范佳午 李正福

【摘 要】STEM教育深入開展需要融入學(xué)校課程體系。本文通過分析我國課程方案、相關(guān)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)、中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)綱要等文件，提出STEM融入學(xué)校課程體系需要整體設(shè)計(jì);融入國家學(xué)科課程時(shí)應(yīng)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，以共通概念和學(xué)科實(shí)踐為抓手;融入綜合實(shí)踐活動(dòng)時(shí)應(yīng)面向真實(shí)問題，注重綜合與融合;開發(fā)STEM校本課程應(yīng)與國家課程互補(bǔ)，提高課程專業(yè)性。

【關(guān)鍵詞】STEM;課程體系;本土化 ;整體設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G423 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2021）01-066-04

STEM教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等跨學(xué)科交叉融合、重視真實(shí)情境、通過實(shí)踐解決問題或做出產(chǎn)品，聚焦創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力等核心素養(yǎng)培養(yǎng)，近年來成為國內(nèi)外教育研究和改革熱點(diǎn)。課程是學(xué)校開展教育教學(xué)活動(dòng)的依據(jù)，沒有合適的課程位置、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，STEM教育就很難深入、全面開展。當(dāng)前基于我國課程政策開展STEM教育本土化系統(tǒng)融入的研究還有待加強(qiáng)。

STEM教育融入學(xué)校課程體系需要整體設(shè)計(jì)

課程體系整體設(shè)計(jì)涉及根據(jù)育人目標(biāo)，設(shè)置哪些門課程，及各種內(nèi)容、各種形式、各種形態(tài)的課程如何相互結(jié)合達(dá)到整體優(yōu)化的效果。STEM教育涉及的內(nèi)容領(lǐng)域和思想方法均十分寬廣、具體實(shí)施形式豐富多樣、沒有結(jié)構(gòu)良好的內(nèi)容體系，因此用單獨(dú)一門課程難以覆蓋STEM全部。且STEM教育與相關(guān)學(xué)科課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)和勞動(dòng)課程的交叉融合較多，更適合分散融入各門國家課程和校本課程。應(yīng)加強(qiáng)從課程體系整體構(gòu)建和發(fā)展STEM教育，頂層設(shè)計(jì)STEM在各門學(xué)科課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)和勞動(dòng)課程、校本課程中的系統(tǒng)融入和實(shí)施，充分發(fā)揮不同門類、形式課程的STEM教育價(jià)值，提升STEM教育的效率和效果。

當(dāng)前，我國STEM教育實(shí)踐中遇到的一些問題必須通過學(xué)校課程體系整體設(shè)計(jì)才能解決。例如，在學(xué)校STEM常常以選修的校本課程出現(xiàn)，只有部分學(xué)生受益。要使全體學(xué)生得益于STEM，還必須將其融入國家必修課程。那么，STEM怎樣融入各門相關(guān)國家必修課程？STEM校本課程與國家必修課程中開展的STEM教育關(guān)系如何處理？這需要通過分析我國現(xiàn)行課程方案、課程標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)的文件，找出STEM教育融入我國中小學(xué)課程體系的結(jié)合點(diǎn)、育人功能及要求，明確STEM在我國基礎(chǔ)教育課程體系中的位置，開展頂層設(shè)計(jì)。

從課程體系整體構(gòu)建STEM教育時(shí)，要考慮的方面有：一是橫向覆蓋。包括培養(yǎng)核心素養(yǎng)的覆蓋，學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維、合作能力等核心素養(yǎng)以及技術(shù)意識(shí)、工程思維、科學(xué)思維等STEM相關(guān)學(xué)科核心素養(yǎng)是否均能得以發(fā)展;不同類型STEM實(shí)踐活動(dòng)的覆蓋，學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)制作、科學(xué)探究、數(shù)學(xué)建模等實(shí)踐過程是否都有經(jīng)歷;不同領(lǐng)域的覆蓋，學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域?qū)W科的學(xué)習(xí)過程中是否都能經(jīng)歷STEM教育。二是縱向進(jìn)階。怎樣合理設(shè)置不同學(xué)段、不同年級(jí)STEM教育內(nèi)容的深度，使之符合學(xué)生當(dāng)前水平又體現(xiàn)螺旋上升式的進(jìn)階發(fā)展。三是必修選修。對(duì)全體學(xué)生STEM核心素養(yǎng)要求的共同基礎(chǔ)是什么，怎樣通過必修課程得以落實(shí);本校學(xué)生對(duì)STEM的個(gè)性化需求主要有哪些，怎樣通過選修課程支持這部分學(xué)生發(fā)展。四是充分發(fā)揮不同課程、教育形式的特有育人功能。例如，建構(gòu)學(xué)科知識(shí)體系是分科教育的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)真實(shí)問題解決能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神等是STEM教育的優(yōu)勢(shì)，兩者應(yīng)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)、相輔相成培養(yǎng)有競(jìng)爭(zhēng)力的科技人才。如果希望以STEM教育為主體去幫助學(xué)生打基礎(chǔ)、建構(gòu)學(xué)科知識(shí)體系就要合理發(fā)揮不同教育形式的優(yōu)勢(shì)。

