印培培

南通師范高等專科學(xué)校信息技術(shù)學(xué)院 江蘇南通 226500

STEM教育是一種綜合型教學(xué)理念，代表科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、數(shù)學(xué)(Mathematics)。STEM教育是一種以培養(yǎng)科技創(chuàng)新性人才為主要目標(biāo)，同時(shí)需要學(xué)生具有各學(xué)科專業(yè)知識、綜合解決問題的能力和創(chuàng)新能力。STEM課程注重課程的互動性、創(chuàng)造性、開拓性，也注重學(xué)科融合教學(xué)和知識的多維性，蘊(yùn)含著一種科學(xué)的、多學(xué)科融通的教育思維。[1]

2017年中國教育科學(xué)研究院和STEM教育研究中心起草了《中國STEM教育白皮書》，將STEM教育理念做出了全面專業(yè)的闡述，并且《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計(jì)劃》提出了我國STEM教育領(lǐng)域最具體的行動實(shí)施方案。[2]2001年從國外引入STEM教育，到近年來的研究高潮，目前，中國的STEM教育已經(jīng)呈現(xiàn)一派繁榮的發(fā)展態(tài)勢。

一、南通市STEM教育發(fā)展現(xiàn)狀

2018年南通市有25所學(xué)校獲評首批中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計(jì)劃領(lǐng)航學(xué)校及種子學(xué)校。為更好地促進(jìn)本市STEM教學(xué)實(shí)踐和科學(xué)研究工作，經(jīng)南通市教育局同意，由南通市教育科學(xué)研究院牽頭，與聯(lián)合教育技術(shù)中心組建了南通市STEM教育協(xié)同創(chuàng)新中心，共同組織、指導(dǎo)、推進(jìn)STEM工作，開展我市STEM實(shí)驗(yàn)學(xué)校的遴選建設(shè)、優(yōu)秀案例評選、研討交流、課程開發(fā)等工作。

(一)南通市中小學(xué)STEM課程的相關(guān)模式

STEM教育初衷是培養(yǎng)高科技人才，中小學(xué)STEM教育重在培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)產(chǎn)生興趣。早在2013年高師附小就開設(shè)了STEM課程，就是在問題中讓孩子們創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作，并解決問題?！皫椭⒆酉窨茖W(xué)家一樣思考問題，像工程師一樣解決問題”是通師一附STEM教育云中心的老師們共同追求的方向。不止通師附小，實(shí)際上整個(gè)南通的中小學(xué)都迎來了STEM課程浪潮，涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的基于STEM教育的課程案例。

比如，2017年南通市小學(xué)STEM教育項(xiàng)目化學(xué)習(xí)專題研討活動中展示的語文課《魯濱遜的小木屋》，就把“思維引向深入”“技術(shù)支撐工程”“科學(xué)助力施工”“分享提升素養(yǎng)”等巧妙地融入在一起，整個(gè)教育實(shí)施過程環(huán)環(huán)相扣。通過老師層層深入地引導(dǎo)學(xué)生把掌握到的碎片化知識在實(shí)際解決問題的具體情景中運(yùn)用起來，轉(zhuǎn)變成學(xué)生利用各科知識綜合解決現(xiàn)實(shí)問題的能力。

2021年的專題研討活動中，展示的課程里“美妙的杯琴”中老師將科學(xué)、藝術(shù)等元素完美融合，帶領(lǐng)學(xué)生們探究了影響音調(diào)高低的因素，并利用發(fā)現(xiàn)的規(guī)律制作出杯琴，演奏出美妙的樂曲；“校園小景我設(shè)計(jì)”課程中老師設(shè)置了闖關(guān)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的合作意識，培養(yǎng)學(xué)生的時(shí)間觀念，引導(dǎo)學(xué)生利用新型材料設(shè)計(jì)并搭建校園雕塑；“我的音樂盒”中老師以如何給音樂機(jī)芯放大音量為主線推進(jìn)課堂，學(xué)生們通過研究，自己嘗試用材料改進(jìn)了機(jī)芯的音量，從而讓機(jī)芯更大地發(fā)聲。

以上這些STEM教學(xué)模式的課程激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，讓學(xué)生在解決問題的過程中收獲了知識。

(二)南通市中小學(xué)STEM教育的開展形勢

作為國家級STEM領(lǐng)航及種子學(xué)校，各中小學(xué)目前正著力于開展教育研究，探討構(gòu)建本土STEM教育課程體系，真正起到示范和帶頭作用。南通市持續(xù)在STEM教育體系的建設(shè)和實(shí)施上加強(qiáng)研究力度，擴(kuò)大實(shí)施領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)教育改革的新飛躍。

