美国PLTW机构的STEM课程在中小学实施的模式与思考

左银

(江苏省南京市凤凰数字传媒有限公司,江苏 南京 210000)

1 引言

STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)教育是近年来许多国家教育改革的热点，尤其以美国为代表的发达国家的教育界人士已经认识到，K-12阶段的学生在STEM相关学科的学习表现，已影响到一个国家经济发展的基础，亦是维系国家竞争力的重要来源。美国将“培养所有学生的STEM素养”视为中小学阶段的教育目标之一，在中小学阶段成立了遍布全美的以STEM为核心的学校。PLTW(Project Lead The Way，项目引路)是教育行业中一个快速发展的非营利组织，该机构为全美K-12阶段学生和教师提供STEM教育课程，目标是提高学生对工程学和其他与STEM相关专业和职业的兴趣。

2 PLTW项目介绍

PLTW机构是全美领先的K-12 STEM课程项目提供商，向美国50个州和哥伦比亚特区的8000多所中、小学提供STEM课程。PLTW机构拥有丰富的STEM课程、高质量的教师专业发展模式以及一个有很多教育者和企业参与的合作伙伴网络。

目前，包括纽约州、印第安纳州、爱荷华州和南卡罗来纳州在内的州政府已经向PLTW提供资金以支持其发展。2015年美国大学理事会与PLTW合作，当学生成功通过至少三次考试(一次AP考试，一次PLTW考试，另一次AP或PLTW考试)后有资格获得计算机科学、工程和生物医学科学中一项或多项的AP+PLTW证书。

3 项目实施路径

3.1 建立科学的课程体系

表1 PLTW项目课程

3.2 课程的实施方法

3.2.1 小学的实施方法

PLTW建议在小学阶段可以采用以下方法来实施课程：第一种方法是每个年级选择1个课程项目，比较适合学校全面性开展STEM课程。第二种方法是一到二年级每个年级选择1个课程项目，三到五年级每个年级选择3-5个课程项目，尤其是三到五年级，这种选择会让学生们为中学阶段的STEM课程做好充分的准备。第三种是每个年级都开展多个课程项目，这会使学生有更多的STEM课程体验，但是这种方式对学校和老师的要求也会比较高。第四种是定制化的课程，针对后期的计算机科学、工程或生物医学专题来定制课程。

3.2.2 初中的实施方法

PLTW建议在初中阶段可选两种实施方法：第一种是顺序实施，从基础课程项目开始，然后再实施一个或多个专业化课程项目。这种选择让学生在学习更专业化的课程之前，先在工程设计上打下坚实的基础。第二种是定制化实施专业化课程项目，有的学校所在地区或所在的州可能会有一些特色方向和特殊需求，在专业化课程项目里选择一个符合学校和地区需求的课程项目，并在此基础上进行二次开发，和自己学校的方向结合得更为紧密。例如当地高中有成熟的航天航空的STEM课程，学校可以选择飞行与宇宙这个课程项目，并根据高中的一些课程方向对初中课程进行进一步开发拓展。

3.2.3 高中的实施方法

PLTW在高中阶段的实施方法如表2所示。

表2 PLTW在高中阶段的实施方法

3.3 启动PLTW项目

在学校已经为学生选择了最佳的课程实施方案后，就需要启动PLTW项目，该项目为学校提供了详细的启动流程(如图1)。

图1

在此过程中，学校需要在网络上注册并签订协议。协议签订后，学校开始选择PLTW培训教师，PLTW教师有丰富的背景和经验，主要由大学教授和硕士学位以上的教师组成，专业的PLTW教师团队将会帮助学校成功实施STEM课程。PLTW的教师培训分为三个阶段：准备阶段、核心训练阶段和持续学习阶段，一旦教师完成核心培训，他们就可以访问在线资源和学习社区，进行更多的持续培训学习，加强与其他PLTW教师的交流。PLTW还为学校提供教学过程中必要的课程设备、软件和其他资源，为学生提供更多的实践经验和机会，购买设备的时候学校也可以参考PLTW提供的设备供应商。

《中国移动互联网发展报告(2017)》蓝皮书调查数据显示，我国移动互联网用户规模连续三年保持11%左右增长率。2016年一季度，移动端阅读人数较桌面电脑端多2 000万人。随着移动通信技术的研发与应用，主流移动手机终端己具备流畅接收与处理图片、音频、视频等多媒体资源的能力。人们可以不受时空限制获取信息，学习形式呈现碎片化特点，移动学习(M-Learning)兴起。移动学习是利用无线网络技术，通过智能手机、个人数字助理PDA等无线移动通信设备获取教育信息、教育资源和教育服务的一种新型数字化学习形式[2]。

3.4 建立PLTW社区

在学校已经成功开启PLTW课程后，可以选择加入PLTW社区，让更多的老师和学生通过互联网连接起来。PLTW社区加强了学生的学习体验，为学生提供更多的机会，与其他学校、本地的工商业更好地联系起来。

学校构建和发展PLTW社区可采取以下方法：

(1) 参与本地商业活动，学生可以在当地实习并和当地团队合作来获取更多的经验。

(2) 推广学校的PLTW项目，通过媒体宣传让学校能够脱颖而出，并获得社会认可。

(3) 使用在线平台，在STEM Premier在线平台上让学生展示他们的STEM技能，并可以和教育工作者交流。

(4) 举办学生活动和比赛，学生可以通过活动和比赛来应用他们学到的知识和技能。

4 STEM课程在中小学成功实施的思考

PLTW机构经过多年的运营后，成就得到美国教育部、大学联盟和各类社会机构的广泛认可。从PLTW的成功案例里我们可以看到中小学实施STEM课程的关键如下。

(1) 拥有完整优质的课程系统

PLTW提供了完整的课程系统，从幼儿园到高中，有多样的基础课程、专业课程可供学校选择，PLTW的课程有完整的课程目标、结构、设置、内容、实施和评价，为学校顺利实施课程提供了基本保障。

(2) 注重教师培训

STEM教师是课程实施过程中的关键因素，教师专业素质直接影响课程实施的质量。PLTW将STEM教育的教师培训和STEM教学方法的推广作为机构主旨之一，构建了基于课程、基于实践的教师培训体系，投入大量的时间与经费，在全美范围内开展基于PLTW课程的STEM教师专业发展培训。STEM教师在教学中不仅要注重实践，而且要求教师拥有丰富的专业知识和跨学科的知识和技能。

(3) 提供课程配套资源

由于STEM课程的特殊性，在实施STEM教育时离不开器材和环境的支持。PLTW创造了一个与众不同的课堂环境，提供了大量配套课程的基础软件、硬件，并建设了可供选择的器材平台，让学校可以方便地采购和拓展教学资源，让学生通过探索挑战现实，能够更好地设计和开发项目。

(4) 多元化的社会拓展

PLTW项目自成立以来，得到了美国和各州教育部等政府机构、美国航天局等科技机构以及高等院校、社会组织和企业的支持。PLTW通过这些合作伙伴，为参与自己项目的学校和学生提供了丰富的社会实践活动，让学生从STEM课程中获得的知识和经验得到更多的实践和认可。

STEM教育在我国基础教育领域已经从理论阶段走向实践阶段，越来越多的中小学已经开始开设STEM课程，但是STEM课程依然很难在学校落地，大多数学校还是缺乏宏观系统规划和具体实施方案。希望PLTW的模式和经验对我国中小学在实施STEM课程时有所启示。