上海史坦默中心的STEM+课程

文 / 综 合

在上海市徐汇区第一中心小学的课堂上，孩子们正在制作运动鞋鞋底。同学们将不同材质的固体和液体放到一起搅拌，探索它们搭配的最佳比例，同时他们还要学习它们的科学属性方面的知识。这不是综合实践课，而是上海正在推行的STEM+课程。

作为上海教育综合改革的试点项目，由上海市史坦默国际科学教育研究中心（后面简称研究中心）研发的中小学STEM+课程，已经在部分试点学校推进实施。从试点的情况来看，无论是课堂的教学模式，还是教师和学生的教学方法和学习方法都在发生积极的变化。

还原现实世界的复杂性

分科知识无法还原现实世界的复杂性，面对真实社会，人更需要融合的知识与运用。“STEM教育源于美国一项致力于科学、数学和科技教育的长期研究计划。该计划希望通过数学、科学与科技统整的教学策略，将三大领域分立的知识体系与日常生活进行联系，提供学生更多的应用数学或科技的机会。”研究中心主任王懋功说。

王懋功在黄山茶林场当过知青，上调读书后当了几年中学教师。他的主要经历比较简单，1979年到徐汇区少科站从教师做起，1985年当上站长。在那儿工作了19年，1998年调区教育局当副局长，2001年当局长，在局长的岗位上一干又是10年。2011年1月，开始担任区教育党工委书记，直到调往研究中心前。

在许多人的眼里，他是一个求真务实、谦虚慎思的人，最为可贵的是，他想清楚的事，能够做得下来。正如他曾说：“我在事情想清楚之前，绝不喊口号。一旦事情想清楚了，我就把思考变成行动，在行动中思考，用行动思考。”

引入国外课程必须解决它的文化环境等的差异，否则很容易夭折。研究中心融合国内外教改最新成果，从课程、教材到师资，进行了本土化的重构，开始了上海在创新人才培养中STEM+的率先之探。王懋功解释说，这个“+”包含了科学、技术、工程、数学与人文精神、艺术素养和社会价值观的结合，其中特别强调科学与人文精神和社会价值观的养成。

从课程研究到教材开发，从选校试验到师资培养，为了落实STEM+课程的推行，他们系统架构，逐项实施。截至目前，已有包括徐汇区、闵行区、浦东新区的10所小学、1360名学生实施了第一轮的课堂实践，来自徐汇和闵行的6所幼儿园也即将开始学前段的探索，率先参与研究。2015年下半年，首轮试验工作将拓展到初中和高中。

制定美国K-12阶段STEM教育国家目标的美国学术竞争力委员会认为，科学、技术、工程和数学是21世纪技术经济时代人们成功的必需技能。为了应对21世纪的挑战，STEM已成为美国教育战略的重中之重。

“我们的学生学业基础扎实，逻辑思维能力较强，但创新能力不占优势，不知道应该如何实际应用，到了大学阶段往往学习后劲不足，走上工作岗位创新意识不强。”研究中心理事、常务副主任袁刚认为，在坚持我们自身的教育优势的同时，要理性借鉴国际经验，走出中国创新人才培养的新路。

提及研究中心项目设计的特点，王懋功特别强调说，除了具有跨学科的鲜明特点以外，还要凸显与真实世界和未来职业紧密联系的特征。这样的课程设计，不仅使学生在基于项目的学习过程中，掌握跨学科的知识和能力，还使学生潜移默化地理解学习和生活是息息相关的，今天的学习和明天的职业是紧密相连的。

不一般的STEM+课程

在STEM+课程中，有很多长期任务，为了得出结论，常常需要几周的时间去实验、观察、发现。为了实验“绿豆芽在常温和低温下的发芽情况”，徐汇区第一中心小学的数学老师黄蕾每天都要组织全班8个小组、37个孩子去测量篮筐里的绿豆芽的长度，每天还要安排几个孩子跑两次，去将另一幢楼的冰箱里的豆芽拿到教室，让其他孩子观察、换水……整整两个星期，孩子们不仅没有不耐烦，而且热情高涨，他们观察入微、测量仔细、态度严谨，最终顺利地得出了理想中的实验数据。

