武劍飛

STEM教育作為復合型高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)的重要途徑，已在世界范圍內(nèi)得到廣泛認可。目前，STEM教育在我國也已進入蓬勃發(fā)展階段。然而，STEM教育在我國中小學得到了較為廣泛的推廣，但在中職學校的推廣和研究卻相對較少。本文基于當前中職學校人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)，剖析了STEM教育的內(nèi)涵及在中職學校實施STEM教育的意義，并對基于STEM教育的中職專業(yè)課教學設(shè)計進行了探討。

1 引言

STEM教育是科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）英文首字母的簡寫，起源于20世紀80年代的美國，隨后在全世界范圍內(nèi)掀起了研究熱潮，并被美國、英國、德國等多個國家列為國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略。2016年，在我國教育部頒布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，首次提及了STEM相關(guān)的內(nèi)容，也由此拉開了STEM教育在我國蓬勃發(fā)展的序幕。然而，STEM教育近些年在我國中小學得到了快速推廣，但在中職學校的推廣和研究卻相對較少。

2 中職學校人才培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會已從工業(yè)時代步入信息時代。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在新技術(shù)的推動下，正在發(fā)生巨大變革。未來，從事一般體力勞動或簡單腦力勞動的職業(yè)將逐漸被技術(shù)所取代。在此背景下，中職教育正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。當前，中職學生就業(yè)所從事的崗位普遍以生產(chǎn)、服務(wù)等行業(yè)的一線崗位為主，這些崗位工作內(nèi)容大多屬于一般體力勞動或簡單腦力勞動。隨著時間的推移，這些崗位在工作內(nèi)容上、方式上不斷變革，有些崗位、職業(yè)甚至會隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸消失，取而代之的可能是今天并不存在的新崗位、新職業(yè)。因此，中職學校的專業(yè)課程教學不能僅重視培養(yǎng)學生掌握專業(yè)知識或技能，而應(yīng)同時注重培養(yǎng)學生具備適應(yīng)社會發(fā)展的能力。然而，當前我國中職教育在面向職業(yè)崗位的專業(yè)能力培養(yǎng)方面取得了較好成效，但在對學生發(fā)展起著關(guān)鍵性作用的問題解決能力、創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)方面的培養(yǎng)尚顯不足，距離培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的目標還有一定差距。STEM教育則為有效解決這一問題提供了思路和借鑒。

3 STEM教育的內(nèi)涵

目前，STEM教育在國際上沒有一個公認的定義，每個國家或組織對STEM教育都有不同的理解。在教育部2017年修訂的《義務(wù)教育小學科學課程標準》中，首次對我國的STEM教育做出明確定義，將STEM教育定義為一種將科學、技術(shù)、工程、數(shù)學有機融為一體，以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式。通過對比分析世界各國對STEM教育的研究成果，不難發(fā)現(xiàn)雖然各國對STEM教育的定義存在差異，但對STEM教育內(nèi)涵的理解基本一致。STEM教育的內(nèi)涵主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1 STEM教育以解決真實問題為出發(fā)點

STEM教育是對現(xiàn)實世界中真實問題的探究學習，強調(diào)學生的學習內(nèi)容與現(xiàn)實世界緊密聯(lián)系，注重營造與真實工作情境相似的學習情境，引導學生在親身解決真實問題的過程中理解知識、掌握技能、激發(fā)創(chuàng)造力，進而培養(yǎng)學生運用所學知識、技能創(chuàng)造性解決問題的能力。

3.2 STEM教育倡導跨學科融合

在傳統(tǒng)的學科式教育中，課程按學科進行劃分，雖然有利于同一學科知識的系統(tǒng)化組織與教學，但也不可避免地造成了不同學科間相對孤立，缺乏橫向聯(lián)系，最終導致學生無法綜合運用所學知識解決現(xiàn)實中復雜的實際問題。STEM教育倡導跨學科融合，但這并不意味著將幾門學科簡單疊加，而是強調(diào)根據(jù)解決問題的實際需要，將不同學科知識有機整合，并幫助學生構(gòu)建動態(tài)生成的、綜合性的知識體系與問題解決思維?？鐚W科知識融合是STEM教育的核心特征。

