STEM教育北京经验大起底，拿去即用 | 创新课程
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他山之石，可以攻玉。北京各学校是如何开展STEM教育的？一起来借鉴下他们的经验吧。
STEM课程体系化设计的实践探究
文 | 李群 张萍萍
STEM是一门注重与现实世界联系，强调学科整合，重视学术素养与实践创新能力发展的综合性课程。如何正确理解STEM理念，针对本土教育需求，探索适合我国实际情况的课程体系，值得研究。笔者基于北京市几所学校的教学实践探究STEM课程本土化的基本方式与策略，总结STEM课程体系化设计的经验。
一、基于教材的STEM课程建构
STEM课程是涉及数学、科学、工程和技术等方面的综合性课程。鉴于数学、科学本是必修科目，学生在校参与实践的机会有限，北京市海淀区五一小学基于已有教学内容进行有机融合，建构STEM课程。该校以数学教材和科学教材为蓝本，以主题学习活动为载体，打破学科界限（将数学、科学、工程、技术进行整合），关注学生的学习兴趣、学习规律，让学生自主探究，体验学习的乐趣。
如何建构课程？该校从实际出发，渐进式发展学生的跨学科学习能力，设计了适合不同年段的STEM课程的整合方案，为教师做STEM课程设计提供参考（见表1）。STEM课程设计是依托现行国家课程体系进行的，这有利于保障STEM课程的关联性和系统性。
表1 STEM课程学科整合设计要求
根据上面的课程设计要求，该校设计出了1～3年级的STEM课程（三年级的课程内容见表2），课程内容选择与年段数学和科学学科内容的联结一目了然。该校设计的STEM课程具体有连贯性，比如学生在一年级时学习“木琴”，二年级时学习“声音”，三年级时学习“奏乐”。
表2 三年级STEM课程项目
二、基于概念的STEM课程建构
STEM是一门包含数学、科学、工程和技术等学科领域的综合性课程，但不论是STEM课程的发源地美国，还是STEM课程刚刚兴起的我国，对STEM素养的培育要求和对STEM课程研发要求都涵盖在科学课程之中，科学学科内容在STEM课程中占有重要地位。在课程研发中，北京教育学院附属丰台实验学校分校的教师就基于物理学科的核心概念设计了系列课程。该校课程设计是依托学科教材，以教材内容为线索开展的。
比如在初中物理教学中，教师通过将对力的概念的理解与认知及光的传播等知识与生活中可能或可以见到的有趣的现象相关联形成课程内容。以“神秘的支撑”为例，这部分内容虽然并未直接与学生生活关联，但是教师设计了“神奇的悬线”“巧悬锤头”“手指托人”“听话的魔布”“意念提筷子”五个主题，围绕“力与相互作用”这个概念实现了课程建构（见表3）。
表3 魔术物理课程
三、基于学科的STEM课程建构
教师还可以基于学科课程中的某些知识，依托一定的环境或资源进行拓展从而实现课程建构。北京五中分校设计的“空间建构”课程就是采取此类课程研发形式而形成的STEM课程。该课程基于数学课程中的空间概念，以人所存在的现实空间为依托进行课程建构（基本结构如图1）。
图1 “空间建构”课程结构
由课程结构图不难看出，该校课程设计的触发点是数学学科中与空间有关的知识与概念，而内容被扩展到人们所认知的空间世界。
四、对STEM课程建构的分析
（一）课程设计特点
1. 关注系统性的课程建构
在上述三所学校中，前两所学校的课程建构均以与STEM相关联的学科课程内容为线索，由此建构的课程天然存在学科内在逻辑，形成了课程的内在体系结构。以学科拓展为课程建构方式的STEM课程，则是以空间结构的基本存在形式为课程建构的依据，形成课程内部单元与单元之间的关联。众所周知，建构系统化的课程对于避免知识碎片化、强化课程内部的相互衔接、促进课程价值的实现具有重要意义。建构系统化的STEM课程也是近些年国际STEM教育发展的趋势。上述三所学校构建的STEM课程均符合这一趋势。
