STEM课程实施的教学原则初探

谢旼　刘绮雯　黄胜琴

摘 要：目前基础教育的STEM课程是基于科学、技术、工程和数学等内容的跨学科融合的课程。为促进STEM课程在中国的扎根生长，文章尝试以教学实施的角度，从“基于项目的学习”和“以学生为主体”出发，提出了在中国有效开展STEM课程应该遵循的四个教学原则分别是：①以基于项目的学习为核心；②每个学习小组都是学习中心，每个小组的学习任务各异；③导师不讲授具体学科知识、不呈现简单统一答案、不示范项目基本操作；④鼓励学生自主协作、试错反思、学习分享和创新实践。将上述四项教学原则运用到广州市南武中学高一STEM学习项目的教学实施中，以期将STEM课程跨学科融合的效果达到最大化。

关键词：STEM课程；教学原则

中图分类号：G622.3 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）24-0012-03

STEM强调多学科的交叉融合，将知识的获取、方法与工具的利用以及创新生产的过程进行了有机统一，以系统的、联系的思维来面对全球化、多元化文化发展，贴近生活实际。STEM教育具有综合性、开放与动态性、回归性、实践性、丰富性等特点[1]。

目前国内对STEM教育的研究主要为思辨性研究，真正将STEM课程带入学校课堂的实践研究较少，尚未在全国范围内广泛开展，且缺乏在高中STEM实施方面教学原则的研究与实践。本文通过分析广州市南武中学将美国原版STEM课程引入高中课堂的实践研究，尝试完善国内在STEM课程的教学原则方面的理论研究和实践研究的缺陷，以及国内STEM教学的理论框架，同时也可以为普通的学科教学提供参考意见。

南武中学自2016年3月起在高一年级正式开展美国原版STEM学习项目，现已完成三个学习周期（每个学期是一个学习周期，约10-12节课），在此过程中，任课导师总结教学经验，得出在中国有效开展STEM课程应该遵循的四个教学原则，归纳为“一核心、两特点、三原则和四鼓励”，见图1。

一、一核心

一核心是指以基于项目的学习（Project-Based Learning，以下简称PBL）为核心。只要是基于项目的学习，学生要解决实际问题或完成一个计划，就肯定不能用单一学科的知识和能力来完成，自然地就可以培养团队协作、学生反思、信息搜集、综合分析等多方面的能力[2]。

课题组通过问卷调查，结合学校的师资和实验室硬件设备等因素，从美国原版STEM学习项目的88个课题中挑选了6个课题，分别是Photoshop、SketchUp-3D Modeling、Bridge Designer、Fischertechnik Mechanic+Static、SimCity 4、Lego Mindstorms EV3 Robotics。在美国原版STEM学习系统平台中，每个课题有三个不同的学习层次可供学生选择，三个层次的学习难度依次升高，学生可以根据小组能力水平，选择合适的学习层次来开展项目学习。

STEM学习项目以十节课（10 days）为一个学习周期，学生选择合适的项目和学习层次后，就按照教师安排的学习周期进行学习。第一节课（Day1）学习小组按照相应学习层次课件的指引，初步掌握West Point Bridge Designer软件基本操作。第二节课（Day2）学生按照目标管理原则（S.M.A.R.T.原则）设立小组感兴趣的、具体可行的项目目标。第三至第七节课（Day3-7）学习小组根据所设立的项目目标，设计并执行完成项目目标的计划。每个学习周期的最后环节，即第8或9节课（Day8/9）是小组展示，学生对所做项目计划的过程和结果进行归纳提升，第10节课（Day10）是自我评价和反馈。

二、两特点

两特点是指多中心、多任务，即每个小组都是学习中心、每个小组的学习任务各异。与现有创客教育或STEM教育不同的是，南武中学STEM学习项目中，导师们认为要真正体现以学生为主体，就要相信学生，打破原有的教学格局，因此导师们制定了第二个教学原则——多中心、多任务，以某班的小组位置布置（图2）为例。

从某班的课室布置可以看到，两至三名学生组成一个学习小组，每个小组的学习任务各异，小组组号分配按“之字形”排布，保证在同一列中没有一个小组的学习课题是相同的。一个班有五至六个课题，相同课题的小组在物理空间上有一定的距离，既保证小组间有一定的独立性，又不妨碍小组间的交流。

小组内两名学生共同完成一个项目，在此过程中组内成员互相鼓励、互相促进、互相帮助，组内讨论碰撞出思维的火花可使学习更加高效，有利于学生学习兴趣的维持和提高。在每节课中还会有一些小组的过程展示和分享，学生可以了解到其他项目的学习内容以及同学的体会，进而对自己的项目产生期待心理，渴望成功。

三、三原则

要实现第二个教学原则——多中心、多任務，导师需要转变教学思维和行为模式，因此第三个教学原则就非常重要——导师不讲授具体学科知识、不呈现简单统一答案、不示范项目基本操作，取而代之的是不断地提问，以引导学生自己去探索。学生只有在“做”的过程中才会遇到实际问题，才会自己去寻找解决问题的方法。