STEM教育融入國家課程—— 全體學(xué)生獲益STEM教育的關(guān)鍵

融入國家課程有利于全體學(xué)生受益于STEM教育。國家課程又包含學(xué)科課程、綜合實(shí)踐活動(dòng)課程。

1.STEM教育融入學(xué)科課程——基于課程標(biāo)準(zhǔn)，以共通概念和學(xué)科實(shí)踐為抓手

目前施行的科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)領(lǐng)域各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)都在不同位置、以不同程度提出重視跨學(xué)科關(guān)聯(lián)，這些要求是在學(xué)科課程實(shí)施中融入STEM的結(jié)合點(diǎn)。例如，小學(xué)科學(xué)、高中生物、信息技術(shù)、通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中均明確提及STEM或STEM+教育;在我國科學(xué)領(lǐng)域所有學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)中，均要求體現(xiàn)STS（科學(xué)技術(shù)社會(huì)教育）或STSE（科學(xué)技術(shù)社會(huì)環(huán)境教育），STS、STSE是STEM教育的基礎(chǔ)、與STEM教育雖不完全相同但有很多共性[1、2]，在實(shí)踐中二者可整合實(shí)施。高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中要求“數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)分析”在科學(xué)、技術(shù)、工程、社會(huì)生活中的應(yīng)用。

結(jié)合各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)跨學(xué)科整合的要求，可以通過創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科的主題或情境、引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟共通概念、開展學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)等方式融入STEM教育，其中后兩者更有利于學(xué)生進(jìn)行深度融合的STEM學(xué)習(xí)。共通概念的本質(zhì)特點(diǎn)是跨學(xué)科性，在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)不同領(lǐng)域都具有方法論和解釋性價(jià)值，但其教學(xué)又不能完全獨(dú)立于學(xué)科核心概念，在當(dāng)前國際科學(xué)教育研究中受到高度重視[3]。美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS）提出了科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)及與工程技術(shù)相關(guān)的共通概念：“模式;因果關(guān)系;尺度、比例及數(shù)量;系統(tǒng)與系統(tǒng)模型;能量與物質(zhì);結(jié)構(gòu)與功能;穩(wěn)定與變化;科學(xué)、工程與技術(shù)的相互依賴;科學(xué)、工程與技術(shù)對(duì)社會(huì)及自然界的影響”[4]。雖然目前我國課程標(biāo)準(zhǔn)中尚未明確提出，但當(dāng)前高中課程標(biāo)準(zhǔn)提出的科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中存在一些交集，可以將它們做為STEM共通概念，例如，“模型與建?！痹谏鲜鰧W(xué)科核心素養(yǎng)中均提及（科學(xué)在科學(xué)思維中、數(shù)學(xué)在數(shù)學(xué)建模中、信息技術(shù)在計(jì)算思維中、通用技術(shù)在工程思維和物化能力中）。

開展學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)是實(shí)現(xiàn)學(xué)科育人的必經(jīng)之路，各科課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)也均提出要求。例如，數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容模塊“綜合與實(shí)踐”“數(shù)學(xué)建?；顒?dòng)與數(shù)學(xué)探究活動(dòng)”，生物課程標(biāo)準(zhǔn)中“教學(xué)過程重實(shí)踐”的基本理念等。雖然是學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，但只要是解決實(shí)踐中的真實(shí)問題，自然會(huì)涉及相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，是開展STEM教育的良好載體。同時(shí)，不同學(xué)科各有側(cè)重地讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究、數(shù)學(xué)建模、設(shè)計(jì)制作等學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，從整體上保證了學(xué)生能夠經(jīng)歷各種不同類型的STEM實(shí)踐。