3.3 STEM教育采用基于建構(gòu)主義的教學范式

STEM教育突出學生在學習中的主體地位，強調(diào)教學活動要以學生為中心，鼓勵發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性，關(guān)注學生如何以原有的經(jīng)驗、心理結(jié)構(gòu)和信念為基礎(chǔ)建構(gòu)知識，同時注重學習情境、學習共同體對知識建構(gòu)和能力培養(yǎng)的作用，這些都與建構(gòu)主義學習理論的觀點高度契合。因此，STEM教育實質(zhì)上是一種基于建構(gòu)主義學習理論的課程組織方式。STEM教育通常采用基于建構(gòu)主義的教學范式，以此為基礎(chǔ)發(fā)展的基于項目的教學模式在STEM教育中得到了廣泛應(yīng)用。

3.4 STEM教育是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的載體

核心素養(yǎng)是指學生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，突出強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷，更加注重自主發(fā)展、合作參與、創(chuàng)新實踐。在教育部2014年發(fā)布的《教育部關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》中，就已明確強調(diào)要把核心素養(yǎng)要求落實到各學科教學中，由此可見核心素養(yǎng)在教育中的重要性。然而，傳統(tǒng)教育的課程組織方式并不利于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。STEM教育以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為目標，強調(diào)學生在動手實踐中形成動態(tài)生成的、綜合性的知識體系與問題解決思維。這種綜合性、研究性的學習過程更利于學生核心素養(yǎng)的形成與固化，是培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的有效載體。

3.5 STEM教育是多元主體共同參與的教育

從教學主體層面看，一方面，基于STEM教育構(gòu)建的課程需要以真實的工程、技術(shù)問題為出發(fā)點，而要及時、準確地獲取這些問題并將其科學地轉(zhuǎn)化為學習項目，企業(yè)專家的參與顯然是必不可少的；另一方面，STEM教育強調(diào)跨學科知識融合，這通常需要不同學科間的教師共同組建教學團隊才能良好實現(xiàn)。從學習主體層面看，STEM教育強調(diào)通過小組合作學習培養(yǎng)學生的溝通、交流、協(xié)作等關(guān)鍵能力。在基于STEM教育的課堂中，學生將不再以孤立的學習個體形式存在，而更多的是以學習小組的形式開展學習。從更長遠的角度看，以學習者為中心，由政府、學校、企業(yè)和其他社會團體等多元主體共同參與組成的學習共同體，將是支撐STEM教育實施的必備條件。

4 STEM教育融入中職專業(yè)課教學的意義

4.1 STEM教育為培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)提供有效路徑

職業(yè)教育以培養(yǎng)學生具備從事某一職業(yè)所必須的專業(yè)知識、技能和素養(yǎng)為主要目標，但不同于專業(yè)知識或技能，素養(yǎng)并不與某一具體的職業(yè)活動或工作崗位直接相關(guān)，它是通過個體行為所反映出的態(tài)度、品格或能力，可以遷移到任何職業(yè)或崗位。素養(yǎng)的涵蓋范圍非常廣泛，核心素養(yǎng)則是其中對個體終身發(fā)展和社會發(fā)展都起著關(guān)鍵作用的部分，是對知識、能力、態(tài)度的綜合與超越。一方面，核心素養(yǎng)相較于知識、技能更抽象、更隱性，不易從聆聽、觀察、閱讀或練習等課堂活動中直接習得，這也是核心素養(yǎng)之所以難培養(yǎng)的主要原因。另一方面，中職學校的專業(yè)課程已普遍實現(xiàn)了課程教學內(nèi)容對接職業(yè)崗位工作內(nèi)容，這本是無可厚非的。然而，中職學生就業(yè)所面向的職業(yè)崗位普遍以從事簡單腦力勞動或一般體力勞動為主，在現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展的今天，這些崗位工作大多已具有規(guī)范的工作標準和標準化的工作流程?；谶@些工作內(nèi)容開發(fā)的課程內(nèi)容，在教學中為學生提出的大多是已有標準答案的封閉式或半封閉式問題，教學過程以知識傳授和技能訓練為主，不利于學生的問題解決能力、創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。即使部分老師關(guān)注到了核心素養(yǎng)的重要性，但在這類課程中也很難找到培養(yǎng)學生的有力抓手，最終導致很多課程有素養(yǎng)目標，卻無法有效實現(xiàn)。STEM教育以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為目標，從真實的、開放性的問題出發(fā)，以學生為中心，以教師、企業(yè)專家等為輔助，引導學生在動手實踐中主動研究問題，配合基于項目的教學模式，讓學生在解決問題的過程中建構(gòu)知識。在這一過程中，學生通過小組合作學習、真實問題研究、頭腦風暴等活動，逐步形成團隊協(xié)作能力、溝通交流能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)。因此，STEM教育為培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)提供了更有效的路徑。