2. 关注学科知识的学习
STEM课程强调综合性和实践性，注重将工程设计和技术应用纳入其中，但这并不意味着可忽视课程的知识性和学术性。
上述三所学校建构STEM课程，要么基于学科课程，将学科知识应用于实践，要么是学科课程的拓展，将学科知识融入STEM课程教学，均体现了课程设计者对知识的关注。例如，基于物理概念的STEM课程设计与应用，让学生在发现问题和解决问题的过程中理解概念，迁移、应用知识。
3. 关注与学校课程的融合
任何一门课程都需要融入学校整体课程，这样才能更好地发挥其育人价值，更有效地满足学生的发展需要。上述三所学校研发STEM课程时显然考虑了融合问题，前两所学校的STEM课程直接与必修课程关联，自然地融入学校整体课程框架。在设计“空间建构”这门课程时，教师就通过融入、融合、融通等方式将其与必修课程和校本课程有效关联，将STEM课程作为联系不同领域、不同层级的课程的桥梁。
（二）课程设计不足
1. 课程内容与现实关联性不强
STEM是一门注重与现实世界联系的课程，当然应以开放性的真实问题作为线索展开。综观上述三所学校都是从已有课程内容出发衍生“真实”问题，构建STEM课程内容，这样实现了与现实世界关联，但由于设计的问题与现实中问题相比，复杂性和不确定性大大降低，使培养学生解决实际问题的能力受到影响。
2. 缺少对STEM支持系统的设计
STEM课程包含工程设计内容，而大多数教师对工程设计比较陌生。怎样理解“设计”，什么才是真正意义上的“工程设计”，不同的教师会有不同的认知。如果仅从字面上理解或通过一两次课程观摩就形成对“工程设计”认识并进行STEM课程设计，就有可能使所设计的课程存在缺陷以致目标无法实现。笔者认为学校如要自主开发STEM课程，宜建立教师发展支持体系或邀请外部专业人士对课程进行完善。
五、课程实践启示
（一）STEM课程本土化需把握课程建构的基本思想
任何一门课程都会承载一定的教育功能，STEM课程也是如此——作为一种以实践为基本学习方式的多学科融合的课程，更需要坚持正确的导向，即“整合各领域知识、技能，将知识的学习与师生生活实践结合起来，解决真实世界中的实际问题，培养创新型人才”。教师在设计STEM课程时要从现实生活中发现问题，围绕真实问题编制学习任务，尽可能地涉及更多的学科和更广的领域。分析案例，可以发现课程设计者在设计课程时，特别注重学科知识的关联。
（二）STEM课程本土化需在学校整体课程框架下展开
不论是引进课程还是设计新课程，都不能仅对现有课程做简单累加，而应当通过某种方式与现行的学校课程关联，避免形成课程孤岛，这样才有利于提升学生综合应用知识解决问题的能力。上述三所学校STEM课程的建构均基于学校已有的课程，这些既有课程为STEM课程提供了学习与研究的内容，同时STEM课程也为学生检验在其他学科课堂上所学提供了实践的条件，让学生在综合运用知识的同时加深对知识的理解。
（三）STEM课程本土化应形成自适的结构体系
任何教育目的的达成很难通过一两次活动设计实现。相较于经验性的、随意性的课程开发，系统性、体系化的课程设计能更好地向学生传达课程价值，实现课程的培养目标。当前学校多以学科内容为线索来建构的体系化的STEM课程，未来教师需要思考的是如何以“体系化的STEM课程+基于STEM教育理念的学习”来实现STEM教育与学校整体课程的一体化建构。
（作者李群系北京教育科学研究院课程教材发展研究中心教研员；张萍萍系北京市门头沟区教师进修学校高级教师）
文章来源：《中小学数字化教学》2019年第2期
责任编辑：祝元志
微信编辑：李中华
监 制：朱哲
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