◆江育奇

對在中小學(xué)推廣STEM教育模式之我見

◆江育奇

STEM教育是近年來由國外新引進(jìn)的教學(xué)模式，對STEM教育模式應(yīng)做理性分析，在應(yīng)用實踐上不宜全盤照搬，應(yīng)做適應(yīng)性改進(jìn)。

STEM教育；中小學(xué)；信息技術(shù)；教學(xué)模式

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，教育模式也在不斷更新，STEM教育便是近年來由國外新引進(jìn)的教學(xué)模式。這一模式的應(yīng)用，目前在國內(nèi)中小學(xué)處于起步階段，各種面向中小學(xué)教師的STEM教育培訓(xùn)課程應(yīng)運(yùn)而生。筆者認(rèn)為，從STEM教育的定義本身及實踐考察，結(jié)合我國中小學(xué)生的認(rèn)知水平情況和培養(yǎng)目標(biāo)要求，對STEM教育模式不宜全盤照搬，應(yīng)做理性分析，結(jié)合時代發(fā)展要求加以改進(jìn)，具體問題分析如下。

2 STEM教育的定義探析

“STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡單疊加，而是要將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力?！盵1]以上可看作STEM教育比較典型的釋義，如何具體理解，有必要從以下三個方面進(jìn)一步探討。

何謂“工程”學(xué)科 “工程”是一個怎樣的學(xué)科，這是首先要提出來進(jìn)行探討的問題。查《當(dāng)代漢語詞典》：“工程：[名]規(guī)模較大，需要投入較多人力、物力的建設(shè)項目、工作等：土木～|水利～|圖書出版～|希望～?！痹凇癝TEM”教學(xué)模式中，“工程”怎樣去體現(xiàn)？這是在國內(nèi)中小學(xué)實施STEM教育的難點所在。

理工科大學(xué)有“工程學(xué)”學(xué)科，一般的理解是：工程學(xué)是一門應(yīng)用學(xué)科，是用數(shù)學(xué)和其他自然科學(xué)的原理來設(shè)計有用物體的進(jìn)程[2]。可見，“工程”與“科學(xué)”“數(shù)學(xué)”之間其實彼此關(guān)聯(lián)，并非是互相獨立的學(xué)科。眾所周知，“工程”無論是在設(shè)計還是在建設(shè)過程中，都需要使用“科學(xué)”和“數(shù)學(xué)”知識，因此，以四個維度獨立的心態(tài)去看科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的觀點，從邏輯上講是有缺陷的。

傳統(tǒng)STEM教育的時效性 由于STEM教育缺少信息技術(shù)（Information Technology）這一重要因素，從目前的情況來看，顯得缺乏時效性。STEM教育誕生時，信息技術(shù)并不發(fā)達(dá)，因此當(dāng)時并沒有將信息技術(shù)整合在一起，但在當(dāng)前信息技術(shù)已滲透到社會各個行業(yè)的形勢下，推廣或應(yīng)用STEM教育模式顯然不能缺少信息技術(shù)或信息工程技術(shù)這一現(xiàn)代以至未來具有廣泛發(fā)展前景的重要元素。筆者認(rèn)為，要實現(xiàn)STEM教育所希望實現(xiàn)的大融合愿景，離開信息技術(shù)或信息工程技術(shù)因素是難以取得理想效果的，因此，應(yīng)用STEM教育需重視信息技術(shù)或信息工程技術(shù)的整合，以使這一模式適應(yīng)時代發(fā)展要求，體現(xiàn)時效性。

STEM教育實踐 “STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合”，可以說這就是STEM教育理念核心的內(nèi)涵?，F(xiàn)在結(jié)合一個實例來分析STEM教育實踐性。

在本地區(qū)初中階段曾有過將物理、化學(xué)、生物、地理四個學(xué)科合并成為科學(xué)一個學(xué)科，實施學(xué)科教學(xué)大融合的經(jīng)歷。2003年在課改浪潮中，深圳市將初中物理、化學(xué)、生物、地理四科合并為科學(xué)學(xué)科，實現(xiàn)學(xué)科大融合，經(jīng)多年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)科大融合存在的問題更多，“作為初中課改的產(chǎn)物，將物理、化學(xué)、生物、地理等四科知識‘合四為一’的科學(xué)課，在我市經(jīng)過了數(shù)年爭議和質(zhì)疑后，有望于今年秋季開學(xué)后重返分科教學(xué)”[3]，后來又恢復(fù)了分學(xué)科教學(xué)。這個例子或許并不能完全說明教學(xué)模式融合的科學(xué)性問題，但從實踐角度也可以表明，對于目前國內(nèi)的中小學(xué)來說，實現(xiàn)學(xué)科大融合應(yīng)從實際出發(fā)，把握實踐要求，特別是注重其科學(xué)性。