4.2 STEM教育將進一步推動中職學校深化產(chǎn)教融合

在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，學習項目必須以企業(yè)真實的問題為基礎(chǔ)進行設(shè)計，教學情境要盡量貼近企業(yè)實際的工作情境，學生要學會運用工程問題研究的思維解決問題。要實現(xiàn)這些目標，企業(yè)專家的參與顯然是必不可少的。以學生為中心，由學生、教師、企業(yè)專家共同組成的學習共同體，或?qū)⒊蔀槲磥碇新殞I(yè)課教學的重要形式。企業(yè)專家通過與教師共同設(shè)計學習項目、創(chuàng)設(shè)學習情境、指導學習活動、提供咨詢建議等方式參與課堂教學。這種基于日常教學層面開展的常態(tài)化校企合作，將有效解決中職學校教學偏離工作實際、企業(yè)在中職學校人才培養(yǎng)過程中參與度低等問題，進一步深化產(chǎn)教融合，從根本上推動職業(yè)教育與各行各業(yè)的兼容發(fā)展。一方面，基于STEM教育的中職專業(yè)課教學將進一步強化學校師生與企業(yè)間的聯(lián)系，促使企業(yè)更多地參與到中職學校人才培養(yǎng)過程中，進而使中職學校的人才培養(yǎng)更符合企業(yè)的需求；另一方面，企業(yè)通過參與學校教學，可以更早、更客觀地對學生進行考查，提升企業(yè)對學生的吸引力，有助于企業(yè)招納優(yōu)質(zhì)人才；另外，學生的學習成果也將為企業(yè)解決實際問題提供思路和借鑒。

4.3 STEM教育將成為中職課堂革命的助推劑

自國務(wù)院頒布實施“職教20條”以來，職業(yè)教育受到了全社會的高度重視，并得到了前所未有的快速發(fā)展。近年來，隨著職業(yè)教育改革相關(guān)舉措不斷落地，廣大中職學校教師也積極投身到了改革的浪潮中，在人才培養(yǎng)模式改革、教學教法改革、教材改革等諸多方面取得了成果。然而，當前中職教育的改革大多是自上而下推行的，“追熱點”的現(xiàn)象在中職學校教師中普遍存在。對于在課堂教學中長期存在卻并非當下熱點的問題，往往容易被忽略?；赟TEM教育的課堂教學或?qū)母旧细淖冞@一現(xiàn)狀。從教師層面看，STEM教育將“迫使”教師將目光回歸到課堂教學，促進教師提升教育理念、轉(zhuǎn)變角色定位、改進教學方法、創(chuàng)新評價模式，推動教師開展以提升課堂教學質(zhì)量為主要目的的各類教育、教學研究。這將是一個從教師自身需求出發(fā)，自下而上的改革過程。自上而下的改革引領(lǐng)與自下而上的改革探索均以提升人才培養(yǎng)質(zhì)量為目標，二者相輔相成、同向同行。因此，STEM教育將成為中職課堂革命的助推劑，進一步從廣大教師層面推動職業(yè)教育改革。

