潘占宏 马淑平
(长春市电化教育馆,吉林 长春 130021)
2018年教育部提出《教育信息化2.0 行动计划》,明确了教育信息化要向提升学生信息技术素养转变,向创新融合发展转变。STEAM 教育的提出是探索实现教育创新发展的一个方向,为学生信息素养提升和创新能力培养指明了方向。然而,由于STEAM 教育的开展需要有特定的教学环境,大量的人力、物力支持,仅仅依靠学校自身的力量去推行难免会遇到诸多阻碍。因此,本文提出在区域内统一规划,教育管理部门联合学校,共同建设适合STEAM 教育发展的环境,培养STEAM 教育人才,制定相关的实施策略,最终实现推动STEAM 教育发展,培养创新性人才的目的。
STEAM 代表科学(Science),技术(Technology),工程(Engineering),艺术(Art),数学(Mathematics)。STEAM教育就是融合了科学、技术、工程、艺术及数学等多门学科于一体的综合性教育,它除了强调学科之间的融合,更强调将多种课程的融合。STEAM 教育注重培养学生的综合能力,鼓励学生将多学科的知识融会贯通,主动探究解决实际问题。
最初提出STEM 课程概念的是美国,随后,这种新型的教育模式在全世界各国推广开来。如今,作为STEM发源地的美国甚至创立了STEAM 中学,如重点培养未来在科学、技术、工程领域发展的学生的布朗斯科学高中,学生可以申请经费、得到专家的指导,学校为表现好的学生设立了大学先修课程,大幅度地提高了学生在这些领域的知识及科研水平。从2012年开始,我国一些学者和机构已经开始关注并进行了本领域的初步研究,编程类、媒体制作类软件的应用在中小学STEAM 教育中得到了广泛的应用,多以综合实践课程、信息技术课程、通用技术课程为主。如北京的吴俊杰老师研发了“人工智能”“Scratch 编程”课程,广州吴向东老师和武汉毛爱萍老师依托Scratch 软件,研发了“儿童数字文化创作”课程。常州管雪沨老师研发实施了“小学生趣味编程”课程,温州谢作如老师依托Arduino、Scratch 软件开发并实施了“互动媒体技术”课程,并取得了一定的成果。
STEAM 教育是集科学、技术、工程、艺术、数学于一体的综合教育。要推进STEAM 教育,必须鼓励学校各科教师积极参与。由于现阶段缺乏专业的STEAM 课程教师,国内大部分学校开展STEAM 课程多以学科联合的方式进行,即以项目学习为导向,各学科教师以项目指导者和设计者的身份参与,将多学科知识融入项目教学。这样,既能避免教师囿于专业知识导致项目设计缺乏可行性,又能充分发挥各科教师的专业特长,给STEAM 教育的发展提供了稳固的基础。
以长春市为例,在STEAM 教育开展初期是以学校为单位,根据学科特长确定研究方向,共有34 所中小学校参与,每个学科都有教师参与,研究方向及范围很广,例如:长春市第二实验小学发挥学校科技特色,开展无人机科普教育。吉大附中力旺实验小学信息技术、科学、音乐、体育、美术、综合等学科教师共同协作,打破了学科之间的人为界限,探寻不同门类知识的内在联系并将其进行重组,从而把分散在各科之中的“知识点”串联起来,形成了融通一体的“知识树”。吉大附中力旺实验中学组织了20 余位数学、物理、化学、信息、地理、生物、音乐、美术、体育等学科教师参与8 门类共60 多个课程开发建设,在7、8年级开展STEAM 课程教学,开发了STEAM 校本课程。百花齐放,百家争鸣,通过各种社团活动,发挥各学科特点,提高了学生的学习兴趣,学生的创新能力也得到了提升。
STEAM 教育过程中虽然学生是学习的主体,但教师的作用不容忽视。教师是项目的设计者、指导者,是学生学习的引路人,教师自身的专业水平对STEAM 教学的效果起着举足轻重的作用。当前我国各中小学尚未设立专门的STEAM 教育科目,未有专门的教师从事STEAM 教育。而STEAM 教育的多学科特性,即使采用多学科联结参与的方式进行,也需要参与STEAM 教学的教师除了具备本专业的知识外,还要有创新的教学理念,一定的项目设计能力、信息素养等。因此,在推进STEAM 教育过程中,要充分重视教师的培养,采用多种途径与方法促进教师专业发展,个性化能力的提升。
基于此,近年来长春市在建设STEAM 教育师资力量的问题上做了一些有益的探索,其中,定期开展教师培训成为促进教师成长效果最突出的一种途径。例如:组织长春市信息技术教师分批次参与Scratch 编程培训,全国信息技术与学科融合优质课大赛教师培训,积极创造条件派出教师外出学习,先后去了北京、上海、深圳、海口等地方,学习最先进的教育理念和教学方法,指导采购了相关的教学设施和器材,加强课程内容与学生生活以及现代科技发展的联系,为教师专业发展和展示搭建平台。
创新能力是推动社会发展,科技进步的强大动力。培养学生的创新能力是教育要实现的主要目标之一。而传统课堂教学由于教学理念、教学模式的限制,不利于对学生创新能力的培养。因此,要推进STEAM 教育深入发展,必须以培养学生的创新能力为导向,创造有利于学生进行知识建构的环境,提供给学生展示创新能力的舞台,促进学生创新思维能力的形成。
