Derek+Bell+Hubert+Dyasi

讓我們從明顯的開始說起——

STEM不是一個單一的學(xué)科。相反，它是一個術(shù)語，第1次使用在20世紀90年代，它反映了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)之間的密切關(guān)系。STEM最初是與世界各國的研究和發(fā)展相關(guān)，為努力加強他們的經(jīng)濟和基于高水平的技術(shù)和創(chuàng)新，從而提高各國自身的競爭力。此外，我們的社會所面臨的許多重火挑戰(zhàn)（例如健一康、水和能源供應(yīng)、環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展等）也需要STEM的投入，以找到當(dāng)?shù)睾腿虻慕鉀Q方案。因此，這并不奇怪，STEM現(xiàn)在是全球教育的重要組成部分，為了所有的兒.童和從5～18歲的年輕人。然而，有一個悖論（如圖l所示），STEM的各個元素在學(xué)校背景和更廣泛的世界之間有著顯著不同。在學(xué)校，重點是數(shù)學(xué)和科學(xué)，但在日常生活中，技術(shù)和工程則更為突出。從這一點看，有必要在校內(nèi)和校外之間保持平衡，這不只是為了滿足行業(yè)和政府對高素質(zhì)的科學(xué)家、工程師、技術(shù)人員和數(shù)學(xué)家的需求，或許更重要的是，是為所有兒童能夠在將來的生活和工作中更好地認識社會和世界。

本文將考慮如何提高小學(xué)課堂中的STEM形象，并開始修復(fù)個別元素之間的平衡。這樣做將會：

·強調(diào)需要一個對STEM的共識

·突出為STEM作規(guī)劃的重要性

·強調(diào)教師角色的重要性

·鼓勵全校的方法

STEM共識

盡管STEM一詞已被廣泛使用，但對于它到底包括什么卻沒有一致的定義或協(xié)議。也許更令人擔(dān)憂的是那些使用術(shù)語的人卻經(jīng)常在識別這些學(xué)科之間的區(qū)別時發(fā)生失敗或錯誤。但是我們會建議在兒童教育的背景下，需要了解每一個學(xué)科是怎樣有助于整個STEM活動的。作為教師，我們需要證明，我們正在教孩子們什么，為什么我們使用特定的方法幫助他們學(xué)習(xí)。因此，我們建議，提高STEM存小學(xué)課堂中的形象的第一步是為所有在校教師達成一個什么是STEM的共識，并認識到不同的學(xué)科之間的整體區(qū)別。

在這個階段，最好保持事物簡單并把STEM限定于4個核心學(xué)科：科學(xué)（包括生物、化學(xué)和物理）、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)。圖2為各個學(xué)科的基本定義，每一個學(xué)科以它自己的方式產(chǎn)生思想、概念、知識，并且不同程度地產(chǎn)生廣泛的產(chǎn)品。從本質(zhì)上說，我們會建議科學(xué)和數(shù)學(xué)一起工作，解釋我們生活的自然機制；而技術(shù)和工程使用，建立在這些知識基礎(chǔ)上，設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)新產(chǎn)品和工藝，以滿足我們不斷增長的需求。

為STEM作規(guī)劃的必要性

達成STEM的共識需要從規(guī)劃過程開始，該過程確保所有的孩子能夠體驗一系列的STEM活動，并開始建立對STEM的理解。作為教師，我們需要清楚孩子通過這些活動應(yīng)該學(xué)會什么。因此，我們需要確定課程的目的和內(nèi)容。這將包括核心概念的結(jié)合（這是來自于STEM單一方面的關(guān)鍵概念，比如材料可以作為液體、氣體和固體存在，生命體需要特殊物質(zhì)以保持健康）；跨學(xué)科概念（如因果關(guān)系、比例和數(shù)量）；以及實踐（描述科學(xué)家、技術(shù)人員、工程師和數(shù)學(xué)家如何通過探究和問題解決開展工作）（對于核心理念，跨學(xué)科概念、實踐、調(diào)查和問題解決更加細節(jié)的討論見本主題文章《透視科學(xué)中的探究及工程與技術(shù)中的問題解決》——編者注）。

這里我們考慮如何開發(fā)一個STEM課程計劃。首先需要知道的是：建立知識和理解STEM是需要時間的。此外，由于STEM是一個多學(xué)科的集成。它需要2個層面的知識和理解：

