初中学校开展STEM教育的组织与实施初探

湛丽芬

一、问题的提出

2017年6月，中国教科院召开全国第一届STEM教育发展大会，发布了《中国STEM教育白皮书》，提出了《STEM教育2029行动计划》，旨在以服务国家创新驱动发展战路为宗旨，整合社会资源，建立由政府部门科研机构、高新企业、社区和学校相融合的中国STEM教育生态系统，打造一批理念先进、特色鲜明、质量先的STEM教育示范基地，培养一批国家发展急需的创新人才。STEM教育现已经纳入到国家课程中，逐渐在初中学校推广和实施。如何落实这些课程，怎么把这些课程的理念变成学校真正的课程实践，成为我们目前面临的重要挑战。

二、概念的界定

STEM教育是 Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）和 Mathematics（数学）四门学科英文首字母的缩写。其中，科学是可检验的解释客观事物的形式和组织;技术是在科学的基础上具体解决设计问题的详细规则;工程是科学和数学的某种应用。STEM教育主要培养学生四方面的素养：一是科学素养，即认识、理解自然界客观事物的能力;二是技术素养，也就是基于科学素养解决设计问題的能力;三是工程素养，即对技术的具体实践能力;四是数学素养，也就是学生发现、表达、解释和解决数学问题的能力。

三、开展STEM教育的组织与实施路径

1.师资的培养

STEM教师能力是一种特殊能力。STEM教除了具备教师资格、拥有教师的基本能力以外，还需要满足STEM教育的跨学科需要，以及在跨学科教学中对STEM教育理解和采用相应的教学方法的能力。

STEM教育是跨学科的教育，涉及不同学科，也涉及不同的教学实践，要用到不同的教学方式、教学工具和教学辅助手段，需要教具备包括整合资源的能力在内的多项能力。

STEM教师的能力要素包含五个维度，一是具有教学实践和评价的能力，这是STEM教师最核心的能力。二是具有课程开发和整合的能力，STEM课程有別于其他课程，STEM是个主题式的课程，教师除了要具备扎实的学科知识外，还要整合各学科的教学资源。三是要具有协同性，知道如何解决问题和如何有效教学。

目前，由于STEM培训机构开发课程和培训费用很高，除了有个别发达地方，比如杭州，聘请美国有经验的STEM教师来手把手地开展示范教学，成效比较显著。其他大部分初中学校，主要采取教师自学与科组研学相结合的的模式。另外，学校定期进行一些较低级的专题培训、教学案例分享等，师资培训效果不明显。

2.课程的设置

STEM教育实践并不是简单地将四门学科组合起来，而是要把学生学习到的知识与实践相结合，转变成一个探究客观世界的过程。由此可见，STEM关注的重点是创设有效的跨学科 STEM课程。

STEM课程要求学生解决的是实际问题，而实际问题来自于生活，以问题为载体，运用科学的知识、技术的思维方法、数学的计算和逻辑思维能力，来解决系统化的复杂的工程问题。

目前，我校开展STEM教育有校本课程、社团活动等类型。根据我校实际情况，要想进行全方位的课程整合的确难度较大。因此，我们因地制宜，主要在七年级开展，具体操作如下：一、面向全体学生，由学生自主组合，自由选择做什么和怎么做;二、少数既有兴趣又有能力的学生，可自主选取教材的部分内容进行较高层次的探究，并向全班汇报活动成果;三、根据多数学生的实际情况，选取教材的部分章节改编成集体活动，活动的共同点包括：探究任务和目标比较明确，情境创设有适度的障碍，背景资料、探究方法等比较容易获得，可操作性较强的。

STEM课程资源整合的核心特征是趣味性、体验性、协作性和设计性。

趣味性。首先，在内容的选择上要选取与学生的学习、生活息息相关的内容，调动学生的学习积极性，激发他们的创新动力，加深对知识的理解和记忆，从而达到良好的学习效果;其次，在课程实施过程中，要突出学生的主体地位，创造机会让学生主动参与，激发学生的学习动机。

体验性。建构主义认为“情境”是学习环境的要素之一。STEM课程常常是基于真实问题的项目探究性式学习，培养学生在问题情境中解决现实问题的能力。

协作性。STEM 课程是基于复杂情境中的有一定难度的问题，学生往往很难独立完成，需要在教师的指导和同学的帮助下协同合作，在此过程中，达到培养学生与他人的沟通能力和合作能力。

设计性。在进行STEM项目学习的探究过程中，需要学生设计解决问题的不同方案，并从中选择出最优方案。美国学者莫里森认为，设计是认知建构的过程，也是学习产生的条件。设计是 STEM教育取得成功的关键因素。能促进知识的融合和迁移。

3.课程的组织与实施

2016年发布的《中国学生发展核心素养》提出了人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大学生发展核心素养，在寻找培养学生面临未来挑战必备的核心素养路径的同时，STEM教育出现在人们的视野中，它正是基于时代要求和人才需求发展而来的，是与培养学生核心素养相对应的教育教学方式。STEM教育关注的是学生问题解决能力的培养。而问题解决包括问题生成、方案设计、方案实施与效果评估四个阶段。在教育教学实践中也注重凸显出学生的主体性地位，强调学生的主动学习、知识的理解和运用，注重学生自我反思与总结等。STEM课程的组织与实施过程，主要包括以下四个环节：

（1）创设学习的情境

（2）选择具有真实性、挑战性的项目

（3）活动过程设计

（4）学习评估

四、结束语

在初中阶段开展STEM教育，培养学生利用跨学科知识解决实际问题的关键能力，锻炼学生的创新思维，这与当前我国新课改培养学生核心素养的理念是一致的。但具体实施需要有教育政策顶层设计保障，加大力度培训专业化的STEM教育教师队伍，增加资金、技术的扶持，整合社会资源，引入相关社会力量的帮助。