本市STEM教育相關(guān)活動也進(jìn)行得如火如荼，例如：從2018年開始由崇川區(qū)教育體育局、南通市青少年活動中心、崇川區(qū)科技協(xié)會聯(lián)合舉辦崇川區(qū)中小學(xué)生STEM創(chuàng)客大賽，目的正是為了培養(yǎng)學(xué)生的一種科學(xué)的理性思維，并探討如何將其融于日常生活。大賽活動的目的是透過學(xué)生對生活本質(zhì)的認(rèn)識，基于對學(xué)習(xí)的深化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力和知識的積累，旨在培養(yǎng)孩子們學(xué)科綜合運(yùn)用的創(chuàng)新能力。

南通市對STEM教師資源也給予了大力支持，不但鼓勵(lì)學(xué)校聘請校外專家，還扶持STEM教學(xué)國外交流活動。在這一系列活動中涌現(xiàn)出了一大批STEM教育示范學(xué)校和地方杰出STEM教師，進(jìn)而帶領(lǐng)著本市其他學(xué)校與教師在STEM教育上蓬勃發(fā)展。

我國的STEM教育起步較晚，由于我國在師范教育方面一直沿襲傳統(tǒng)學(xué)科人才培養(yǎng)模式，因此尚未能建立如歐美等西方國家的STEM高等教育培養(yǎng)體制。要做到順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，需要在師范院校推行STEM教育，培養(yǎng)符合我國教育實(shí)際的STEM教師，引領(lǐng)一條STEM教育專業(yè)發(fā)展之路。

二、在地方師范院校中推廣STEM教育

2018年5月，中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心出臺了《STEM教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)》(試行)，對STEM教師能力從5個(gè)維度、14個(gè)類別、35條內(nèi)容上給出了具體而實(shí)用的指標(biāo)體系。[3]STEM教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)對師范生培養(yǎng)提出新的挑戰(zhàn)，要求師范生不僅要具備扎實(shí)的學(xué)科知識基礎(chǔ)，同時(shí)還要具備創(chuàng)造意識、創(chuàng)新能力和審美能力，以及能夠在真實(shí)復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)用高階思維解決問題。

(一)培養(yǎng)STEM專業(yè)教師

STEM師資的嚴(yán)重短缺，是目前STEM推廣的最大瓶頸所在。STEM教育需要教師必須具備跨學(xué)科、跨專業(yè)的教育能力，但現(xiàn)在本土師范類院校中卻缺乏專門的STEM課程及教學(xué)人員，這直接影響了中小學(xué)跨領(lǐng)域教學(xué)人才的持續(xù)發(fā)展，從而加大STEM教育在我國施行難度。只有將STEM教育納入師范院校學(xué)生能力培養(yǎng)體系，才是解決STEM教師短缺的根本。

地方師范教育是培養(yǎng)未來人才的重要保障，培養(yǎng)創(chuàng)新型教師是師范院校的重要職責(zé)。師范院校普及STEM教學(xué)能夠推進(jìn)STEM教育的本土化發(fā)展，通過推進(jìn)師范生STEM教學(xué)，培養(yǎng)更多的創(chuàng)新型中小學(xué)教師，是確保STEM教育在中國可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，從而使得各地區(qū)各年齡階段的學(xué)生，都能夠獲得高質(zhì)量的STEM教育，從而緩解了STEM教育不公平問題。

(二)推進(jìn)STEM課程建設(shè)

目前國內(nèi)的STEM教育并未建立完善的系統(tǒng)性方案，各個(gè)階段知識點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)不銜接。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的部分學(xué)校開發(fā)了STEM校本課程，另外部分小學(xué)在基礎(chǔ)科學(xué)課程中增設(shè)了STEM的內(nèi)容設(shè)計(jì)，但在初高中卻缺乏相關(guān)的延續(xù)教學(xué)，只有少部分教師會在原有課程的基礎(chǔ)上增設(shè)STEM理念，并且學(xué)校之間、教師之間的差距也較大。缺乏STEM課程體系建設(shè)，不利于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的系統(tǒng)性訓(xùn)練和持續(xù)效應(yīng)的形成。課程機(jī)制的不足也造成了STEM教育當(dāng)中理性精神的不足，從而使STEM教育還處在動手實(shí)踐的初級階段，缺少了完善的課程體系，STEM教育精神不能得到正確理解和執(zhí)行。

