高凱

近年來，STEM教育作為一種新的教育模式正在逐漸進(jìn)入廣大高中科技教師的視野，它強(qiáng)調(diào)以科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等多學(xué)科融合的方式，著力提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，對(duì)培養(yǎng)高中生的核心素養(yǎng)可以起到至關(guān)重要的作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，社會(huì)發(fā)展和教育改革都更加注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，尤其是創(chuàng)造性解決問題的能力。這恰好和STEM教育的理念相吻合。我們教授給學(xué)生的應(yīng)該是面對(duì)問題如何思考，面對(duì)困難如何解決。所以，STEM教育理念更容易被從事科技教育的教師所接受。

但STEM教育進(jìn)入中國后，還是出現(xiàn)了一些“水土不服”的現(xiàn)象。因此大家更多地在關(guān)注如何將STEM教育本土化，STEM教育如何更好地與現(xiàn)有國家課程相互融合等問題。其實(shí)這些問題歸根結(jié)底都是STEM教育如何在國內(nèi)落地的問題。目前，STEM教育的課程并不是國家規(guī)定的必修內(nèi)容，因此首要面對(duì)的問題就是課時(shí)，如何為STEM教育騰出課時(shí)就變得尤為重要了。另一個(gè)棘手的問題就是師資，由于國內(nèi)中小學(xué)的課程是分科課程，教師們?cè)谏险n時(shí)只關(guān)注自己所教授的學(xué)科，而STEM教育更希望培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)的能力，這也對(duì)教師提出了新的要求。

2014年，我接觸到STEM教育，最初的認(rèn)識(shí)也只是停留在跨學(xué)科、綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題這兩點(diǎn)上。而隨著當(dāng)前教育改革的不斷深入發(fā)展，對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求不斷提高，我們發(fā)現(xiàn)原有的強(qiáng)調(diào)以知識(shí)記憶為重點(diǎn)的課程內(nèi)容已經(jīng)不能適應(yīng)新時(shí)代的要求，必須轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式。讓學(xué)生真正了解知識(shí)的學(xué)習(xí)不應(yīng)該僅停留在考試卷上，更應(yīng)該注重知識(shí)在真實(shí)生活中的運(yùn)用，讓學(xué)生能夠?qū)⒆约核鶎W(xué)的知識(shí)運(yùn)用到問題的解決中，真正做到教學(xué)與運(yùn)用融為一體。在對(duì)STEM課程的教學(xué)實(shí)踐中，我深刻體會(huì)到這也是STEM教育所追求的教育價(jià)值。由此看來，新的需求、新的教育模式對(duì)教師的角色提出了更高的要求。從STEM教育的本質(zhì)看，教師不能再只關(guān)注自己所教授的學(xué)科和內(nèi)容，更應(yīng)該從學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的角度進(jìn)行課程設(shè)置和教學(xué)。

個(gè)人認(rèn)為，在STEM教育中教師承擔(dān)著與在傳統(tǒng)教學(xué)中不同的角色，對(duì)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)施起到不同的促進(jìn)和推動(dòng)作用。高中生具有比小學(xué)及初中階段的學(xué)生更高的認(rèn)知水平、理解能力和思維能力，他們有自己的觀點(diǎn)和想法，已經(jīng)具備自主開展探索和實(shí)踐的能力。在高中階段的教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的能力與素養(yǎng)，希望學(xué)生能夠靈活地運(yùn)用知識(shí)解決問題，幫助學(xué)生養(yǎng)成一種正確的思維習(xí)慣，對(duì)于學(xué)生未來的全面發(fā)展會(huì)有積極的影響。依據(jù)國家課程設(shè)置的要求，高中階段開設(shè)有信息技術(shù)和通用技術(shù)2門技術(shù)課程，而STEM教育中的一個(gè)重要組成要素就是技術(shù)。所以，在我所在的學(xué)校，我們嘗試把技術(shù)類課程與STEM教育相結(jié)合，由此實(shí)施STEM教育。在新的融合式教學(xué)中，教師的角色也與單一學(xué)科教師有所區(qū)別。通過一段時(shí)間的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)在高中的STEM課堂上教師如果能恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用“導(dǎo)演型教師”“支持性教師”和“分享型教師”這些角色，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，豐富學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)高中學(xué)生在以項(xiàng)目為載體的課堂中，加深對(duì)知識(shí)的理解，逐漸將知識(shí)內(nèi)化為個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)。