·各個學(xué)科中的概念和技能

·為了設(shè)計和制造解決方案以滿足特定的需求，這些想法和技能是如何整合在一起解決特定的問題。

如果我們真的打算幫助孩子整合、建立和促進他們的學(xué)習(xí)，那么這2個層次在規(guī)劃階段就必須明確下來。簡而言之，如解決問題需要工具（包括物理設(shè)備、知識和想法），那么在STEM活動的規(guī)劃中，我們設(shè)計的項目就應(yīng)該盡力提供孩子解決STEM問題并產(chǎn)生一個可行的解決方案所需要的工具。在知識、技能和概念方面的許多“工具”來自于各個學(xué)科，比如理解如何做不同類型的數(shù)值計算或者如何做一個電路。

因此，為了提升STEM在小學(xué)課堂中的影響力，我們需要更加明確我們希望孩子學(xué)到什么和武裝學(xué)生讓他們能夠解決這些挑戰(zhàn)。有很多種方法可以做到這一點，但重要的是，所有的教師都要參與這個計劃。圖3展示了一個如何將STEM構(gòu)建到課程中的簡單模型。

采用該模型時需要對STEM挑戰(zhàn)進行定義，并對學(xué)生可能從各個學(xué)科得到的知識和理解進行識別。STEM挑戰(zhàn)可能涉及在獨立班級中團體工作的孩子，或者可能是整個學(xué)校項目的一部分。STEM挑戰(zhàn)的關(guān)鍵因素必須是：

·有一個能與學(xué)生相關(guān)的“真實”情境；

·應(yīng)該獲得一個明確的結(jié)果、產(chǎn)品或者問題的解決方案。

·允許孩子們提出一系列解決方案，符合一開始設(shè)定的標(biāo)準，從而給他們機會證明他們所知道的、所能做的，以及他們可以創(chuàng)造和革新的。

STEM挑戰(zhàn)可以引入得更加復(fù)雜。例如，每個組必須設(shè)計一個海報宣傳他們制作的產(chǎn)品。經(jīng)濟元素可以由定義一組學(xué)生能夠使用的核心資源組成，在一開始的時候給學(xué)生一筆“錢”給他們“買”額外的材料。

規(guī)劃中沒有固定的一系列步驟，因此不可避免地涉及步驟之間的前后移動。首先也是最明顯的是。我們需要明確我們想要孩子們學(xué)什么。確定了整體的學(xué)習(xí)成果之后，接下來有幫助的是決定什么是合適的STEM挑戰(zhàn)。例如，為了解決物體結(jié)構(gòu)、屬性和功能之間關(guān)系的學(xué)習(xí)成果，我們可以設(shè)計一個造橋的挑戰(zhàn)，這個橋跨度1米，其中心至少承受2千克的重物，用到例如報紙、吸管、膠帶等材料。這個挑戰(zhàn)適合一個班級的學(xué)生小組合作，安排若干節(jié)課，因為每一節(jié)課的科學(xué)內(nèi)容中學(xué)生所探索的物體的屬性，以及他們所使用的方法會使得橋的結(jié)構(gòu)更加強壯堅實。在技術(shù)和工程方面，他們可能一直在研究為什么一些結(jié)構(gòu)比其他的強大，而在數(shù)學(xué)中是建立在測量精度、幾何形狀及比例的能力基礎(chǔ)之上的。

另一個重要的事情是確保STEM挑戰(zhàn)不孤立于兒童各學(xué)科之間的學(xué)習(xí)。這并不是說STEM挑戰(zhàn)沒有內(nèi)在價值。它們是有趣的、能夠捕獲兒童的想象力，但如果STEM挑戰(zhàn)是孤立的就不能最大限度地發(fā)揮學(xué)習(xí)的最大效果。學(xué)習(xí)本身取決于兒童（和成人）能夠在現(xiàn)有的知識和新的經(jīng)驗之間建立連接，以及把一個情境中學(xué)習(xí)的想法和在另一個背景中使用的想法鏈接起來。STEM是一個多學(xué)科的概念，它取決于能夠在傳統(tǒng)的各個學(xué)科間建立必要連接的能力。這不是孩子們天生的東西。因此，規(guī)劃的學(xué)習(xí)計劃需要使我們能夠明確這些連接，并允許涉及孩子們先前做的事情，從而推動他們的思考和學(xué)習(xí)。