以长春市为例,为了给学生提供更高的平台,鼓励学生创新,在进行STEAM 教学后,先后多次组织学生参加全国中小学生创新实践活动(NOC)、全国(吉林省)青少年科技创新大赛、国际青少年iCAN 创新创意大赛等,且都获得了不错的成绩。推荐学生参加清华大学、北京大学、南开大学等开设的科学营活动。通过组织学生参与各种赛事活动,学生的综合素质得到了显著的提升,合作学习能力得到了锻炼,从而也从侧面反映了STEAM 教学效果显著。
1.普及类课程
以信息技术、科学等学科为基础,对信息技术学科原有教材的知识内容进行重构,并且以任务驱动的方式设计课程,充分发挥教师对教材二次开发的能力,帮助学生在掌握各学科知识的同时,熟悉项目式学习的方式,为接下来跨学科内容的学习做好充足的准备。我们对长春市小学综合实践教材、长春市初中信息技术教材进行了重新修订,增加了3D 打印技术、机器人、程序设计等创新课程。
2.拓展类课程
拓展类课程是在国家基础学科课程的基础上,为了满足学生多样化的学习需求和发展需求而开发。在拓展类课程中,为了让学生对STEAM 课程中的各领域知识都有一定了解,具备跨学科解决问题的能力,在信息教学中开设创意编程基础上,鼓励学校研究校本课程,可根据学校研究方向开设开源硬件、创意美术、创意实验、微电影、趣味电路、建模搭建等系列课程供学生自主选择。系列课程在技能培养的同时,更加注重学生解决现实问题的能力以及思维的培养,为后续学生制作真实项目,跨学科学习奠定基础。经过初步的教学尝试后,通过过程性评价、结果性评价、形成性评价等一系列评价方式发现,学生的创造力与动手能力均有所提高。
3.探究类课程
探究类课程将众多课程化整为零,着力打造探究式STEAM 课程。课程基于某一现实问题,鼓励学生用创造性的手段解决问题。在解决问题的过程中会涉及到各学科领域的知识(例如外观设计、程序编写、结构设计、社会实践调查等),学生在指导教师的帮助下,通过自主探究的方式,结合前两级课程的领域知识,发挥自身的创造力与想象力,通过提出问题,头脑风暴,形成方案,协同创作,不断迭代,总结分享等过程完成项目制作。
4.活动类与比赛类课程
为了让学生能够在课余时间同样体验到STEAM 教育,学校通过活动社团举办各类STEAM 活动,主要包括:青少年调查体验活动、STEAM 工作坊,创客马拉松,“编程一小时”“科普大篷车进校园”等,让学生全方位、多领域了解STEAM 理念。并针对全国(省)青少年科技创新大赛、青少年机器人大赛、全国中小学生创新实践活动(NOC)、吉林省航模比赛等对参赛学生进行分项目指导。
通过组织形式多样的活动或将STEAM 理念融入到各学科教学中,探索出更适合提升学生科技信息素养和创新能力的教育形式。
长春市在推进STEAM 教育过程中,鼓励各学校教师利用午间时间、课余时间组织学生参与各种STEAM活动,如创客大篷车体验活动,创客嘉年华、创客工作坊等,让学生在课余生活也能体验到STEAM 教育理念,在活动中大大提升了学生的动手能力、创新思维能力,让学生在遇到问题时,能主动思考问题、分析问题,找到合理的解决办法,并不断地试错、改进,最后将问题解决。同时在学科教学中,通过项目式学习,一方面,从学生现有的经验和生活出发,将课程知识尽量回归到它被抽象出来的原来的经验,另一方面,在学生已有的经验和未来的学习之间架设桥梁,将学习者现有的经验引导到更广泛、更具社会性的经验中去,促使学生新、旧经验的整合。充分将物理、化学、生物、地理、信息、数学、音乐、体育、美术等学科进行融合,在一定程度上打破了学科之间的人为界限,探寻不同门类知识的内在联系并将其进行重组,从而把分散在各科之中的“知识点”串联起来,形成了融通一体的“知识树”。
关于STEAM 教育的推进研究,虽取得了阶段性进展,但也遇到了一些瓶颈。一是目前STEAM 课程的开发和设计尚属初级阶段,从理论到实践,STEAM 教育在我国的发展还处于非常初级的阶段。受传统教育理念影响,学科界线分明,开发的校本课程单一,缺乏具有指导性、操作性的教学模式及案例,急需探索开发综合性、易操作、易推广的课程体系。二是STEAM 核心理念是跨学科融合,不是科学技术工程和数学知识的简单叠加,而是将这多种学科整合到一种教学范式中,把零碎知识变成相互联系的统一整体,倡导由问题解决驱动的跨学科理科教育,旨在培养学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养。让学生综合运用学科知识,创造性地解决实际问题。而目前我们过分关注技术的应用,缺乏科学的教育设计、基础性学科知识的融合,偏离了STEAM 教育本质。三是资金投入大,急需统一规划、投入。创客实验室、机器人实验室等新三室越来越受重视,但单凭学校的力量是有限的,先期需要投入实验室的建设,后期还要对设备进行维护,都需要大量资金的投入。