作為課程的主體，其展現(xiàn)的只是表面的熱鬧有趣。對STEM課程的狹義理解，是指能夠體現(xiàn)科學(xué)研究流程和工程設(shè)計(jì)循環(huán)的整合課程，還包括由科學(xué)現(xiàn)象和工程問題衍生出的培養(yǎng)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的課程；廣義的理解即在相關(guān)學(xué)科中設(shè)計(jì)了動手動腦環(huán)節(jié)，并設(shè)計(jì)了足夠的想象、挑戰(zhàn)、創(chuàng)新創(chuàng)造的元素，讓學(xué)生將經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。因此，從學(xué)習(xí)動機(jī)出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力和能動性是設(shè)計(jì)STEM課程時需要考慮的。

（三）資源依賴——STEM課程的推廣應(yīng)用性困難

STEM教育的落地需要相關(guān)的學(xué)習(xí)空間配備以及基本的設(shè)備、設(shè)施和材料保障，隨著教育技術(shù)延伸至課堂，學(xué)生不再是信息的被動接受者。然而，一些學(xué)校的“創(chuàng)客空間”雖具備豪華設(shè)備的配置，硬件設(shè)施齊全，但缺乏思維進(jìn)階提升的軟實(shí)力課程，讓STEM教育往往變?yōu)橐?D打印、激光切割、機(jī)器人搭建為主的堆料運(yùn)動，未能就地取材、因地制宜進(jìn)行校內(nèi)外教育資源的整合開發(fā)。伴隨著人們對科技的依賴，STEM課程的實(shí)施成本也越發(fā)增大，為了體現(xiàn)項(xiàng)目的高大上，過多依賴高校資源來進(jìn)行課程的設(shè)計(jì)、硬件的制作和軟件的調(diào)控等，教師的主體性和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革無法得以實(shí)現(xiàn)，所研發(fā)的STEM教育項(xiàng)目雖然在知識水平和技術(shù)上具有較高的水準(zhǔn)，但不夠“接地氣”，往往僅在特定的有限時間向少數(shù)學(xué)生開放，在一些薄弱學(xué)校課堂上的推廣應(yīng)用性不強(qiáng)。

三、整合·貫通：STEM教育在小學(xué)科學(xué)的本土化路徑分析

STEM教育有利于對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培育，但我國目前對STEM教育的引進(jìn)仍處在只注重表面形式階段，教學(xué)方式存在很多問題。如何根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)有特色和學(xué)生的實(shí)際學(xué)情有效發(fā)揮STEM教育的作用，將其較好地融入小學(xué)科學(xué)教育當(dāng)中，是一線教師和學(xué)校應(yīng)該思考并探索的問題。

（一）以工程問題解決為主線，設(shè)計(jì)STEM課程

科學(xué)探究與工程設(shè)計(jì)的過程能否被有邏輯、系統(tǒng)性地嵌入STEM教育活動，一定程度上決定了學(xué)生能否真實(shí)感知工程實(shí)踐過程、理解科學(xué)原理在真實(shí)問題解決中得以運(yùn)用，這也是開展STEM課程與教學(xué)設(shè)計(jì)的核心與關(guān)鍵。此外，STEM課程經(jīng)歷的課時較長，需要學(xué)生持續(xù)的熱情和堅(jiān)持。工程技術(shù)的問題情境，便于結(jié)合與之相關(guān)聯(lián)的科學(xué)與工程的基本原理，更易激發(fā)學(xué)生的興趣。大量案例研究發(fā)現(xiàn)，STEM課程中涵蓋的概念，往往是物理、化學(xué)、地理等理科課程中會涉及的，而STEM課程的跨學(xué)科性和融合性有利于創(chuàng)設(shè)不同領(lǐng)域之間的聯(lián)結(jié)。在工程問題的解決過程中，學(xué)生從方案設(shè)計(jì)、模型制作、迭代改進(jìn)等環(huán)節(jié)，主動運(yùn)用知識的經(jīng)歷會讓他們更有角色帶入的沉浸感和成就感。

（二）以大概念的理念為引領(lǐng)，開展STEM教育

STEM課程教學(xué)內(nèi)容的選擇需要參考小學(xué)科學(xué)課程的知識目標(biāo)的界定，這也涉及科學(xué)教育的原則與目標(biāo)。STEM教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有創(chuàng)造性地解決真實(shí)世界問題的人，這與大概念教學(xué)的理念相契合。因此，教師需要站在大概念的視角，從碎片化的概念中追溯上位概念，從貼近生活的切入點(diǎn)，幫助學(xué)生建構(gòu)理解，從具象的事物中抽象出科學(xué)觀念。因此，教師在實(shí)施STEM教育時，不僅要思考科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的核心知識，還應(yīng)思考聯(lián)結(jié)這個學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)大概念，以大格局的視野來選擇合適的題材和活動，幫助學(xué)生建構(gòu)趨向于核心概念的進(jìn)展過程。

（三）以提高核心素養(yǎng)為目標(biāo)，關(guān)注過程性評測

STEM教育的重要目標(biāo)在于培養(yǎng)和提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。因此，STEM教育的評測環(huán)節(jié)不能僅關(guān)注物態(tài)成果的產(chǎn)出，更應(yīng)著重對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的形成性評測和對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的總結(jié)性評測，提倡答案的多元化和個性化，而非以產(chǎn)品或科學(xué)結(jié)論為依據(jù)。在STEM課程的反思環(huán)節(jié)，不能空泛地談情感態(tài)度上的體會，而要具體地復(fù)盤成功的原因和需要改進(jìn)的地方，從失敗中獲取經(jīng)驗(yàn)。在任何情況下，評測的最終目的都應(yīng)該是改進(jìn)學(xué)習(xí)，都應(yīng)服務(wù)于STEM教育的整體目標(biāo)。

（四）以校內(nèi)外特色場域?yàn)橐劳?，拓寬課程空間

與科學(xué)探究一樣，STEM課程同樣面臨著課時、場地和器材不足等困難。為了解決這些問題，教師可以依托學(xué)校的特色場域?yàn)檩d體，如生態(tài)園、創(chuàng)客工作室等，或校外的科技活動場所，設(shè)計(jì)開發(fā)相關(guān)的STEM課程，通過校本課程和社團(tuán)活動等形式來加以補(bǔ)充和延伸；從多方面探索課內(nèi)、課外、校外三結(jié)合的實(shí)施途徑。如整合學(xué)校周邊教育圈資源，開展研學(xué)探究，學(xué)生通過觀察、調(diào)查、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等活動獲得豐富的實(shí)踐和具身性體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)課堂內(nèi)外知識的關(guān)聯(lián)與遷移，將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動參與和發(fā)展。

引入STEM教育，是為了讓學(xué)生能夠具有打通各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)、對知識進(jìn)行整合運(yùn)用的綜合解決問題的能力，從而更好地融入未來社會的工作和競爭中。目前，STEM教育在我國基礎(chǔ)教育階段的推展還處于起步階段，實(shí)施過程中還存在諸多問題?；跂|西方文化的差異與本土化的考量，需要廣大一線教師與學(xué)校共同努力，通過不斷學(xué)習(xí)實(shí)踐、思考與調(diào)整，發(fā)展出適合國家基礎(chǔ)教育的STEM課程體系。

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