教師角色的重要性

為兒童的學(xué)習(xí)制訂計劃僅僅是教師角色的開始。一旦計劃的課程開始實施，作為教師，我們必須找到教的方法，使我們的每一個孩子都能實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。這正是測試我們的教學(xué)技能和策略的時候。雖然在不同的學(xué)科和情境中的教學(xué)有許多共同點，但也有區(qū)別。但如果我們不承認或在意它們的話，它們很可能會成為孩子們學(xué)習(xí)的障礙。因此綜合幾個學(xué)科，就如STEM一樣，教師的角色不僅重要而且有了新的要求和更長遠的考慮。在這里，我們想要突出4個問題，這些是我們認為需要特別關(guān)注的方面。

創(chuàng)設(shè)合適的情境

首先需要關(guān)注的方面是要創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)主題和現(xiàn)實生活之間的聯(lián)系，以幫助孩子們開始認識到如何及何時將他們學(xué)習(xí)的東西運用到生活中。這樣的聯(lián)系不應(yīng)該在教單獨學(xué)科或STEM挑戰(zhàn)中被忽略。相反，我們需要在我們的教學(xué)中作參考，使主題和想法的相關(guān)性得到加強。建立這樣的聯(lián)系是捕捉孩子們的興趣并鼓勵他們使用想象力和創(chuàng)造力的一部分。

也許與孩子相關(guān)的新思想的最重要的方面是需要考慮到他們自己的現(xiàn)有的想法。這適用于他們的先入為主的想法，這些是由他們以往的經(jīng)驗發(fā)展起來的，為了解釋不同的現(xiàn)象和解釋在一開始無論如何都難以理解的問題。作為教師，我們要找到方法幫助兒童建立這些想法，并且給他們挑戰(zhàn)，這樣每個兒童就能在思考中理解現(xiàn)象并且獲得進步。

提出問題.提供挑戰(zhàn)

任何教學(xué)的核心都是有效地利用問題，以擴大和挑戰(zhàn)兒童的思維，以及在一定程度上保證他們?nèi)〉眠M展。在STEM背景下，我們喜歡想到我們所使用的生成性問題鼓勵兒童。

·用所有的感官提高他們的觀察，使他們檢查細節(jié)及整體效果，并開始區(qū)分相關(guān)的和不太相關(guān)的功能和屬性；

·在不同的想法和觀察之間進行聯(lián)系，與不同情境相關(guān)的相同或相似的想法；

·在表達之前更有效地使用他們現(xiàn)有的知識，并通過他們的回答來思考；

·考慮替代的想法，并用證據(jù)證明他們的解釋、支持他們的論點；

·提出自己的問題，測試自己的想法，挑戰(zhàn)對方的想法。

用問題引導(dǎo)學(xué)生思考不是一件容易的事情，所以在實踐中我們發(fā)現(xiàn)，像這樣解釋問題是有幫助的，因為能夠得到孩子們不同類型的回應(yīng)。因此我們努力按下面的方法做。