“在这个过程中，实验只是一个载体，我能看到的是学生动手能力的锻炼，以及对待科学的一种态度，而通过一次次的实践，孩子们的综合素养也在不断提升。”黄蕾说。

这是研究中心为学校提供的“搭建温室”的STEM+项目，翻开《搭建温室》教材，内容从开始观察植物的生长，到最终搭建出一个温室，方法既有小实验、数学练习、画一画、网上探究，也有制作一张海报、设计温室草图、制作温室成品。

既然是实验，就会有成功也有失败。在做光合作用的实验时，黄蕾为孩子们买了6盆发财树，和他们一起按教材上的要求，夹上黑卡纸，然后面向阳光开始做实验。但第一周阴雨天，实验不成功；第二周终于有了阳光，但连续几天拿开卡纸，没什么变化；某天中午，有两盆植物因为风大，摔下了阳台；又过了一个双休日，又有两盆不行了……最终这个实验以失败而告终。

原本还有些担心孩子们会沮丧，但在与他们总结失败的原因时，黄蕾却很欣慰：“经过这次实验，孩子们探究的兴趣非但没有减弱，反而更加坚定了。很多孩子告诉我，科学研究必定会经历无数次的失败，因此需要我们有坚持不懈的精神；实验虽然失败了，但更需要我们不断总结原因，优化方案。”

从课程的角度来看，我们以往也打造了完整的课程体系，其中的科学常识课、劳技课、信息技术课等课程，对于提高学生的动手能力无疑具有一定作用，但伴随着社会的发展已经对人才培养提出更新、更高的要求。传统的科学常识课、劳技课和信息技术课，在教学设置上存在比较突出的问题，集中体现为无法提供一个串联各门学科知识进行实际应用的有效载体。

“我们的现实情况是分科较早，课堂内容局限于讲述科学技能和学科知识，不够综合，缺乏系统性，依然还是按照分科的框架单一地传授，大部分时间关注标准答案，其内容普遍和现实生活相割裂，不能直接解决实际问题，因此局限性比较大，效率也不够高。”袁刚阐述，他3年多之前开始研究STEM教育，对其跨学科的框架和学习理念非常认同，并持续关注其最新发展以为我所用。2013年全球STEM教育大会举行，袁刚曾带领一批课程研发人员和教师作为中国内地唯一机构正式代表全程参加，充分了解到世界各国近些年都在通过各种举措打破学科边界，为未来培养有竞争力的人才。

在徐汇区第一中心小学，从三年级到五年级，每个年级都有一个班整班推进来上STEM+课；作为学校课程建设体系中的一员，STEM+课程被排进课表，每周至少一节；学校拿出实力最强的数学组中的三位教师，再加上一位科学常识教师，构成了STEM+课的最强组合。现在开设的STEM+课程有：搭建温室，制作喂鸟器、雨量器，观察蟋蟀，测测肺活量，制作运动鞋底……

在STEM+项目课程中，每完成一个项目需要12～16课次，课堂活动（指每一个任务或项目）数超过30个，课后任务平均5～8个，其中课堂组织模式类型就涉及头脑风暴、视频教学、网络探究、DIS/动手实验、绘画创作、小组海报、工程设计以及总结反思等多种形式。

STEM+课程开设一年来，几位任课教师都有一个共同的发现：好像重新认识了孩子。

“数学是单一学科，很难发现孩子的其他能力；STEM+课程是综合性的，我们常常会发现有些以往被自己忽视的学生，其实他们动手能力、观察能力很强。”在数学教师江寒香看来，STEM+课程带给自己的最大体会，不仅仅是学生身上有很多亮点等待着她去挖掘和激发。“面对STEM+课程，教师和孩子都是一张白纸，如今，我们携起手来，共同描绘。在这一过程中，真正能感受到教师和学生共同学习带来的教学相长。”

在STEM+讨论群上，黄蕾常常与其他教师一起讨论自己的担忧：三视图太难，学生肯定不会画；要用美工刀、热胶棒太危险……然而最终，无论是网络资料的收集、三视图的绘制、大海报的设计，还是那些形态各异的温室成品，都向黄蕾证明了一点：“不是孩子们不行，而是我们成人总觉得他们不行，但事实上，只要给孩子一个空间，他们表现出来的创造能力、动手能力会远远超过成人的想象。”

