区域推进中小学STEM教育的思考与实践

(南京市玄武区教师发展中心,江苏 南京 210000)

STEM教育在我国基础教育中得到了推行,各项研究成果不断涌现。然而,如何加强对本土化STEM教育的政策支持？如何克服STEM教育散点式案例呈现的片面性,增强理性思考与操作要素的提炼？为解决这些实践层面的问题,南京市玄武区自2014年开始,立足区域整体推进STEM教育,逐渐摸索出了一条“完善推进机制、建构课程体系、强化资源建设”的玄武STEM教育实施路径。

1 区域统筹,完善STEM教育的推进机制

为有效解决STEM教育缺乏系统设计、有序推进的问题,玄武区从管理组织、政策支持及推进机制等方面顶层设计STEM教育推进计划,确保了STEM教育组织健全、责任明确、良性运作。

1.1 构建STEM教育“行政牵头,一主两翼,四位一体”的管理组织

“行政牵头”即STEM教育由区教育局统筹负责，区教育局局长直接牵头,分管副局长全面负责,设立相应职能科室,把握方向,整体规划。

“一主两翼”即以学校为STEM教育的主体,以区教师发展中心、区少年宫为专业支持的“两翼”,助力STEM推进工作。区教师发展中心形成以小学科学教研员、中学物理教研员为主,信息技术、小学综合实践、中学化学、中学通用技术等教研员为辅的专业引领队伍,区少年宫设专业教师两名,分别为少年宫主任、科技总辅导员。“两翼”合力:具体负责课程建设、教师培养、评价改革的指导与实施；全区各学校作为STEM教育实施主体,各实验校均有校级领导主抓STEM教育推进工作。

“四位一体”即将STEM教育的试点研究、师资培训、技术支持和成果推广作为一个有机整体推进,强调边研究、边实践,强调有成果及时提炼、总结,加强推广、运用。

1.2 出台STEM教育“整体规划、专项支持”的区域政策

“整体规划”即将STEM教育纳入《玄武区教育事业”十三五”发展规划》,从政府层面长远规划STEM教育的发展目标、学校试点、师资力量、软硬件建设、资金配备等,并将STEM教育分阶段写入全区年度教育工作计划。

“专项支持”即针对STEM教育中可能存在的诸多问题,深入开展全区各中小学推进STEM教育的基本现状调研,在此基础上,出台《玄武区中小学STEM教育实施指导意见》、《玄武区青少年科技创新区长奖实施方案》等相关文件,确保STEM教育有效推行。

2 明确重点,建构STEM教育的课程体系

通常推进STEM教育从相关学科案例研发入手,玄武区也不例外,同时还强调STEM教育的“课程意识”和“整体建构”,即要从STEM教育的课程价值(强调能力立意)、课程框架(强调相对灵活性)、课程实施路径(强调可操作性)、课程案例研发(强调原创性)、课程资源建设(强调资料多样性)、课程评价改革(强调转变评价目标)等方面进行系统思考与研究,形成玄武区域推进STEM教育的基本课程框架。

2.1 明晰STEM教育课程价值

项目核心组广泛查阅文献,抽样开展了“我理解的STEM教育”的调研,最终达成对STEM教育的共识:STEM教育不是简单的四个领域叠加,其本质上是一种面向真实问题的跨学科融合式的项目学习样态。因此,与传统教学相比,STEM项目学习方式要强调“学生中心”“直接经验获得”“问题解决开放”“创新能力立意”四个特征。

将上述特征纳入《玄武区中小学STEM教育实施指导意见》,据此组织多轮培训,清晰了教师们对STEM教育的认识:兴趣是驱动,项目是组织形式,学科知识是解决任务的基础,素养与能力的培养是关键与目标。

2.2 建构STEM教育课程框架

经过近四年的实践研究,玄武区在区域布局基础上,各学校结合师资、课时等实际情况,充分挖掘STEM教育融合性特征,开发了可行有效的课程类型。

(1) 校内嵌入型。以学科知识导向的跨学科主题式学习,以某一学科课时(如小学科学课)为主要实施时间,以某一学科教师为主体实施教师、其余相关学科教师为辅助的队伍保障。