2.STEM教育融入綜合實(shí)踐活動(dòng)課程——面向真實(shí)問題，注重綜合與融合

STEM教育與綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的性質(zhì)、理念、目標(biāo)、活動(dòng)形式均高度相符，可用于實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程目標(biāo)中“問題解決、創(chuàng)意物化”方面目標(biāo)，活動(dòng)方式可以結(jié)合“考查探究、設(shè)計(jì)制作”等。綜合實(shí)踐活動(dòng)是國家課程，其實(shí)施要依據(jù)《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)綱要》，但具體內(nèi)容、活動(dòng)方式由學(xué)校和教師根據(jù)課程目標(biāo)、基于學(xué)生發(fā)展實(shí)際需求設(shè)計(jì)，中小學(xué)校是綜合實(shí)踐活動(dòng)課程規(guī)劃的主體。學(xué)校在綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中規(guī)劃融入STEM時(shí)要注意：一是與學(xué)科課程相互補(bǔ)充、相輔相成。學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)主要從學(xué)科視角出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活實(shí)踐、解決真實(shí)問題、理解學(xué)科間的聯(lián)系，從選題、研究思路方法、解決問題切入點(diǎn)等方面往往受到學(xué)科框架影響。而在綜合實(shí)踐活動(dòng)中實(shí)施STEM教育則應(yīng)當(dāng)更突出學(xué)生主體地位，引導(dǎo)學(xué)生自主提出問題、尋找解決問題的方向思路、調(diào)用并學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)技能，經(jīng)歷思考、學(xué)習(xí)、研究、試誤和克服困難等一系列過程，對(duì)跨學(xué)科STEM實(shí)踐過程形成更深刻、個(gè)性化的體驗(yàn)和感悟。要突出個(gè)體建構(gòu)學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維、合作能力、社會(huì)責(zé)任感等核心素養(yǎng)。另外，義務(wù)教育階段技術(shù)領(lǐng)域因?yàn)闆]有學(xué)科課程，綜合實(shí)踐活動(dòng)還要承擔(dān)好技術(shù)教育、工程教育的重要功能;二是STEM教育可以和相關(guān)的主題教育融合。綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的內(nèi)容不僅僅局限于STEM，還要涵蓋更廣泛的內(nèi)容，但課時(shí)有限。STEM教育做為綜合實(shí)踐活動(dòng)可選的內(nèi)容之一，與其他主題教育不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而可以融為一體。例如，將STEM與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育融合，以傳統(tǒng)文化中涉及STEM的主題為載體（如設(shè)計(jì)修復(fù)樂山大佛方案等）讓學(xué)生開展STEM實(shí)踐活動(dòng)。三是綜合實(shí)踐活動(dòng)過程學(xué)生高度自主，但教師要做好指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展STEM核心素養(yǎng)，提升育人價(jià)值、避免流于形式。為此，科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)學(xué)科教師應(yīng)部分參與到指導(dǎo)綜合實(shí)踐活動(dòng)中，并和綜合實(shí)踐活動(dòng)專職教師共同開展集體教研。

開發(fā)STEM校本課程—— 與國家課程互補(bǔ)，提高課程專業(yè)性

校本課程與國家課程是互補(bǔ)關(guān)系，在貼近學(xué)生生活、體現(xiàn)學(xué)校特色和優(yōu)勢(shì)、滿足學(xué)生需求等方面具有優(yōu)勢(shì)，也更靈活、能快速反映時(shí)代特點(diǎn)和科技發(fā)展、便于試驗(yàn)新的教育思想理念。STEM教育在實(shí)踐中作為一種新理念，在校本課程中有較大發(fā)揮空間。