5 STEM教育融入中職專業(yè)課教學應(yīng)避免的誤區(qū)

5.1 并非所有的真實問題都適用于教學

STEM教育以解決真實問題為出發(fā)點，但這并不意味著所有的真實問題都適用于教學，如遠超出學生能力范圍或因人為原因?qū)е碌膯栴}等。適用于教學的問題首先要具有一定的開放性和探究價值，解決問題可以有多種不同方案；其次，問題的難度要在學生的解決能力范圍內(nèi)，且學校的資源條件足以支撐教學。

5.2 STEM教育是“融入”，并非“顛覆”

當前，中職學校大多已經(jīng)具備了相對成熟的、系統(tǒng)化的課程體系，在專業(yè)課程層面，也頒布了相關(guān)的國家教學標準，教學內(nèi)容能夠較好地對接職業(yè)崗位工作內(nèi)容。因此，STEM教育的融入主要是彌補現(xiàn)有專業(yè)課對學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的不足，更多的是通過獨立的學習項目的形式適度融入，而不是對現(xiàn)有課程體系的顛覆。

5.3 避免過度關(guān)注“結(jié)果”，忽略“過程”

當前，由于中職學校專業(yè)課教學仍以培養(yǎng)學生掌握知識、技能為主，因此教師不可避免地對學生的學習結(jié)果高度關(guān)注，而核心素養(yǎng)的培養(yǎng)相對于知識、技能的培養(yǎng)需要更漫長的培養(yǎng)周期，且始終處于不斷提升的過程，不易于通過終結(jié)性的結(jié)果進行客觀評價。因此，在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，應(yīng)該終結(jié)性評價與形成性評價并重，在核心素養(yǎng)的評價方面更適于采用形成性評價。

6 基于STEM教育的中職專業(yè)課教學設(shè)計路徑

6.1 基于企業(yè)調(diào)研、訪談，獲取真實工作問題

在信息技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天，很多中職教師習慣于通過網(wǎng)絡(luò)搜索、網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查等途徑獲取企業(yè)真實的工作問題，但這樣獲取的信息往往存在內(nèi)容碎片化、關(guān)鍵信息缺失等弊端，很難有效轉(zhuǎn)化為學習項目。教師必須通過企業(yè)調(diào)研、訪談等面對面交流形式，深入了解問題產(chǎn)生的背景、原因、技術(shù)難點等細節(jié)信息，并結(jié)合學校的實際教學條件、學情特點等因素，綜合研判問題的難度和轉(zhuǎn)化為學習項目的可行性，這是進行學習項目設(shè)計的重要前提。

6.2 基于真實工作問題，設(shè)計學習項目

在確定問題后，教師需要與企業(yè)專家共同剖析解決問題所需的知識、技能和核心素養(yǎng)，并通過歸納、總結(jié)形成若干能力點，進而根據(jù)能力點，確定項目的教學目標和教學重難點。同時，根據(jù)能力點的能力層次要求和知識、技能的銜接關(guān)系，將學習項目分解為若干個難度逐級遞進的學習活動，每個學習活動對應(yīng)一個或多個能力點。學生通過完成學習活動，實現(xiàn)對能力點的逐一掌握，最終達成項目學習目標。在設(shè)計學習項目時，科學地引導問題是指引學生有效開展學習的關(guān)鍵。另外，在設(shè)計中還應(yīng)充分考慮跨學科知識的融合路徑。

6.3 基于科學探究思維與工程設(shè)計思維，確定教學模式

STEM教育強調(diào)跨學科知識融合，這種融合不僅體現(xiàn)在知識內(nèi)容的設(shè)計層面，更體現(xiàn)在對學生思維的培養(yǎng)層面。學生在課堂中參與的學習項目源自于真實工作中的實際問題，在實際工作中，解決這些問題必須具備科學探究思維和工程設(shè)計思維才能實現(xiàn)。因此，在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，基于科學探究思維和工程設(shè)計思維確定合理的教學模式是培養(yǎng)學生形成科學解決問題思維的關(guān)鍵。由美國國際技術(shù)與工程教育學會提出的6E教學模式在基于STEM教育的課堂教學中得到了廣泛認可和應(yīng)用，它包括參與、探索、解釋、工程、豐富和評價6個階段。以6E教學模式為基礎(chǔ)，結(jié)合實際的學習項目內(nèi)容對課堂教學模式進行拓展與創(chuàng)新，是確?；赟TEM教育的課堂教學有效實施和提升課堂教學質(zhì)量的有效路徑。