(2) 校内融通型。以儿童生活经验为导向的跨学科主题式学习,以综合性课时(综合实践活动课、社团活动课)为主要实施时间,以学生生活主题为主要课程内容,以综合型教师为主要实施团队。

(3) 校外预约型。以区域STEM教育资源中心(玄武区少年宫)为课程主要实施基地,学校向资源中心预约课程内容,以预约校及资源中心教师互助教学为主要实施方法，实施校内外一体化。

(4) 校外公益型。以区域资源中心(少年宫)为实施主体,以课程网络公示、网络选课报名为主要实施方式的校外补充实施类型。

结合国家课程,将学校的创客教育、科技教育、课程基地建设等有效统筹,逐步形成跨学科、跨学段、打通课内外、打通校内外的区域连贯课程群。

2.3 研发STEM教育原创案例

玄武区STEM教育的推进以“普及与提高相结合、课内与课外相结合、相关学科重组打通相结合”为指导原则,努力践行三个坚持:坚持以学生生活经验、以学校地域特色为出发点,开发符合学生特点的真实问题情境；坚持以开放创新为理念,开发科学、工程技术、数学、艺术、社会历史等知识融入其中的多样化课程资源；坚持面向全体学生开发合适的、为不同潜质不同水平不同兴趣学生的发展提供个性化学习的机会。其中尤其强调“原创性”,在项目组编写的《促进融合的学习——小学STEM教育案例》一书中,呈现了玄武STEM团队原创的、并经过反复检验的8个案例。

图1

2.4 形成STEM教育实施流程

我们基于实践,吸收并借鉴工程设计流程,尝试归纳了一个STEM课程实施流程(如图1)。

2.5 改革STEM教育评价方式

项目研究小组学习了国际认可的PISA科学素养测评相关文献,确立了“玄武区小学科学核心能力指标体系”,并进行了水平划分。尝试开发了“任务单”测评工具,由真实任务情境作为测评背景、每一题对应至少一个指标体系、每一个选项对应指标体系的某一个水平层级。

3 提供保障,纵横联通建设STEM教育资源

要有效推进STEM课程,亟需建设高层次、深内涵、重融合的软硬件资源,“软资源”主要指专业的STEM教育者,“硬资源”则是为实施STEM教育所需的场馆及配套。玄武区的资源建设秉承“学生在学习中央”的理念,主要从“人”和“场”两方面来考虑,力求为学生的学习、发展提供最大的助力。

3.1 培养专业的STEM教育工作者

教师是STEM教育的实施者,其教育思想、专业水平及自身STEM素养是STEM教育工作的根本保证,直接关系到STEM教育的成效。

3.1.1 锻造STEM教育专业共同体

我们着重从以下三个方面着力打造一支STEM教育专业共同体。

(1) 教师为研究主体。以小学科学教师、中学物理教师为主,以信息技术、数学、劳技、通用技术等多学科教师参与的区域融通型研究共同体。他们来自一线,具有较为丰富的学科背景知识和教学经验,是区域实施项目的主力军。

(2) 教研员全程跟进。区教师发展中心的小学科学、中学物理、信息技术、综合实践、通用技术等多学科教研员全程跟进,深度参与,使得团队的研究方向和目标更加明晰。

(3) 多元化专家支持。区域组建了STEM教育专家团队,他们中有大学教授、创客俱乐部的专业玩家、丰富经验的教育专家、大学生志愿者,他们的加入使得玄武STEM教育的推进更科学、更专业、更高位。

3.1.2 建设STEM教育研训工作坊

我们探索构建了“实践性在场学习”的研训工作坊,在培训中对教师进行角色转换,让教师以学生的身份参与到真实的STEM活动中去,感受学生的所见所思,从而用真实的体验与反思形成对STEM学习本质与科学课教学研究的理解与提升，这一研训方式在以下三个方面取得了成效。

