于晓雅：山区校都可以开展STEM教育，而且更接地气，你学校也可以！

原创：于晓雅中小学数字化教学 2019-11-23

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STEM教育是当前变革教与学方式的重要途径之一。今天分享的文章以在某山区校开展STEM教育的实践研究为基础，提炼出在山区校开展STEM教育的路径与具体策略。这些路径与策略为山区学校实施STEM教育、设计STEM课程提供了思路与方法，也为山区校实施科技教育，并促进教师专业发展提供了参考。一起来看看！

STEM 教育促进山区校创新发展的实践探索

文 | 于晓雅

作者系北京教育学院信息科学与技术教育学院创客教育研究中心主任，博士、副教授。

作为典型代表的北京某山区学校是市科技示范校，也是市民族团结教育示范学校，有独特的民族特色。但是面对“互联网 +”时代的教育发展，以及北京市的“深综改”政策，学校感受到了前所未有的压力，对诸如 STEM 教育、创客教育等新名词也仅限于了解。如何能把这些听起来很接地气的教育理念和教学方法应用到本校的教学活动中，既适应时代要求，又配合基础教育改革，是校长和教师们的迫切需求。

在这样的背景之下，带着让 STEM 课程在山区学校有效落地的理想，也为了提升山区学校教师的科学素养与工程技术素养，北京教育学院重大课题“中小学生创新能力培养——STEM 教育理念下的创客教育课程实践研究”课题组，由项目负责人、责任专家、指导专家、实践指导专家等组成项目团队，在该区教师培训部门的支持下，进入该山区校，开展了一系列实地培训和教研活动，把 STEM 教育的理念应用于该校的日常教学，开设符合学校特点的 STEM 课程。

两年多来，项目组获得了一些实践经验和教训，初步探索出一条山区校通过 STEM 教育促进科技教育以及教师专业发展的路径，为不同条件的学校都有能力和方法来实现 STEM 课程的教学提供了经验，也为探索接地气的 STEM 课程，惠及更多的学生，促进城乡学校的共同发展提供了实践策略。

山区校面临的问题和解决策略

经过调研，项目组梳理出山区校面临的问题有：一是教学形式过于传统，学科实践和整合教学几乎难以发生，不利于激发学生的学习主动性和创造性。二是教师对于如何开展整合的综合实践教学没有目标，满足于基于教材的内容传达。三是学生的知识面窄，动手能力弱，综合运用知识解决问题的创新能力和创造能力没有被很好地重视和激发。四是学校以学生为中心的学校环境和机制没有真正建立起来，缺少科技校应有的科学创新实验室、创客空间等。

面对这样的实际问题，除了区教育部门和校长的理念需要提升外，项目组依据学校特点确定以下提升或改善的策略：通过专家讲座，更新校长和教师的教学理念，帮助他们了解新型教与学方式；通过工程师带领的教学实践，体验项目组提出的“基于产品的学习过程”的过程，并体会以学生为中心的“动手做，做中学，学中思，思中创”的 STEM 教学理念；通过专家指导，开展科学和工程技术驱动的多学科融合的项目学习课程，提高学校整合教育的科学和工程技术含量，推动教师的专业发展；通过到名校或知名的 STEM 教育实验室参观，参加相关国内国际会议，观摩名师授课，近距离接触创客教育课堂，开阔教师的专业视野并拓展教师的学术交流范围；通过互联网平台，提供学习资源，开展互动交流，提升教师们在虚拟空间中学习的能力。

项目组期望通过这些策略，对于学校创客空间、STEM教育创新空间等软硬件环境的建立有指导和推动作用，也期望建成的空间能够辐射到当地山村社区。

最后，项目组希望以赛促训，指导并帮助学生在地区和全国赛事中展示STEM作品，促进师生共同成长。为此，项目组确定了“以STEM教育理念引导的创客教育推动学校教与学方式变革”的协同创新研究主题，以及学习 STEM 教育“以学生兴趣为导向，以形成以学生为中心的学习方式为重点，以解决真实世界存在的问题为目标”的新型教学理念。

确定的实施路径为：以创客教育为抓手，以综合实践活动课程开发为具体任务，推动学校教与学方式的变革；通过建立创客空间、科学创新实验室、数字创意实验室并开发相应课程等，促进学校从科技示范校向跨学科、数字化、智能化、网络化更进一步。

山区学校是地区特色文化的聚集地，传统文化、民俗、建筑、工艺等对于当地学生来说尤为亲切，而这些传统的文化元素背后的科学内涵具有十分丰富的教育价值。所以，在设计山区学校 STEM 教育项目时，一定要结合该地区的特色深度开发，把学校的科技教育和民族特色教育结合起来。

实施STEM教育的路径和内容

在调研的基础上，结合 STEM 教育理念，项目组拟定了理论学习、动手实践、参观交流、听评课指导、实验室软硬件建设、课程开发和校园活动等方式的行动路径，确立了推动学校教与学方式的变革，打造培养学生核心素养的学习环境，引领山区小学向国际化、数字化、智能化方向发展的总目标。