學(xué)校在規(guī)劃STEM校本課程時(shí)要注意：一是基于學(xué)校課程體系整體設(shè)計(jì)，使校本課程與國家課程互補(bǔ)。學(xué)校要利用校本課程彌補(bǔ)國家課程的不足。例如，目前國家課程中，工程教育分散在各個(gè)學(xué)科和綜合實(shí)踐活動(dòng)中，系統(tǒng)性偏弱。有條件的中學(xué)可以挖掘資源，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)有基礎(chǔ)，針對(duì)感興趣的學(xué)生開發(fā)深度合適、實(shí)踐性強(qiáng)、兼具一定系統(tǒng)性的工程教育課程。再舉一個(gè)因缺乏整體思考而沒有處理好校本課程和國家課程關(guān)系的反例：現(xiàn)實(shí)中有學(xué)校希望成為STEM特色校，開發(fā)很多門STEM校本課程（僅選修的學(xué)生能享受到），但同時(shí)學(xué)校的科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科教學(xué)卻以應(yīng)試為目標(biāo)，忽視課標(biāo)關(guān)于STEM、STS、解決真實(shí)問題等方面的要求，信息技術(shù)、通用技術(shù)課沒有受到應(yīng)有重視，綜合實(shí)踐活動(dòng)應(yīng)付了事，這就舍本逐末了，絕不能將幾門特色STEM校本課程與學(xué)校STEM教育特色劃等號(hào)。二是關(guān)注學(xué)生多元個(gè)性需求。校本課程可以針對(duì)部分興趣濃、有特長(zhǎng)的孩子，在深度、創(chuàng)新性等方面適當(dāng)提高，彌補(bǔ)國家課程注重共同基礎(chǔ)而忽視學(xué)生個(gè)性需求的不足。由于STEM涉及面廣泛，有條件開發(fā)多門STEM校本課程的學(xué)校，其STEM校本課程群也應(yīng)該形成合理的結(jié)構(gòu)：各門校本課程涵蓋科學(xué)探究類、設(shè)計(jì)制作類、思維發(fā)展類等不同類型的STEM實(shí)踐，使學(xué)生能有多元選擇、獲得不同經(jīng)歷和積累豐富經(jīng)驗(yàn)。反之，如果某校開發(fā)了十幾門STEM校本課程，但全部是設(shè)計(jì)制作類，雖然門數(shù)很多但種類單一，不能滿足學(xué)生多元需求，在這個(gè)意義上也談不上種類豐富。三是不斷提升STEM校本課程設(shè)計(jì)和實(shí)施質(zhì)量。校本課程質(zhì)量的關(guān)鍵在于其是否有較高的育人價(jià)值、能有效促進(jìn)學(xué)生STEM核心素養(yǎng)的發(fā)展，課程內(nèi)容是否符合學(xué)生興趣特點(diǎn)和能力水平，實(shí)施方式和評(píng)價(jià)方案是否有利于課程目標(biāo)的達(dá)成，而不在于課程資源是否“高大上”“時(shí)髦”等外在形式。由于當(dāng)前中小學(xué)STEM相關(guān)學(xué)科教師多是理科學(xué)位畢業(yè)，本身對(duì)技術(shù)、工程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都較缺乏，有條件的學(xué)校在開發(fā)STEM校本課程時(shí)，可積極引進(jìn)校外從事技術(shù)、工程工作的專業(yè)人員（包括挖掘?qū)W生家長(zhǎng)資源）參與校本課程開發(fā)，提高STEM校本課程的專業(yè)性和課程質(zhì)量。

將STEM融入學(xué)校課程體系的途徑、價(jià)值意義、實(shí)施策略和建議總結(jié)如表1所示。從課程體系視角研究STEM教育有重要意義，未來還有很多研究有待深入，如STEM教育的總目標(biāo)是什么？結(jié)合不同門類與形式課程開展STEM的特點(diǎn)、功能和價(jià)值，以及怎樣互補(bǔ)、形成合理的課程結(jié)構(gòu)？STEM與分科教育怎樣配合共同服務(wù)于科技人才培養(yǎng)的國家戰(zhàn)略？STEM教育從國家人才戰(zhàn)略到課程體系整體設(shè)計(jì)，再到具體課程的開發(fā)和教學(xué)實(shí)施，宏觀、中觀、微觀協(xié)同推進(jìn)，STEM終將融入我國中小學(xué)教育，發(fā)揮其獨(dú)特育人價(jià)值，服務(wù)于立德樹人根本任務(wù)。

注：本文系北京市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度一般課題“STEM教育融入普通高中學(xué)校課程行動(dòng)研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)CDDB18157）成果

作者單位：北京教育科學(xué)研究院? 教育部課程教材研究所

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