以學(xué)生職業(yè)生涯為導(dǎo)向的導(dǎo)演型教師

在新一輪高考改革中，最為明顯的變化就是取消了文理分科，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、愛好、特長(zhǎng)自主選擇考試科目。當(dāng)然，隨之而來的一個(gè)新的問題就是，學(xué)生要在高一開始就明確自己未來在大學(xué)所要學(xué)習(xí)的專業(yè)方向，也就是近幾年非常熱門的一個(gè)詞匯——職業(yè)生涯規(guī)劃。有了明確的職業(yè)生涯規(guī)劃，學(xué)生也可以更好地將自己的興趣轉(zhuǎn)變?yōu)橹救?，最終成為自己的職業(yè)選擇。在未來的工作中，始終能夠帶著熱情，職業(yè)幸福感也會(huì)油然而生。由此一來，我們不難發(fā)現(xiàn)STEM教師在這一領(lǐng)域中大有可為，我們的教學(xué)是以接近于解決真實(shí)問題的項(xiàng)目作為教學(xué)載體的，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生也有著非常深刻的直觀感受，能夠在高中甚至是更早的階段就對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的工作有深入的了解。

STEM項(xiàng)目更多的是培養(yǎng)未來的理工類和工程類人才，教師在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過程中也要盡量地使項(xiàng)目涉及領(lǐng)域廣泛，可以在機(jī)械、電子、編程等相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行項(xiàng)目選擇。學(xué)生通過參與項(xiàng)目過程，能夠發(fā)現(xiàn)自己感興趣的領(lǐng)域和自己擅長(zhǎng)的工作，為自己的職業(yè)生涯作好規(guī)劃。

在我們的STEM課堂中曾經(jīng)做過一個(gè)名為“越障達(dá)人”的項(xiàng)目，以設(shè)計(jì)與制作越障機(jī)器人為主要內(nèi)容。教師設(shè)計(jì)這個(gè)項(xiàng)目的初衷是希望學(xué)生靈活運(yùn)用機(jī)械結(jié)構(gòu)的知識(shí)，設(shè)計(jì)和制作一個(gè)能越過規(guī)定障礙的機(jī)器人，以解決一個(gè)實(shí)際問題。在項(xiàng)目檢測(cè)和評(píng)價(jià)中，教師事先設(shè)計(jì)了各種高低不同的障礙物，學(xué)生則要通過機(jī)器人的結(jié)構(gòu)變化突破這些障礙。在這個(gè)項(xiàng)目的制作過程中，學(xué)生能夠?qū)缀沃R(shí)、物理知識(shí)自然地融入其中。在項(xiàng)目展示環(huán)節(jié)中，我們發(fā)現(xiàn)每組同學(xué)的設(shè)計(jì)都各有特色，實(shí)現(xiàn)方式也迥然不同。例如，有的組在提高機(jī)器人底盤時(shí)用到剪叉結(jié)構(gòu)，有的則用到連桿機(jī)構(gòu)。在完成項(xiàng)目之后，學(xué)生對(duì)機(jī)械專業(yè)的應(yīng)用前景有了初步的了解。在后期對(duì)學(xué)生的追蹤反饋中，我們發(fā)現(xiàn)有部分學(xué)生在高考填報(bào)志愿時(shí)就選擇了機(jī)械領(lǐng)域的專業(yè)。在對(duì)學(xué)生的訪談中，學(xué)生說：“通過課程內(nèi)容，我對(duì)機(jī)械領(lǐng)域有了初步認(rèn)識(shí)，感受到了機(jī)械之美，在選擇專業(yè)的時(shí)候也就更加理性，能夠找到自己感興趣的專業(yè)。”由此可見，導(dǎo)演型的STEM教師將會(huì)對(duì)學(xué)生的職業(yè)生涯規(guī)劃起到至關(guān)重要的作用。