在工作中再将总目标分解为具体的行动目标：一是以科技创新引领教育创新；二是以 STEM 教育理念下的创客教育为抓手；三是开阔师生视野，提升创新思维；四是让学习更有趣，教学更高效。

总之，通过虚实结合、研训一体、学练结合的模式，争取达到“创客课程开起来、STEM 理念用起来、科技活动搞起来、跨学科实践动起来”的最终目的。

指导申报课题和实验室建设

协同创新项目组指导学校成功申报了市级课题“在小学高年级学科实践活动中培养创造力的研究”，为激发教师参与的积极性起到了一定的作用。项目组还指导学校申报了北京市科协的北京市数字实验室项目，虽然因为种种原因未能获批，但在此过程中也付出了很多心血，同时申报中暴露的问题也为学校科技教育发展敲响了警钟。

开展理念和技术并重的学习进阶活动

项目组提出了“每次学一种技术，每周读一篇论文，每月读一本书，每学期上好一个新课例”的阶段性目标，先后开展了思维导图在学习和教研中的应用、微格教学技术在教学中的应用、美篇技术学习，邀请北京市科协的工程师来校带领学生和教师开展 STEM 项目体验、举办科技活动等。

项目组和北京教育学院图书馆合作，编写了教师教育观察文摘——STEM 教育专辑，将国内外 STEM 教育领域的经典论文进行缩编和翻译，人手一本便于教师们学习，并带领教师们一篇篇研读，保证理念的前沿性；开展课堂实践指导，对科学课、综合实践课程进行现场指导，开展和教育理念相结合的观摩和听评活动；指导阅读与 STEM 教育和创客教育相关的理论和实践案例书籍，让教师学习并在课堂实践中模仿开展相关活动。

开展“让智慧点亮校园”项目学习活动，推进跨学科融合

教师的学习效果必须在教学活动的实践中得以巩固和提升。怎样开展协同创新的行动，才能既促进教师学习又能快速让学生受益呢？经与校长、主管领导深入讨论，考虑该山区学校的地区特色文化，发掘地域特色，项目组确立了主题为“让智慧点亮校园”的STEM项目学习活动。

第一阶段：STEM教育理念渗透进学校各学科。STEM教育主要与研学旅行、社会大课堂、综合实践、劳动技术、信息技术、小学科学等科目的教学相整合，依据科学探究和工程实践两条线索开展。

（1）该山区校旁边的雁栖湖曾是亚洲太平洋经济合作组织（APEC）会议举办地，有目前最先进的智能灯光控制系统。项目组借学校组织社会大课堂和研学旅行活动之机，带领学生参观雁栖湖，欣赏灯光下的夜景并拍摄照片，教师再围绕灯光原理进行科学讲解。

（2）回到学校后，学生在语文课堂上书写对于美丽雁栖湖的感想。在综合实践教师的带领下，学生进行了校园灯光分布调查，绘制学校灯光分布图，并标注不同位置的功能，进行小组讨论、集体交流，分析现有灯光分布和控制方式，思考合理的灯光布设和可能的智能灯光控制方案。在科学课上，教师带领学生学习与传感器相关的知识，帮助学生建立了基于“智能控制”灯光的知识体系。在信息技术课上，学生使用编程软件设计了声控灯、景观灯程序。在美术课上，学生将自己的所见、所想，用刮画的方式进行创意物化。最后在综合实践课程上完成“智慧点亮校园”的整个工程。

这个阶段，学生有实际考察，有科学调查，有工程设计，也有工程实践，并借助信息技术进入虚实变换的世界。期望践行STEM 教育可以培养学生以学科整合的方式认识世界，运用跨学科的思维解决现实问题，提升他们的逻辑思维能力和问题解决能力，使其成为具有 STEM 素养的高质量人才。

第二阶段：全校推进 STEM 项目学习。在顺利完成第一阶段的基础上，项目组扩大了学科范围，吸纳数学、英语、体育、音乐等学科，除了继续前面的内容外，拟通过英语剧目表演、畅想“长小”未来等项目方式，深入智慧校园学习和实践活动。在该阶段，项目组通过多学科整合的项目，促进学校整体教与学的变革发展。

第三阶段：科技嘉年华活动汇报拓展和论坛交流。在这一阶段，学生展示作品，与山外面的学校开展交流，达到总结反思、开阔视野、增强自信的目的。为此，项目组在该校开展了以 STEM 教育为重点的“六一科技嘉年华”活动。项目组还开设科学家科普讲坛，邀请中科院人工智能专家为学生科普人工智能技术和应用；邀请对口的中小学科技教师和工程师，分别在十几间教室同时开展生动活泼的动手实践科学活动，近距离体验人类智慧和机器智慧结合的先进科技，开阔师生视野，激发学生对科技的兴趣，引发教师对未来人才培养的思考。

与此同时，为促进教师专业发展，项目组还举办“山村学校如何开展科技教育”的论坛活动，邀请学校、企业、领导和专家，为山区校科技教育创新发展建言献策。

第四阶段：为有特长的学生提供更高、更广的发展机会。项目组将会把学校社团和教师成长结合起来，引领师生把本校项目和校外展评、竞赛活动相结合，为师生创建更广阔的交流和发展平台，并推动该项目深入落地，最终实现STEM教育理念引领的学校教与学方式的变革。