STEM教育不是把傳統(tǒng)的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識簡單匯總，而是特別強(qiáng)調(diào)將原來分散的多門學(xué)科，自然地重新組合構(gòu)成相互聯(lián)系的綜合教育。要把學(xué)生學(xué)習(xí)到的零碎的多學(xué)科知識與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過程。[4]這就要求STEM專業(yè)教師具有全面的知識體系，不再是傳統(tǒng)的分科教學(xué)。師范生的年齡層次、知識儲備、思維高度決定了他們在解決問題時(shí)更能從多角度去思考，從而有助于師范院校率先開發(fā)出完整的STEM課程。課程建設(shè)不是一朝一夕，需要多方共同努力，師范院校作為培養(yǎng)中小學(xué)教師的主陣地，有責(zé)任將STEM課程建設(shè)作為一項(xiàng)研究項(xiàng)目推廣，從中小學(xué)課程體系重構(gòu)的視角入手，開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，并以問題為導(dǎo)向，逐步分析完成項(xiàng)目或解決問題所需的知識體系，建立相關(guān)的知識模塊，將同一能力培養(yǎng)下的知識體系的所有模塊整合為一門課程。[5]

三、信息技術(shù)推進(jìn)STEM課程整合

2016年教育部出臺的《教育信息化“十三五”規(guī)劃”》中明確指出，合理運(yùn)用信息技術(shù)推動“眾創(chuàng)空間”的構(gòu)建，積極研究發(fā)展STEM教學(xué)、創(chuàng)客教育等新型教學(xué)方式，讓學(xué)習(xí)者具備較強(qiáng)的信息意識和創(chuàng)新意識。信息技術(shù)作為新型的教學(xué)媒體，與各學(xué)科的教育緊密聯(lián)系所產(chǎn)生的特性，為STEM教學(xué)提供了途徑。[7]

(一)利用信息技術(shù)手段保障STEM項(xiàng)目教學(xué)的開展

STEM課程不是單一的學(xué)科，而是集多門學(xué)科自然融合的新課程，STEM項(xiàng)目的選擇需要從深度、廣度兩個(gè)方面去考慮。項(xiàng)目的難度設(shè)置要具有一定的挑戰(zhàn)性，能夠讓學(xué)生在利用信息技術(shù)協(xié)助其掌握相關(guān)內(nèi)容的知識，借助網(wǎng)絡(luò)資源針對STEM項(xiàng)目的主題進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。STEM的課程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和探究精神，STEM項(xiàng)目中涉及的知識結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，學(xué)生需要學(xué)會利用科學(xué)手段，從豐富的網(wǎng)絡(luò)資源中獲取所需知識，通過自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)多種方式解決問題。

(二)信息技術(shù)教學(xué)與STEM教學(xué)方法的融合

STEM教學(xué)最常使用的兩種方法是項(xiàng)目式和問題式教學(xué)法，而這兩種教學(xué)方法在信息技術(shù)課程教學(xué)中已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用，它們強(qiáng)調(diào)教與學(xué)的互動性，為學(xué)生提供積極、自主合作、探索創(chuàng)新的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力。STEM教育旨在使學(xué)生參與以合作、基于項(xiàng)目和解決問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，在這個(gè)過程中引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)習(xí)到的各個(gè)學(xué)科的知識，它提供了一種工程式的實(shí)踐課堂。

在信息技術(shù)教學(xué)中，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)注重從生活中出發(fā)，采取任務(wù)導(dǎo)向激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生可以充分利用信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)線上線下全方位學(xué)習(xí)，借助豐富的網(wǎng)絡(luò)資源去尋找解決問題方法，分工協(xié)作完成相關(guān)任務(wù)，突出創(chuàng)新，體現(xiàn)教學(xué)實(shí)踐性和職業(yè)性。在信息技術(shù)課程中運(yùn)用STEM理念，既可以從多方面推進(jìn)信息技術(shù)課程和其他學(xué)科課程的整合，也進(jìn)一步推動了信息技術(shù)教學(xué)方法的改進(jìn)，并為提高中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)質(zhì)量、保證學(xué)生深入學(xué)習(xí)信息技術(shù)知識提供了堅(jiān)實(shí)保障。