“事实上，在小学阶段，我们试点STEM+课程并不是为了要让所有孩子都立刻成为具有创新能力的人，但不可否认的是，在跨学科学习的过程中，科学素养和创新精神的养成对孩子的一生来说都很重要。”校长黄建平如是说。每次经过正在上STEM+课程的班级时，黄建平总是无奈地笑笑，这个班“真的好吵”。但是小朋友们可高兴了，他们觉得很自豪，尤其当他们趴在操场上观察蹦蹦跳跳的蟋蟀时，看到其他班级学生羡慕的眼神，别提有多得意了。那些平常上课常常爱捣蛋的“小家伙”，在上STEM+课的时候，不仅积极举手表达观点，而且也比平时更加专注。

学生的改变除了直观上的感受之外，科学的评价也非常重要。研究中心也充分认识到评价的核心作用，通过研究推出了比较系统完整的学生能力评价体系，共分成14大类42个子项目和100多个学生素养采集点，甚至还包括作为数字公民应该遵循的尊重知识产权要求。按照活动任务，根据年段不同，设置差异化的STEM+素养指标，并建设模型形成可被评估的数据采集系统，在此基础上完成STEM+学生个性设计和素养分析图表，同时还可以集成数据进行整体性评估分析，总体分值统计方式可分为按班级、按学校、按区县，而且均能生成环形比例图，用于从整体上改善教学。

从生命科学领域的制作虫虫盒室、制作喂鸟器、制作肺活量，到环保科学领域的制作雨量器、设计再生纸、绿色清洁剂、防止水土流失，再到物质科学领域的超级运动鞋、设计道路、制作船模、桥梁设计……研究中心现已逐步形成小学二到五年级的体系化跨学科项目群，并已在试点学校的学生课表上“固化”下来，通常是放在快乐活动日、拓展性课程以及信息技术课的课时里。

袁刚说，即将新增实施的初中项目课程还有过山车、建造防震建筑、设计义肢、建造环保大坝、设计水净化系统、设计太空车，幼儿园大班项目有机场、比萨店，高中项目有可替代能源、食品生产与加工……涵盖了生命科学、地球与环境科学、物质科学以及社会科学、技术与设计等跨学科领域。

STEM+老师的“难”与“喜”

随意翻开《搭建温室》，第一课第一个话题就是：什么是生物？教材中通过“黄豆和石头哪一个是生物”的实验展开，最后由学生从实验结果中判断出什么是生物。看似非常简单的内容，但在黄蕾备课时，却出现了一堆麻烦：参照马王堆古迹里的莲子，黄豆只能算有生命迹象，它能算作生物吗？窗台上那棵已经死了的植物是生物吗？这些问题，黄蕾还能勉强从网络上、STEM+讨论群上获得答案，但最麻烦的是，整册教材中，无论是发现问题还是选择材料，抑或是绘图制作，没有任何一个标准答案。

在《制作运动鞋底》的课程中，黄蕾必须自己先做实验，做一遍自然不行，在反复配比、尝试后，黄蕾说：“我不仅要找到这个最佳配比，而且还要预设学生在课堂上可能会出现的各种状况，为什么会出现这种结果，是什么原因造成的，我必须要做到心中有数。”这还不算完，黄蕾在网上搜集资料时，发现有些知识太浅显，她觉得科学性不够；还有些是从分子结构、晶体非晶体等非常专业的角度来解释，这在小学课堂里很难讲得清楚。所以，需要花不少时间去思考怎样组织语言、找到一个深入浅出的教学平衡点。

王懋功介绍，在STEM+课程中，项目制作不是主要目的，完成知识掌握和能力培养的课程目标才是主要的，项目只是完成课程目标的载体。比如在制作雨量器的项目中，雨量器制成后的形状、外观等不仅没有标准规定，还要鼓励学生创新。

基于项目学习的课程，学生动手实践是它的主要特征。为此，传统的以教师一人主讲的课堂模式受到严峻的挑战。王懋功还是以制作雨量器的课程为例进行介绍，在十二周教学实践中，学生在课堂中的头脑风暴就占了接近三分之一的课时，学生按照工程五环节的要求分组设计制作雨量器的课时，占了总课时的一半左右。