(1) 研训工作坊形式内容的改变,为教师的专业发展提供了可能性。例如:“纸飞机的飞行”“一张A4纸的威力”等有趣的工程实践挑战赛出现在了STEM教师培训中。教师需要转换角色,像工程师一样经历解决任务的全过程：分析任务—初步测试—动手设计—制作并测试—迭代—完成工程报告书—进行比赛—大组交流等。

(2) 研训工作坊场域的改变,为教师的专业发展开辟了一个新天地。研训坊可以是在STEM学习专题研训中,围绕真实的课堂场景,进行案例的分析与改进；可以安排在校外合作支持单位,例如在米立方创意实验室,与专家及技术人员的对话、现场的观摩让大家深受启发；还可以活跃在区域资源中心(少年宫),老师们在木工坊里学习刻、磨、切割,厨房中学习配比、烘焙……

研训工作坊关注个性化服务,为教师的专业发展积极性注入活力。区域还打造了玄武STEM教育教师发展“云平台”。“云平台”上开设“研训菜单”,涉及STEM教育理论、工程技术普及、教学案例剖析、课程评价等。教师根据自己的学习需求,在网络上完成学习任务。不同学科、不同水平的教师,根据需要自选课程进行学习。

3.2 构建全覆盖的STEM学习场地

根据区域STEM教育的4个不同类型,积极寻找、建设适合STEM项目开展、支持学习者学习和发展的场地,配置先进的STEM课程设备,建设区域STEM教育资源中心,从硬件上保障STEM课程的顺利开展。

(1) 以学校为中心,建立STEM学习专用教室。玄武区改建或增建了STEM专用教室,陆续引进了各种先进实验设备,建设了机器人教室、创客中心等。例如玄武高级中学建设的STEM教室、南师附小建立的“爱创客”活动中心、长江路小学的“我是小小化学家”活动室、十三中的“创客技术专用教室”等。这些学校的STEM硬件建设,为学生校内时间的STEM学习提供了资源平台。

(2) 以区少年宫为中心,建立STEM教育区域资源中心。中心设有四间主题不同的资源教室：木工坊、烘焙间、3D打印室和开放式主题活动室，开发了三大类近二十个系列课程。围绕“预约、公益、服务”三个理念,定期开放服务于学校,学校或学生可通过网络选课、自由约课、个别化定制等不同形式开展校内外衔接的STEM学习。

4 成果与反思

玄武区在近4年的区域STEM课程建设研究和实践中取得了一定的成效。

(1) 形成STEM研究物化成果。随着STEM教育在玄武区的深入推进,将全区教育改革又推向一个新的高度,出版了《促进融合的学习——小学STEM教育案例》一书,这本以区域为单位推进STEM教育的实践类物化成果得到了专家、同行高度评价。

(2) 获批8所STEM项目校。经过近3年的研究与实践,在原创STEM课程落地的过程中,也造就了一批有思想的专业教师。继2016年玄武区获批2所江苏省首批STEM实验校后,今年又有6所学校获得这一荣誉,以这8所学校为龙头,引领更多学校的STEM课程实践。

(3) 服务学生能力发展。近4年,玄武区有近70件科技创新作品在省级科技创新大赛中获奖,其中一等奖作品近20件。在2017年第28届江苏省青少年科技创新大赛中,来自南京师范大学附属小学学生发明的“可全向移动的智能感知垃圾桶”获得了江苏省人民政府青少年科技创新培源奖。在江苏省及全国少年科学院小院士评比活动中,玄武每年都能走出10多位省、全国小院士。玄武高级中学(太平门校区)通过开发机器人项目课程,为学生提供海外就学路径,2017年两位同学凭借FIRST科技挑战赛中国总决赛暨国际邀请赛的好成绩,直接被国外名校录取。

当前,玄武区STEM教育虽然取得一定的成果,但也还存在一定问题，比如学校开展STEM教育的经费保障、研究团队师资队伍的稳定及绩效考核、如何扩大已有STEM研究成果的影响力等。还需要在建立长效的保障机制、健全社会联动机制等方面做进一步探索。