科学视角下的STEM教育探讨

(江苏省海门市海南小学,江苏 南通 226100)

1 引言

STEM教育是科学、技术、工程、数学教育的融合，实施STEM教育顺应了国际教育发展趋势。如何让学生以工程的方法，充分运用科学知识、技术技能，改进工程质量，经历探究、设计、创造、实践、表达等一系列过程，实现工程、技术、数学和科学融合？最佳的方法就是选取最为核心的内容、最为恰当的方法，去粗求精、去伪求真。

2 STEM教育的内容

STEM教育的跨学科融合不是简单的拼凑和集合，所以，我们要从更高、更宽的视角思考、设计“跨”的问题。如在以“水世界”为主题的教学中，科学老师介绍水的物态变化、性质，语文老师介绍与水有关的诗词美文、人文故事，社会老师介绍水在地球系统中的重要作用，美术老师介绍和水有关的艺术作品、创意产品。至此“水世界”主题并没有进行融合，学科间也只是平行式的相邻关系。

如果要围绕“水世界”这个主题，实施STEM教育，我们就必须对这些内容进行结构化、体系化的改造与提升，进而生成全新的STEM课程。例如，水和生命(动植物、微生物)，水和地球圈层(大气、生态、岩石、地质、气候)，水与生产生活，水资源和水循环(淡水、污水处理、海水淡化、农田灌溉、回收再利用)，水资源管理(调度、保护、节水、现代农业、雨水收集)，水与社会经济、生态环境的相互作用(价值观、城市形象、航行交通、运河、一带一路、战争)，水与文化的共生(艺术、风俗、音乐、诗歌、摄影)。通过寻找分科课程中知识内容之间的交叉点和共同点，对原有的学科课程知识进行重组、融合，从而序列化地串起这些学科的知识内容。

这种融合真正体现了《K12科学教育框架：实践、交叉概念和核心概念》基本原则：(1) 具有学科意义。STEM教育融合了多个学科领域或者是某个学科领域中组织相关知识的大概念、核心概念。(2) 具有很强的解释力。能够用来解释更多现象。(3) 具有生成性。突破预设，抓住生成的教学资源，为理解和探究更为复杂的概念和解决问题提供帮助。(4) 与生活相关。它与社会和个人关注的问题有紧密的联系，并与学生的生活体验和兴趣相关。(5) 能够在多个年级进行教学，并不断提升深度和复杂性。

为探寻具有江苏特点的STEM教育课程和评价体系建设，2017年9月江苏省中小学教学研究室、南京师范大学教育科学学院与江苏凤凰数字传媒有限公司联合成立江苏STEM教育协同创新研究中心，研制了《江苏省基础教育STEM课程指导纲要》、《小学STEM活动课程》等，目前已经出版小学STEM课程10册、小学人工智能课程4册，是江苏省STEM教育研究的阶段性成果。

下一步，我们还要针对具体内容深度研究、精准研究STEM的呈现形式，只有这样，才能形成全新的、跨学科等的融合的STEM课程。

3 STEM学习的流程

没有科学知识为基础，就不会有技术的创新，技术的创新没有态度和情感的引导，就会缺少创新的动力和价值。STEM教育不仅是知识的融合，也是技能、能力、方法、情感等要素的融合。从教育学的角度来讲，学校教育培养的主要能力是能力迁移、方法迁移，STEM学习的流程图如图1所示。

图1

有些学生的学习不得要领，原因就是不会把所学知识迁移到真实生活情境中。STEM教育让学生学会应对新的问题，从一个情境到另外一个情境，从一个学科到另一个学科。

例如，“我的LED”这个STEM教育活动，以“设计制作圣诞装饰品”作为任务驱动，通过新旧知识的累积与碰撞，激发学生研究的热情，使学习变为一种学生内心的认知需要，进而产生持续、自主的学习内驱力。在经历“我的LED”活动的过程中，学生不断调动个体的智慧和创造性，综合运用原有的知识、经验，提出合理的推论并分析、发现存在的问题，形成自己的猜想和解决方案，然后，再动手解决问题，完成任务。与此同时，由于教师给学生留有充分发展思维、分析、探究、交流和拓展的空间，也进一步推动了学生主动学习，提高了

学生动手完成任务的能力，创新精神、实践能力得到了进一步的培养。

在这个项目研究过程中，教师和学生一起商讨可行的方案，使他们既有克服困难的经历，也有收获成功的信心满满，这样的活动，将科学、技术、工程、数学有效地融合在一起，找到了它们之间存在的相互支撑、相互补充、共同发展的隐形线索，学生在交互碰撞中实现了深层次的学习、理解性学习。

STEM教育用科学的方法指导工程学的研究，打开了一片完全不同的天空。STEM教育一定要有实际操作，一定要有设计，一定要有产品，如果最终没有产品被生产出来，就不是真正的STEM教育，只是纸上谈兵。

4 结语

STEM教育强化了学生对知识、能力、方法的迁移，所培养的发现问题、分析问题、解决问题等能力是探究世界相互联系的综合能力、关键能力。但是，针对不同的类型STEM(验证型STEM、探究型STEM、制造型STEM、创造型STEM等)，教育我们必须以创新的精神来开拓这个有意义的事业，才会有大的收益。