张建芳：从科学教育走向STEM教育

近两年，STEM教育风靡全国。面对教育改革的新任务，教师也需要深层次思考科学教学的价值与STEM教学方式。

嘉兴教育学院义务教育处处长张建芳在杭州市柯桥区小学STEM课程基础师训活动上，分享了题为《从科学教育走向STEM教育》的讲演。他从科学教师的视角，详细阐述了教师如何开展STEM项目。

以下为张老师的观点摘要，供大家学习。

1

为什么要推进STEM教育

过去数十年，课程、教学环境、教学评价等方面都发生了天翻地覆的变化，传统教育已无法满足创新人才培养的需求。

在我国缺乏核心科学竞争力、核心科学技术和核心科技人才，及国民的创造能力薄弱的大环境下，STEM教育应运而生。

从创新教育来说，以STEM教育为切入点，可以培养学生创新精神；从深化学习来说，STEM教育是深化基础教育课程改革的有力抓手，转变基础性课程学习方式；从课程整合来说，STEM跨学科学习，推进课程综合化、综合实践活动课程常态化的实施；从核心素养来说，STEM教育是培养学生综合素质的载体。

目前，世界各国陆续出台关于科学教育的国家标准，科学教育改革的趋势中出现了STEM、核心素养等关键词。

我国新科学教育标准也强调了科学与实践、跨学科概念、学科核心概念、工程与实践。其中工程与实践就是指向STEM教育。

以上都说明，科学课课程改革要求“科学教育走向STEM教育”。

2

STEM教育的认识

中小学的科学教育不等于STEM教育。

STEM教育首先是分科的，以科学、技术、工程和数学的单科学科知识为基础和支撑点；STEM教育又是整合的，更关注学科整合的意义和价值；STEM教育还是延伸和扩展的，从STEM向STEAM延伸，越来越多地与教育信息、通信技能结合。

STEM教育的“S、T、E、M”分别是指科学教育、技术教育、工程教育、数学教育。一个好项目是以数学知识作为基础支撑，利用科学教育推动项目进程，发挥技术教育的项目特色，通过工程教育突出项目亮点。

STEM教育强调整合，这可以是多学科整合，也可以是跨学科整合。确定研究主题后，多学科整合是通过各个学科一起研究该主题，学科间没有交集；而跨学科融合则是强调主题下的主概念和主概念下的跨学科技能，真正融合学科知识技能。

美国STEM整合教育委员会的报告指出，STEM整合教育有利有弊。整合也会妨碍学习，会分散学习的注意力和记忆力。所以STEM整合教育不能代替高质量的STEM分科教育和学习。

报告中还针对STEM教育整合方案设计提出3个提示：

应明确设计所要实现的目标，要让学生和教师能明确各学科的联系。

应支持学生学习单个学科知识，要关注单个学科的学习目标和学习进程，避免破坏学生对这个学料的学习兴趣。

整合并不一定越多越好。要以一种可测量、策略性的方式整合STEM教育。

3

STEM教育的实施策略

对STEM教育有了充分认识和理解后，还要回到“STEM教育如何学？如何教？”的问题上。

（1）问题。从解决问题开始（这里的“问题”一定要是从生活中来），引导学生在真实情境中学习，运用已有科学知识来解决问题。最终学生能把一个情境中学到的知识运用到另一个情境中（迁移能力）。