(三)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)STEM跨學(xué)科融合

STEM教育主張讓學(xué)生像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)問題、像工程師解決問題，整個(gè)教學(xué)過程強(qiáng)調(diào)多學(xué)科、多能力的運(yùn)用，著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立思考、知識運(yùn)用及自主學(xué)習(xí)的能力，這與當(dāng)前新課改教育理念相契合。因此在信息技術(shù)教學(xué)中，教師必須注重多學(xué)科整合，通過不同課程之間的相互聯(lián)系，真正推進(jìn)STEM教育，達(dá)到教育目的。[6]此外，學(xué)科之間的整合不僅促進(jìn)了不同學(xué)科之間的教師聯(lián)系更加緊密，增進(jìn)學(xué)科融合，在融合課程中教師也得到了不斷的成長。

整個(gè)信息課程的實(shí)施，需做到層層推進(jìn)，充分體現(xiàn)STEM教育理念。在課程實(shí)施中，不再需要傳統(tǒng)的知識灌輸，而是可以實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科界限，課程中的項(xiàng)目內(nèi)容應(yīng)該涵蓋多門學(xué)科知識，將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)巧妙地融合起來。教師要一步步引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)習(xí)到的不同科目的知識在解決問題的具體情境中融合起來，轉(zhuǎn)變成學(xué)生運(yùn)用各種知識綜合解決實(shí)際問題的能力。這樣的教學(xué)形式開拓了學(xué)生的思維，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造性，并實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科之間的知識串聯(lián)，達(dá)到了STEM教育的價(jià)值體現(xiàn)。

如課件制作這門課程，從課程內(nèi)容的選取到教學(xué)方案再到課堂實(shí)踐，這一連串的教學(xué)活動都站在讓學(xué)生主動參與到項(xiàng)目中的角度，體現(xiàn)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和運(yùn)用的能力，實(shí)現(xiàn)從技術(shù)、工程等角度去解決問題。師范生在完成自己任務(wù)的過程中所體會到STEM教育理念，也要求他們加入課件實(shí)施中，達(dá)到學(xué)以致用的效果。

(四)借助信息技術(shù)手段多元評價(jià)

運(yùn)用多元評價(jià)，不僅能促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)思維和學(xué)習(xí)習(xí)慣，也能促進(jìn)教師專業(yè)能力的提升。STEM教育重過程輕結(jié)果，在教學(xué)過程中讓學(xué)生碰撞出思維的火花，嘗試不同的創(chuàng)新方法，在反復(fù)試錯(cuò)的過程中去發(fā)現(xiàn)新問題，解決問題。教師借助信息技術(shù)手段，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程建立檔案，形成過程性評價(jià)。

STEM課程學(xué)習(xí)的評價(jià)體系區(qū)別于傳統(tǒng)的評價(jià)方式，首先是評價(jià)側(cè)重點(diǎn)的不同，由原先評價(jià)學(xué)生掌握單科知識的情況變?yōu)樵u價(jià)學(xué)生知識遷移、運(yùn)用能力，解決問題能力和綜合素養(yǎng)；評價(jià)方式也多元化，區(qū)別于傳統(tǒng)的考試模式，評價(jià)包括學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，運(yùn)用學(xué)科的知識，以及學(xué)生自我評價(jià)、團(tuán)隊(duì)成員互評，組織能力、協(xié)調(diào)能力、知識綜合運(yùn)用能力等；評價(jià)輕結(jié)果重過程，科學(xué)評價(jià)不再簡單地僅以打分制的形式，而是體現(xiàn)在整個(gè)課程過程中，每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施中記錄學(xué)生多方面的表現(xiàn)，形成橫向、縱向的報(bào)表使得過程更加具體化，最終全面地評價(jià)學(xué)生在STEM項(xiàng)目教學(xué)過程中的表現(xiàn)。這樣的評價(jià)體系激發(fā)了教師和學(xué)生的積極性，不僅讓學(xué)生更好地投入項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，同時(shí)也能夠指導(dǎo)教師為下一步的STEM教育實(shí)施和課程研發(fā)提供依據(jù)。

結(jié)語

STEM教育目的是要培養(yǎng)創(chuàng)新性科技人才，創(chuàng)造力和思維能力是要從小學(xué)生開始培養(yǎng)，中小學(xué)教師承擔(dān)著STEM教育育人的責(zé)任，而我國目前的中小學(xué)教師過去都是單科培養(yǎng)出來的，為了STEM的可持續(xù)發(fā)展，勢必要在地方師范院校推行STEM教育，培養(yǎng)一批專業(yè)的STEM教師。信息技術(shù)在這一過程中，因它獨(dú)特的作用承擔(dān)著重要的角色，因此有必要在師范院校的信息技術(shù)課程中率先走出STEM教育之路。