项目的成果成效

STEM 教育关注的是综合运用各学科知识解决问题的能力、动手能力和创造能力。经过两年的项目开展，该山区校新技术、新理念学习深入人心。教师们直观感受 STEM 教育跨学科整合、以学生为中心的特色，对于学校教与学方式的变革，产生了一定的引领作用。同时，在 STEM 教育理念驱动的全校推进跨学科融合活动方案的实践中，综合实践活动课程内容丰富，科技含量和工程技术含量增加，学生作品更具有灵魂。

由于山区校的学生数量少，每个学科的教师数量很少，大多一个学科只有一位教师，有的教师兼任多个学科教学，共同研讨和备课几乎难以发生。但是在“让智慧点亮校园”的 STEM 活动中，多个学科的教师共同推进项目，为教师提供了集体备课、互相学习的机会，促进了团队建设和教师的专业发展。在协同创新活动期间，教师们在专家的引领下，在专业成长方面取得了飞速的进步。

“把培训课堂建到学校，让教师研修真正发生”是北京教育学院“协同创新”的项目理念。项目团队以专业精神影响、感染项目校的教师，鼓舞项目学员，改变从“我”做起，遵循总项目“送教到校”“学—做—用—评”的模式，积极转变自身思维，为山区学校学生提供更好的教育。

反思与展望

在山区学校开展 STEM 教育直接受益的是大山中的孩子们，得以成长的是山区校的教师，其社会效益是项目组当初满腔热血走进大山的原动力。但在开展初期，校长和教师不理解 STEM 教育，对于动手实践的开源创意制作等甚至有抵触情绪，觉得和自己的教学毫无联系。

教学改革必然触动教师的奶酪，原来拿本书讲讲课，一天天过去，现在忽然有人天天盯着，还要学习很多新东西，还要重新备课。对于管理者而言，原来查查教案，看看作业，现在要不断学习新的评价方式，组织教学活动…… 有些问题甚至不是理念和实践问题，而是体制机制问题。

另外，山区校没有足够的、可持续的经费用于实验室建设和维护，学生家长的观念比较保守，经济也不宽裕，造成了学校发展的动力不足，教学改革愿望不迫切。项目组看到的是山里山外两重天，内心的焦灼和本地区教师安于现状的心态有较强的冲突，初期快速的节奏受到来自教学一线教师强烈的反弹。吸取经验教训，项目组放慢节奏，先从核心成员和学生社团开展工作，从抓学习做起，通过一点一滴的浸润，逐渐让校长和教师认识到转变教与学方式的重要性，但更重要的是通过设计符合本校的整合项目，让校长和教师看见可行性。

这个过程是艰难而痛苦的，虽然没有达到预期的效果，但却扎实可行，做到了因地制宜。项目组未来期望把更多课程引入山区教室，期望从机制上给予山区学校校长和教师更多发展的内在动力，并给予山区学校更多长期的鼓励与支持。

传统文化元素背后的科学内涵同样具有丰富的教育价值。在山区学校开展 STEM 教育时，一定要结合该地区的特色对地区资源进行深度开发。建议采用如下两种 STEM 课程形式活动：一是学科渗透的STEM教育。整合综合实践、美术手工、劳动技术、科学课以及小型社团等，开展包括野外考察、现场体验、动手实践等项目，融入 STEM 跨学科整合的思想和理念，开设相应的课例和研究课，最大化发挥山区资源价值，使学生能在现实世界学习。二是开展STEM项目学习。定向培养教师，参加竞赛和评比，建立创客社团，开设 STEM 创意设计课程，并将这些理念贯彻到其他课程中，推动山区学校 STEM教育稳步发展。

STEM 课程在山区学校的实施是一个循序渐进的过程，必然会受到很多因素和条件的限制。据《中国农村教育发展报告 2016》显示，全国共有不足 100 人的小规模学校近 12.7 万所，占学校和教学点总数的 44.7％，不足 10 人的乡村学校约 3.39 万所。这些小规模学校大多地处偏远地区，普遍面临师资不足、生源流失严重、优质教育资源匮乏等问题。在如今强调培养学生创新精神与实践能力的大背景下，分析山区校实施 STEM 课程所面临的问题，寻找因地制宜的STEM课程设计方法与思路，缩小城乡教育差距，让山区孩子也能享受与城市孩子一样的教育资源，具有重大意义。

注：本文系北京教育学院重大课题“中小学生创新能力培养——STEM教育理念下的创客教育课程实践研究”（课题批准号：JYZD201501）的研究成果之一。

参考文献：

[1]赵中建.美国中小学STEM教育研究[M].上海：上海科技教育出版社,2017.

[2]余胜泉,胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究,2015(4).

[3]杨晓哲,任友群.数字化时代的STEM教育与创客教育[J].开放教育研究,2015(5).

[4]于晓雅.STEM项目学习要重点关注什么[J].中小学管理,2018(3).

[5]胡卫平,首新,陈勇刚.中小学STEAM教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报（教育科学版）,2017(4).