（2）做中学。注重操作和设计，一定要有产品（技术）。“做中学”的过程体现了工程和技术。

（3）项目式学习（PBL）。一个STEM是一个项目，教师可以运用工程的5E教学法，来贯穿项目的始终。

（4）评价。一般包括总结性评价和过程性评价（更为普遍）。要求STEM评价是跨学科评价。

关于学科教学的渗透与融合，我想提出以下建议：

科学课程标准。抓住课标新增“技术与工程”领域内容。

科学学科教育。在科学学科课堂教学中延伸和拓展。

STEM项目设计。每个学期能够渗透、融合一个主题或项目群。

STEM课程教室。建设STEM教室，拓展课程教材、开发有关学具和工具。

STEM教育是深化课程改革和时代发展的需要。这不只是开展科学、技术、工程和数学教育，更重要的是让学生学会人文关怀。

STEM教育需要“理想引路，理性走路”，愿STEM教育的推动成为学校深化课程改革的亮点。

4

科学教育如何走向STEM教育

科学是基础性课程，也是实践性课程以及综合性课程，旨在发展科学素养，但科学课程核心目的是通过动手动脑培养孩子实际动手能力、创新能力及批判性的思维。

科学教育走向STEM教育，需要我们以科学为基准，以科学的核心概念为基点，以新型技术事物的体验和应用为基线，开展基于实践项目的学习。我们可以从以下几个方面进行尝试改革与变化：

通过目标、内容和过程加以设计与突破。一是目标方面，教师的教育观念和理念需要一定的转变，只有我们先熟悉了STEM的目标，才能够更好地在这个过程中推广。目标设计更能体现培养学生的素养能力和创新能力。二是内容方面，STEM比较注重学科的整合，所以内容的设计方面也要注重学科的设计和创新，同时也要注重提高解决问题和应用知识的能力。三是过程方面，应更注重学生的自主性和合作性、创新性等，同时也要注意学科(科学、技术、工程和数学)方面的结合。

要从科学学科基础思维能力的培养走向工程思维、综合思维能力两方面培养的结合。学生的科学学科基础思维能力包括观察能力、联想能力、想象能力、空间认知、类比推理、实证等；综合思维能力包括问题提出、问题解决、创意设计、科学探究、批判性思维和创新思维等。原来科学课偏重于解释理论，现在STEM课程从学生实际的行动实践里面去发现问题、寻找证据、收集证据，落实到行动上，再把总结出来的结论运用到实际问题的解决。比如将科学课《导体与绝缘体》变成STEM课程，S为电路基本知识，T为运用规律解决故障，E为电路连接的设计与搭建，M为感知电压与电流的比例关系。通过电子模拟设备项目式学习，让学生检测电路、验证排除、接通电路、安全用电，其核心是让学生去发现问题，然后讨论合作去探究问题，最后一直到让学生自主的来解决问题。

要从学生的维度、老师的维度、材料的维度三方面加以改造与设计。从学生的维度来说，先要考虑学生的能力，包括设计能力、收集信息和处理信息的能力以及建立模型的能力等；其次要考虑学生的知识储备；另外还要考虑学生设计某样东西的可行性以及学生的生活经验，及学生小组分工合作等。从教师的维度来说，教师的引导非常重要，我们怎么提出问题启发学生思考，老师的能力和眼光也很重要。最后，从材料的维度来说。设计一些有层次、有结构的材料对学生非常有帮助。同时，其他物质资源也要考虑。

要从单个的、碎片化的STEM教育项目走向体系化的STEM教育的项目课程群，结合现有的科学教材内容进行梳理，找出适合开发成STEM教育的项目，并加以规范化、课程化的开发、实施、评价与管理。

需要注意的是，当前科学教育需要强化的是用工程整合项目，突出应用数学和科学知识加以技术设计，但也要警惕将STEM教育等同于设计与制作，忽视知识学习与运用的现象！

总之，从科学教育走向STEM教育，有助于弥补当前科学教育不足，引领学生在生活中，像科学家那样思考探究，像工程师那样实践创新。STEM教育是引导学生从“深度学习”的理念走向行动的指南，改变了科学教师的教学方式。但从科学教育走向STEM教育需要我们将STEM教育与科学课程的融合，以及在STEM理念下，对课程开发、实施与指导、评价和管理等方面课程的开发与教学策略进行转型与改进。

---

文章来源丨STEM未来计划

“在看”的话，就点一下吧