6.4 基于教學需求，組建學習共同體

組建以學生為中心，以教師為主導，以企業(yè)專家和其他社會團體為輔助的學習共同體是基于STEM教育的中職專業(yè)課教學得以順利實施的重要保障。對于大部分在中職學校內(nèi)開展的教學，學生、教師和企業(yè)專家是學習共同體中不可或缺的要素。根據(jù)學習項目及各階段教學的需求，學習共同體成員通過合理分工，有效支持每個學生個體開展學習。對于一些有特殊教學需求的學習項目或教學階段，則需要更廣泛的社會團體參與其中。值得注意的是，在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，教師必須適應(yīng)自身角色的轉(zhuǎn)變，從課堂的掌控者、知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W的組織者和學生學習的輔助者，這是引導學生開展研究性學習的重要前提。

6.5 基于教學目標和教學內(nèi)容，選用教學方法

有別于傳統(tǒng)課堂教學，在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，知識、技能不再是通過教師講授、示范等方式傳授給學生，而是讓學生在貼近真實工作情景的學習情境中充分發(fā)揮主觀能動性和創(chuàng)造性，通過小組合作學習的方式讓學生在親身解決真實問題的過程中理解知識、掌握技能、形成素養(yǎng)，從而逐步構(gòu)建能力。因此，在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，普遍采用情境教學法、小組合作教學法、頭腦風暴教學法等以推動學生開展探究性學習為主要目的的教學方法。根據(jù)教學目標和教學內(nèi)容的要求，往往需要綜合運用多種教學方法，以求達到最佳的教學效果。

6.6 基于成果導向和增值評價理念，設(shè)計學生評價方案

STEM教育以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為目標，然而核心素養(yǎng)相較于知識和技能更抽象、更隱性，不僅需要漫長的、系統(tǒng)化的培養(yǎng)過程，而且不易于實施量化評價。在合理評價學生知識、技能掌握情況的同時，如何科學評價學生的核心素養(yǎng)水平，一直是學生評價中的難點問題。在基于STEM教育的中職專業(yè)課教學中，大部分課堂時間將用于開展學生的學習活動，學生也將在學習活動中充分展現(xiàn)自身的態(tài)度和行為。因此，一方面，可以借鑒基于成果導向的反向設(shè)計原則，從學生在課堂中展現(xiàn)的態(tài)度、行為出發(fā)，在隱性的核心素養(yǎng)與顯性的課堂表現(xiàn)之間建立映射關(guān)系，進而通過對學生的態(tài)度和行為實施量化評價，間接實現(xiàn)對核心素養(yǎng)的有效評價。另一方面，基于增值評價理念，不以成績作為學生評價的唯一標準，更多地關(guān)注學生相對于自身的發(fā)展與進步水平，也是構(gòu)建基于STEM教育的學生評價方案的關(guān)鍵。另外，獲取評價結(jié)果并非實施評價的最終目的，教師基于評價結(jié)果，幫助學生發(fā)現(xiàn)自身不足、制訂改進方案、促進學生成長，才是學生評價的意義所在。

7 總結(jié)

STEM教育理念與當前在中職學校廣泛運用的行動導向教學理念并不矛盾，二者具有相同的學習理論基礎(chǔ)，在教學模式、教學方法等方面也具有諸多共通之處。因此，將STEM教育引入中職專業(yè)課教學，并非推翻中職學?，F(xiàn)有的教學體系，而是對現(xiàn)有教學體系的完善與升華。未來，STEM教育必將在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)和高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

本文系廣東省職業(yè)技術(shù)教育學會第四屆理事會科研規(guī)劃項目2021～2022年度課題《STEM教育視野下的中職汽修專業(yè)典型課例設(shè)計與實踐研究》，項目編號：202103Z155。

（作者單位：廣州市交通運輸職業(yè)學校）