STEM+课程，在中国是一项新兴事物，不管是课程设计还是教材研发都不是容易的事情，而现成的合格的STEM+课程教师更是难求。为此一方面研发中心开设STEM+教师专业发展培训，搭建教学资源、交流平台；一方面学校改进教学方法，改变传统课堂模式，比如在浦东新区世博家园实验小学，就采用了“主讲、助教、观察员”三合一的师资团队，即每一堂STEM+课都会有三位教师一起站在讲台上。

参加培训的老师要从一个学习者的角度，把学生即将要在STEM+课程上经历的内容，先亲身经历一遍。亲历基于项目的学习而不是传统的分科学习；注重与真实世界的联系而不是闭门造车；每个人都经历着发现问题、头脑风暴、创意设计、制造、测试模型、改进设计的全过程；以团队合作取代单打独斗；以开放多元取代标准答案……

“在STEM+专业师训中，我们制定了《STEM+教师评级指南》，设置了黄、蓝、绿、黑四级勋章师训体系，明确了逐步递进的评级制度，这四种颜色分别对应了STEM+入门级、实践与反思、用STEM+思路优化校本课程与教师带教，直至最高‘段位’的创新课程开发、研究成果分享。”袁刚介绍道。

据了解，截至2015年3月，上海在课堂内实施STEM+项目课程的小学教师共57名，涉及语文、数学、英语、信息技术、体育、科学常识、美术等各门学科。他们在开展STEM+项目课程的时候，可以利用研究中心专业的教学资源与互动平台，借助包括课程工具包和教师指南在内的课程辅助工具、PBL学习手册以及数字实验器材和项目实验材料包。

虽然学校在STEM+课程推进上有许多难题，但是也有意想不到的收获。世博家园小学有24位老师参加STEM+课程培训，冯校长介绍说：“通过STEM+课程培训，我们的老师学到一个新词——‘共情’，即让人有共同的情绪、体验、交流，而非生硬的聚集。因为STEM+的培训和辐射，学科界限、教师之间跨学科交叉的盲点被打破，我们的‘共情’已经被激活。” STEM+课程像一根无形的线，将各个学科组、各个年级组本来毫无交集的教师们串联在一起，构建起了一支“语数英综+”的项目团队。共情，由此而生。

作为助教的世博家园小学英语老师周秀敏在笔记中介绍了STEM+的三个特点。其一，无考试有评价。注重过程和综合能力的评价，随着评价的形式增加，评价的维度将会很广泛。其二，没有正确的答案，却能摸索到真理。遇到问题，解决问题，再遇到问题，再改进方案，无限接近真理——这恰恰就是传统教育一直想要锻炼的能力。其三，没有单打独斗只有团队合作。团队中每个人都发挥了自己最为优势的一部分能力。“STEM+一个课程能够让我这个平日里只知abc的老师开始思考如何上好STEM+课，这或许意味着我的思维频率开始与STEM+同步。说不清是STEM+激发了我的思考，还是我的主动思维融入了STEM+。但我想，一个能够主动思考的老师，一定是STEM+课堂所需要的教师。”

国际化也要中国化

STEM作为教育国际化最新推进的项目，学校和社会上也存在一些盲目赶潮流的现象。王懋功认为，学习和引进STEM教育模式，有利于培养学生的创新精神和实践能力，符合中国教育改革的方向。但是如何理解STEM理念和STEM课程，却需要站在培养人的高度去思考和实践。STEM既不是琳琅满目的花篮子，可以随意地想放什么就放什么；也不是虚无缥缈的时髦货，不管适合不适合都要拿来试试。

王懋功喜爱阅读，在他阅读《传家》后写的一篇文章中，他说：“现今时代，现代化的交通工具和国际化的生存空间，使得世界变小了。孩子们长大后，会出国留学，会异邦生活。但无论在何时何地，我们的根永远在祖国！过传统节，留民族俗，做中国人，永远是家长对孩子最大的心愿。在西学渐进、教育国际化在中小学蓬勃推进的时候，我们的老师们能否像任祥一样，告诉学生们永远敬畏祖宗、敬畏历史、敬畏自然，遵循道法自然、天人合一的做人思想？”

他一直强调国际化，也一直强调“中国化”，读《传家》的感悟如此，做STEM+课程也是如此。