3 STEM教育要注意結(jié)合國內(nèi)中小學(xué)教學(xué)實際

STEM教育最早始于1986年的美國。“1986年，美國國家科學(xué)委員會（NSB）發(fā)布了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》（又稱《尼爾報告》），該報告是美國STEM教育發(fā)展的里程碑，提出集成科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)和工程教育。2005年，國家科學(xué)總院和國家研究委員會（NRC）向美國國會提出《駕馭風(fēng)暴：美國動員起來為更加輝煌的未來》，期望在21世紀(jì)大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行國際競爭?！盵1]可見，原始STEM教育是針對本科生教育提出的教育模式，是為了強(qiáng)化理科學(xué)生的科技理工素養(yǎng)提出的要求，對于理工科大學(xué)生來說，這樣的要求是無可厚非的。那么，這種源于大學(xué)理工科培養(yǎng)目標(biāo)改革的教育模式，在多大程度上適應(yīng)我國中小學(xué)的教學(xué)實際，應(yīng)是將這種教學(xué)模式引進(jìn)中小學(xué)教學(xué)中首先要解決好的問題。

關(guān)于我國有關(guān)義務(wù)教育階段課程開設(shè)的規(guī)定，在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中明確指出：“提高義務(wù)教育質(zhì)量。建立國家義務(wù)教育質(zhì)量基本標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測制度。嚴(yán)格執(zhí)行義務(wù)教育國家課程標(biāo)準(zhǔn)、教師資格標(biāo)準(zhǔn)。深化課程與教學(xué)方法改革，推行小班教學(xué)。配齊音樂、體育、美術(shù)等學(xué)科教師，開足開好規(guī)定課程……大力開展‘陽光體育’運(yùn)動，保證學(xué)生每天鍛煉一小時，不斷提高學(xué)生體質(zhì)健康水平。提倡合理膳食，改善學(xué)生營養(yǎng)狀況，提高貧困地區(qū)農(nóng)村學(xué)生營養(yǎng)水平。保護(hù)學(xué)生視力?！庇纱丝梢姡壳傲x務(wù)教育階段學(xué)生在學(xué)校的主要任務(wù)是根據(jù)國家課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，學(xué)習(xí)規(guī)定課程，特別強(qiáng)調(diào)了要加強(qiáng)體育鍛煉、增強(qiáng)體質(zhì)的問題。

2012年11月召開的黨的十八大提出：“全面貫徹黨的教育方針，堅持教育為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)、為人民服務(wù)，把立德樹人作為教育的根本任務(wù)，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人?！盵4]可見，關(guān)于義務(wù)教育階段課程的要求，筆者認(rèn)為，對于中小學(xué)生來說，無論是文科還是理科，都應(yīng)從提高綜合素養(yǎng)出發(fā)，根據(jù)要求學(xué)好規(guī)定的有關(guān)課程，要全面、均衡地發(fā)展。過早強(qiáng)調(diào)強(qiáng)化理科教學(xué)理念，或可產(chǎn)生拔苗助長的弊端，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)偏科現(xiàn)象，偏離基礎(chǔ)教育培育綜合素質(zhì)的目標(biāo)。

當(dāng)然，STEM教育有其優(yōu)越性，在人才培養(yǎng)方面亦有可取之處，但在應(yīng)用時應(yīng)考慮教育教學(xué)的階段性，從實際出發(fā)，統(tǒng)籌考慮教育教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合中小學(xué)生的知識基礎(chǔ)、認(rèn)知水平、培養(yǎng)目標(biāo)情況，避免STEM教育在國內(nèi)中小學(xué)推廣中可能出現(xiàn)的一定局限性問題。

4 STEM教育實例分析

這里是一個STEM教育的案例，借助類似案例有助于提升對STEM教育模式的理性認(rèn)識。

這是“有關(guān)光的STEM活動案例——照亮世界的光”的實例，實例基本情況如下。

適用年級：小學(xué)四年級。建議時長：50分鐘（知識演示和介紹20分鐘，“動手做”活動30分鐘）。

1）單元內(nèi)容概要。在這個對光進(jìn)行探究的單元中，學(xué)生學(xué)習(xí)描述光與物體相互作用的五個詞匯：透明、半透明、不透明、反射和折射。在動手活動中，學(xué)生探索各種材料，研究它們是如何與光相互作用的，并學(xué)習(xí)使用半透明、透明、不透明、反射和折射等五項特征，來描述光與物體的相互作用。

2）與工程學(xué)的聯(lián)系。每天能夠看到很多東西是至關(guān)重要的。工程師和科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)明了很多照明設(shè)備以幫助人們在黑暗中看到物體。燈光工程師設(shè)計用于居住和工作的照明系統(tǒng)。如果沒有他們的專業(yè)知識，由于惡劣的照明條件和人的視覺疲勞，人們每天看到的景象將會變差。對于光的原理的理解，使工程師們創(chuàng)造新型的照明設(shè)備，設(shè)計更節(jié)能和更符合人體視覺要求的燈泡和裝置。而為了設(shè)計照明系統(tǒng)和新的設(shè)備，工程師必須理解光的性質(zhì)，以及光是如何與不同材料相互作用的（案例詳見文獻(xiàn)[5]）。