個(gè)人認(rèn)為，導(dǎo)演型教師是相對(duì)主演型教師而言的。在STEM課堂中，教師更像是一個(gè)項(xiàng)目或活動(dòng)內(nèi)容的策劃者，學(xué)生根據(jù)主題內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐探索，彰顯出學(xué)生在課堂中的主體地位。教師在課程中要依據(jù)對(duì)學(xué)生年齡特點(diǎn)及認(rèn)知水平的分析，設(shè)定適合于不同年齡段學(xué)生的任務(wù)。在教學(xué)過程中，為學(xué)生搭建腳手架，幫助學(xué)生利用已知學(xué)習(xí)未知，不斷探索新的知識(shí)領(lǐng)域。同時(shí)，教師還將在學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)、世界觀的形成等方面發(fā)揮“導(dǎo)演”的作用。

面向問題解決的技術(shù)支持型教師

STEM教育為提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力創(chuàng)造了良好的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在“做”中體會(huì)實(shí)踐的快樂，最重要的是，能夠在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的興趣和愛好。學(xué)生的興趣愛好廣泛，教師卻不可能涉獵所有的領(lǐng)域。因此，教師的技術(shù)支持的角色就顯得尤為重要，在STEM教育中教師既要把自己的工程經(jīng)驗(yàn)教授給學(xué)生，又要幫助學(xué)生拓展學(xué)習(xí)資源。

學(xué)習(xí)資源的拓展可以幫助學(xué)生精準(zhǔn)化地解決問題，教師首先要對(duì)這些資源進(jìn)行甄別，找到適合每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)變得更加個(gè)性化、精準(zhǔn)化。隨著教育信息化進(jìn)入2.0時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源也變得極大豐富，各種學(xué)習(xí)平臺(tái)、慕課平臺(tái)等也隨之豐富起來，這也使得教師技術(shù)支持的角色成為了指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)重要載體。高中階段要注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，STEM教育更是把學(xué)習(xí)交還給了學(xué)生。在問題和任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，當(dāng)學(xué)生遇到各種設(shè)計(jì)和技術(shù)問題時(shí)，并不是首先向教師尋求幫助，而是要嘗試通過自己的努力明確解決方案，并付諸行動(dòng)。這樣學(xué)生就必須主動(dòng)地為解決問題而開展學(xué)習(xí)，從“老師要我這樣做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔蚁脒@樣做”“讓我想想能怎樣做”。

STEM項(xiàng)目的實(shí)施過程中，教師與學(xué)生的關(guān)系更像是大學(xué)里面導(dǎo)師帶研究生的教學(xué)模式。教師的工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)要比學(xué)生豐富，可以在項(xiàng)目研究或是工程設(shè)計(jì)過程中給予學(xué)生一些經(jīng)驗(yàn)，讓他們少走彎路。例如，我曾經(jīng)帶領(lǐng)學(xué)生研究的項(xiàng)目“基于RFID的超市快速結(jié)賬裝置”，由于之前我接觸過RFID的射頻卡技術(shù)，知道讀卡器的發(fā)射功率會(huì)影響掃描距離。但是我并沒有直接告訴學(xué)生該如何解決這個(gè)問題，而是讓學(xué)生在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題后主動(dòng)查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成問題的解決。由此一來，學(xué)生掌握和經(jīng)歷的是一條問題解決的路徑，相應(yīng)的知識(shí)也會(huì)內(nèi)化為學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)。我認(rèn)為，在STEM項(xiàng)目的制作過程中，教師了解學(xué)生的項(xiàng)目后，在項(xiàng)目的每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都要給予一定的技術(shù)支持和幫助。同時(shí)也要及時(shí)總結(jié)和反思，幫助學(xué)生形成自己的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