STEM课程中，导师要遵循“三不原则”，但不等于不作为。首先，导师要有较强的个人魅力，乐于与学生一起探索未知世界，只有这样，导师才能感染学生、打动学生。其次，导师与学生要建立信任的关系。每班的3名导师中，除了有一名提供技术支持和保障的信息技术教师外，还必须有一名平时任教该班的教师，可以增强师生间的信任度，以增加学生对STEM学习项目的认同感。第三，导师要根据学生的能力和意愿高低这两个维度，适时调整指导策略和方法。对于学习能力低、学习意愿强的学生，导师要指导学生完成最基本的项目任务；对于学习能力一般、学习意愿一般的学生，导师就要指导其思考如何完成自己设定的S.M.A.R.T.目标；对于学习能力较强、学习意愿较低（或没信心）的学生，导师要多从布鲁姆（Benjamin Bloom）的高阶思维能力予以提问，即多从分析、综合、评估及应用等方面来引导学生设定自己的目标、方向和计划[3]；对于学习能力强、学习意愿强的学生，导师可提供愿景以鼓励学生，由学生自己来决定具体的目标、方向、计划和思维模式。endprint

四、四鼓励

在STEM课程的第三个教学原则的基础上，为了更好地促进学生自主学习、协作学习，笔者所在团队提倡第四个教学原则“四鼓励”——鼓励自主协作、鼓励试错反思、鼓励学习分享、鼓励创新实践。

1.鼓励自主协作

STEM课程采用交互式教学（Reciprocal Teaching）策略，让学生交换充当学生和教师的角色，充分凸显学生的主体地位，培养其自主学习能力。以高一2班为例，在第二个学习周期开始时，每一组的学生移到下一组学习，同时每组学生留一位同学在原来的位置，教新来的同学简单的工具或软件的操作。当新的同学掌握了基本操作后，当小老师的同学跟回到原来小组（图3）。通过互相交流、互相分享、互相协助，提高学生学习的积极性，同时降低了因为遇到困难所导致的学习信心降低的风险，更有利于维持学生的学习兴趣。

此外，当学生在学习过程中遇到问题时，导师会鼓励他们通过课程平台课件或网络资源查找相关信息，通过进行组内、组间交流，甚至是不同学习项目之间的交流，来寻找解决问题的办法。

2.鼓励试错反思

自主学习过程中，学生会对项目内容中所出现的问题有许多想法，导师鼓励学生尝试。鼓励学生试错，并不意味着让学生单纯的“犯错误”，而是让学生在尝试错误之后，反思这种方法错在哪里，如何改进。如果学生尝试的方法是正确的，也会让其反思这种方法之所以成功的原因，有无更为优化的方法。学生通过多次试错和不断反思，积累经验，其探究问题和解决问题的能力得到提升。

3.鼓励学习分享

每个学习周期的最后阶段，会有学生展示环节，包括生生分享、生师分享和生亲分享。生生分享是指学生在班内和班际分享；生师分享是指学生在课程学习过程中与导师的分享、在学习成果分享会中向其他教师的汇报；生亲分享指学生回到家中与父母一起分享他们在这期间的学习收获及所经历的挫折和成长。通过教师的点评和学生的展示，让更多的学生受到感染和启发，进一步激发和维持学生的学习兴趣。

4.鼓励创新实践

STEM课程所有的教学原则的最终目的就是为了提升学生的实践能力和创新精神。学生只有在没有限制的条件下学习，才可能将创造力和想象力无限地扩大。所以导师们在展示学生作品之后，都会补充一句：这个作品虽然很好，但是你们可以做得更好。

STEM课程与中国传统的课程方式有很大不同，是一种全新的教学类型，必然会对我国的基础教育改革有促进作用。通过广州市南武中学STEM课程案例的分析，我们可以看到美国STEM课程理念在中国大地一样可以生根发芽，要坚持STEM课程实施的四个教学原则——一核心、两特点、三原则、四鼓励，它们之间有内在的逻辑关系，后者建立在前者的基础上，从而使学生的学习形式从接受学习向主动学习转变，既能实现跨学科融合的目的，又能真正体现以学生为主体。STEM课程的教学策略、教学模式和教学方法的选择和开展，都要符合此四个教学原则，STEM精神才不会变味，学生的创造能力才能真正地爆发出来，才能培养适应未来需要的人才。

在本次STEM课程研究中，笔者主要是针对教学原则进行研究，多从導师的视角进行分析，对学生的学习方式的改变、元认识能力的培养、知识框架的构建等方面研究不充分。在STEM课堂中，学生是主角、是中心，因此在明确了STEM课程实施中基本的教学原则后，下一阶段需要着重研究学生在STEM项目开展中各方面的变化趋势和规律。

参考文献：

[1]黄晓，李扬.论STEM教育的特点[J].江苏教育研究，2014（15）：5-7.

[2]黄明燕，赵建华.项目学习研究综述——基于与学科教学融合的视角[J].远程教育杂志， 2014（2）：90.

[3] John Chaffee. Thinking Critically： Tenth Edition[M]. Wadsworth： Cengage Learning， 2012： 57-59.

（编辑：鲁利瑞）endprint