現(xiàn)在從以下兩個方面來分析這個問題。

1）小學(xué)生能理解什么是“工程學(xué)”嗎？要理解什么是“工程學(xué)”，前提條件是必須知道什么是“工程學(xué)”，那么，現(xiàn)在的小學(xué)生知道什么是“工程學(xué)”嗎？由于小學(xué)根本沒有開設(shè)“工程學(xué)”課程，因此，小學(xué)生知道“工程學(xué)”的可能性不大，要讓他們能理解以上“與工程學(xué)的聯(lián)系”，真正達(dá)到STEM教育的目標(biāo)，顯然還有相當(dāng)大的距離。

2）以上“與工程學(xué)的聯(lián)系”這段話本質(zhì)上是什么？回頭再來看看以上“與工程學(xué)的聯(lián)系”這段話的本質(zhì)是什么。

①這一描述不符合“工程”或“工程學(xué)”的內(nèi)涵，因此將其強(qiáng)行說成是“與工程學(xué)的聯(lián)系”，感覺上很牽強(qiáng)，在學(xué)生不理解什么是“工程學(xué)”的前提下，要他們理解“工程學(xué)”在案例中的作用就難上加難了。

②以上“與工程學(xué)的聯(lián)系”本質(zhì)上應(yīng)該是“與科學(xué)的聯(lián)系”，因為這是小學(xué)科學(xué)課的教學(xué)內(nèi)容，從內(nèi)容上看也是科學(xué)的知識，再細(xì)分應(yīng)該歸入物理或光學(xué)知識，但是后面的兩個學(xué)科是小學(xué)生根本沒有接觸到的學(xué)科，說起來可能更加不好理解，因此將以上“與工程學(xué)的聯(lián)系”說成“與科學(xué)的聯(lián)系”更加貼切一些；而如果為了強(qiáng)調(diào)這個案例與“工程學(xué)”的聯(lián)系，將其說成是“與工程學(xué)的聯(lián)系”，則有牽強(qiáng)附會之嫌，且無實際意義。

綜上所述，以上“與工程學(xué)的聯(lián)系”還是沒有突破在小學(xué)沒有“工程”學(xué)科，怎樣去體現(xiàn)“工程”這一難題。

5 STEM教育的現(xiàn)實意義探討

在中小學(xué)開展STEM教育的現(xiàn)實意義，也應(yīng)是要加以探討的問題。眾所周知，在中小學(xué)教育教學(xué)工作中倡導(dǎo)素質(zhì)教育的模式，一方面，素質(zhì)教育是一種以提高學(xué)生綜合素質(zhì)為目標(biāo)的教育模式，它重視對人的思想道德素質(zhì)、能力進(jìn)行培養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生個性發(fā)展，對提高全民族的素質(zhì)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義；另一方面，素質(zhì)教育可以用于任何學(xué)科的任何課堂，因而素質(zhì)教育是目前中小學(xué)校備受關(guān)注的教育模式。顯然STEM教育難以適用于語文、英語等文科的教學(xué)工作，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、科學(xué)能用上STEM教育模式的教學(xué)內(nèi)容也不多。根據(jù)STEM教育的定義，這一教學(xué)模式應(yīng)該是用于帶有實踐性的課程，較接近于目前的“創(chuàng)客”活動或“綜合實踐活動”課程，對實踐場所有一定要求。

素質(zhì)教育與STEM教育兩種教育模式對比，無論是教育模式的適用范圍還是教育效果，都有較大的區(qū)別。因此，在國內(nèi)中小學(xué)推廣STEM教育應(yīng)注意其局限性，在一定的范圍、適合的課程中開展，不宜全盤照搬、“拿來主義”，以發(fā)揮出這一模式的積極作用。

6 結(jié)語

根據(jù)以上分析，由于我國中小學(xué)沒有“工程”課程，因此，SETM對于我國中小學(xué)來說其實只是STM；基于STEM缺少“信息技術(shù)”這一關(guān)鍵因素，所以要與時俱進(jìn)，必須進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)和修訂，將信息技術(shù)融入其中。另外，要充分考慮中小學(xué)生的認(rèn)知水平情況和培養(yǎng)目標(biāo)階段性要求，對STEM教育模式增強(qiáng)理性認(rèn)識，在推廣中要結(jié)合我國中小學(xué)的教育教學(xué)實際，增強(qiáng)科學(xué)性和實踐性。因而，在中小學(xué)教學(xué)中實施這一教學(xué)模式必須慎重為之。

[1]余勝泉,胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究,2015(4):13-22.

[2]工程學(xué)[DB/OL].http://baike.baidu.com/item/工程學(xué)/889 686.

[3]傅欣彥,等.初中科學(xué)課實在不“科學(xué)”[N].深圳晚報, 2011-01-17(7).

[4]馬寶娟.新中國成立以來黨的教育方針的價值取向歷史演進(jìn)分析[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2015(4): 59-65.

[5]周建中.有關(guān)光的STEM活動案例:照亮世界的光[J].中國科技教育,2015(5):15-18.

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1671-489X(2017)13-0071-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2017.13.071

作者：江育奇，深圳市寶安區(qū)教育信息中心，高級教師，研究方向為教育技術(shù)與教育裝備（518101）。