◎注意力集中的問題

例如：你有沒有注意到……？你有沒有見過……？你能感受到、聞到、聽到什么？你能感覺……在移動嗎？

◎測量和計數(shù)的問題

例如：……有多少？……有多長？大小是什么……？……有多重？……的體積是多少？

◎比較的問題

例如：它們有……是一樣的？它們在哪些方面是不同的……？它們有多少不同之處……？

◎行動的問題

例如：如果……你認為會發(fā)生什么？你能做……？你能想到多少種方法？你認為你能在哪里找到……？最好的方法是什么？你能演示給我看你是怎么做的嗎？

◎解決問題的問題

例如：你能找到一種方法嗎？……有可能嗎？你怎么能做……？你能設(shè)計和制造……？

◎推理的問題

例如，是什么讓你這樣說的？你為什么認為這樣有效……？你能解釋一下……嗎？你能給出一個……的理由嗎？

◎信息檢索的問題

例如，你能告訴我關(guān)于……你知道什么……？你能記得……嗎？它讓你想起……？

在這些問題中達到類型的平衡是重要的。太多的孩子只要求回憶事實，如果我們要幫助他們發(fā)展其他技能和能力，就需要通過使用不同類型和范圍的問題刺激他們。

提供材料、經(jīng)驗和挑戰(zhàn)解決問題

所有STEM學(xué)科涉及實踐經(jīng)驗，反過來需要適當(dāng)?shù)牟牧?、足夠?shù)量的工具和設(shè)備，以便讓孩子們充分參與活動。然而資源總是有限的，允許孩子使用可用的方式解決問題的思想是有意義的?？捎觅Y源的選擇也應(yīng)該為滿足學(xué)習(xí)的結(jié)果而允許解決方案達到一個適當(dāng)?shù)乃?。此外，由于STEM挑戰(zhàn)應(yīng)該鼓勵一系列方案，為了滿足各種要求的孩子，有一些材料是很有幫助的。

有時讓孩子們思考他們所需要的資源，讓他們證明他們?yōu)槭裁葱枰@些特殊材料，這應(yīng)該發(fā)展為進程的一部分，讓孩子為了解決方案而計劃他們自己的探究，以及解決問題的策略，并研究、開發(fā)和反饋。

評價和評估

評價和評估是學(xué)習(xí)過程中的重要部分，作為教師我們必須計劃這些。通過評價和評估，我們可以知道學(xué)生是如何做的；可以幫助他們認識自己的工作；可以為了促進他們的理解而建議他們下一步的做法；能夠在適當(dāng)?shù)臅r候給他們提供新的信息。我們也使用評估和評價告訴自己在支持學(xué)生的學(xué)習(xí)上取得的工作成績。

STEM中的挑戰(zhàn)之一是需要反思什么是進行評估的適當(dāng)方法。各個學(xué)科的評估方法已經(jīng)發(fā)展了許多年，但是STEM引入新的活動仍然需要考慮，比如如何對孩子聯(lián)系想法之間的能力進行評估，以及是否確實需要單獨評估。類似這些問題的討論超出了這篇文章的范圍，但重要的是要注意，如果我們引入到課堂上，我們確實需要認真地思考有關(guān)評價和評估的問題。

全校參與模式

在小學(xué)課堂中STEM知名度的提升是學(xué)校所有教師的重要挑戰(zhàn)，這個任務(wù)的重要性不應(yīng)該被低估。盡管有很好的教育緣由將STEM引入課程，但我們必須意識到這不可能在一夜之間完成。我們也必須認識到這不是個別教師有效的工作就可以完成的，而是整個學(xué)校必須要有所改變，因為STEM的引入至少影響了學(xué)校的教學(xué)組織、時間分配、資源和設(shè)施的類型，以及很大程度整個課程的協(xié)調(diào)。此外，我們需要評估同事一起工作的方式，因為往往團隊規(guī)劃STEM活動比獨自工作做得更好。許多小學(xué)教師教STEM的一個重大挑戰(zhàn)是缺乏信心，因為他們必須在自己的學(xué)科領(lǐng)域外工作。需要增加科學(xué)和數(shù)學(xué)的知識，以及對技術(shù)和工程的理解，而這兩種知識都不可能是小學(xué)教師培訓(xùn)的一部分。

每所小學(xué)會有不同的方法提高STEM的形象，因為每組教師都要發(fā)展?jié)M足他們所教的孩子需求的各種項目和活動。然而高質(zhì)量的STEM準備將會有一些共同的特征，如：

·設(shè)置在與兒童相關(guān)的真實情境下；

·建立在個人學(xué)科發(fā)展的知識、理解和技能上

·認真對待孩子的想法，鼓勵他們與同齡人、教師和其他成年人表達、測試和探索自己的想法

·通過STEM學(xué)科明確想法和情境之間適當(dāng)?shù)?、基于現(xiàn)實生活的聯(lián)系。

總之，在小學(xué)課堂上提高STEM形象仍然處于初級階段，而且需要做的還很多，需要教師和學(xué)校的支持從而作出一些必要的改變。然而。我們已經(jīng)看到一些學(xué)校迎接挑戰(zhàn)的優(yōu)秀案例，并且希望這篇文章能夠幫助他們開始STEM的旅程，這樣我們的孩子才能真正從中獲益。