教學(xué)相長(zhǎng)的快樂分享型教師

STEM項(xiàng)目講求的是明確的結(jié)果、發(fā)散的過程。教師提出明確的項(xiàng)目結(jié)果，學(xué)生在達(dá)成這個(gè)目標(biāo)時(shí)會(huì)有不同的技術(shù)路徑和實(shí)現(xiàn)方法。也恰是在這個(gè)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出學(xué)生的創(chuàng)造性解決問題的能力。在傳統(tǒng)的課堂中，教師在進(jìn)入課堂之前就能夠預(yù)期學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，但是在STEM課堂中教師卻無法在上課之前預(yù)期學(xué)生能夠用什么樣的方法解決問題，最終取得怎樣的結(jié)果。這樣一來，教師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中也能夠教學(xué)相長(zhǎng)。不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)生正在成為教學(xué)資源的創(chuàng)造者和生產(chǎn)者。

我曾經(jīng)在一節(jié)課上給學(xué)生講直流電機(jī)的控制方式，通過程序控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)內(nèi)容講解完成以后我提出了相應(yīng)的項(xiàng)目要求：用直流電機(jī)制作1個(gè)項(xiàng)目，解決生活中的1個(gè)問題；在項(xiàng)目中最多可以使用2個(gè)直流電機(jī)；項(xiàng)目完成后，產(chǎn)品的尺寸不能超過50厘米×50厘米。

開始制作后，我發(fā)現(xiàn)每組學(xué)生的設(shè)計(jì)各有特色。在高中的教學(xué)中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的同理心和換位思考的意識(shí)。因此，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)我開始引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)和身邊的問題，引導(dǎo)他們形成正確的價(jià)值觀。在上述項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，有的學(xué)生覺得夏天天氣炎熱，希望能夠制作手持式風(fēng)扇；有的學(xué)生認(rèn)為每天在學(xué)校擦黑板是一件非常麻煩的事情，制作的是雙電機(jī)擦黑板機(jī)器人；還有的學(xué)生關(guān)注到弱勢(shì)群體，認(rèn)為老年人或者行動(dòng)不便的人在家里換燈泡是個(gè)需要解決的問題，于是就設(shè)計(jì)了幫助人們換燈泡的機(jī)械手臂……學(xué)生的設(shè)計(jì)讓教師眼前一亮，從許多設(shè)計(jì)中我們都看到了學(xué)生的愛心和正能量，也幫助教師拓展了思路。在此之前，我也沒有想到依托直流電機(jī)可以設(shè)計(jì)出如此多的模型，可以提出如此多的問題解決方案。

STEM課程往往能夠給學(xué)生帶來快樂，讓學(xué)生增加自信。在制作過程中的苦與樂也只有指導(dǎo)教師最為清楚，當(dāng)學(xué)生完成項(xiàng)目制作獲得成功的時(shí)候，教師要及時(shí)與學(xué)生進(jìn)行分享，與他們一起歡呼、擊掌、擁抱。讓學(xué)生體會(huì)到他們不是一個(gè)人在奮斗，背后還有教師的支持與鼓勵(lì)。

綜上所述，學(xué)生無疑是STEM教育中的主體，教師的角色則是內(nèi)容的策劃者、技術(shù)的支持者和快樂的分享者。在STEM課程中，師生關(guān)系非常和諧，經(jīng)?？梢钥吹皆赟TEM課程中師生一起平等地討論問題，一起進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。通過STEM課程的實(shí)施，能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而這種激發(fā)我認(rèn)為是內(nèi)在的，可以讓學(xué)生能夠真正理解知識(shí)學(xué)習(xí)的意義。