STEM课程培养中学生创新能力的实践探究

摘要：本篇论文通过对国内国外STEM课程研发情况的对比，对我国初中STEM校本课程开发的情况和落实现状做出分析，目的是通过研究如何开发校本STEM教材，对实现学生创新能力的提升提出意见。

关键词：STEM;课程创新实践中学生

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）06-058

21世纪，世界正处于科技带来的剧变中，国家要想在纷繁世界中站立脚跟，需要不断保持自己的核心竞争力，把科技人才创新当作重中之重。习近平总书记在2020年十九届五中全会在十四五规划中提出要把科技创新放在核心位置，有一次强调创新人才的培养是国家发展的重中之重。不少省市区也明确了接下来教育工作的方向和重点：进一步深化素质教育改革，探索开发基于创新教育课程——STEM校本课程， STEM教育的普及，对提升学生的创新能力有重大帮助，帮助国家培养出具有创新能力的中学生。

一、STEM课程的内容以及国内外研究现状论述

STEM 是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）相关学科的简称，用首字母的衔接方式进行结合。

1.STEM课程在国内国外的研究现状

这个课程最开始形成的理念基础，是在2007年克拉克和厄内斯特发表的《科学、技术、工程和数学整合的一例模型》诞生的，打下了STEM课程理论的基础;2011年赫施巴赫发表《STEM计划：约束及挑战》又从解释STEM课程内容出发，对STEM如何应用于教学做出科学系统的解释，把相对应的四个学科有效的重组，2013年玛格丽特等人的《搭建工程设计与PK-12课程发展的桥梁——通过STEM教育质量框架的使用》很好地调动了学生的学习积极性。

我们可以总结到，STEM课程的完善是从简单理论提出、补充、完善，直到课程的整合，逐步实现研究成果，并以理论为基础，开展有关STEM的项目研究，把科学、技术、工程与数学课程实现整体化，引导学生产生兴趣，提升操作能力。

2.国内研究STEM课程的目前情况

我们国家在教育前期的数学和科学课程的教育研究起步会更早些，研究的成果也比较早出现，但是相比在工程教育、技術教育的研究的开始是比较晚的，它们的研究收获也是比较少的。

2007年，许茵、雷庆发表《中美K-12工程教育及其与高等工程教育衔接的比较研究》这篇论文，这对我们国家基础教育和高等教育的工程学科的教育和发展工作指出了一条新的道路;2013年丁杰发表的《科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究》中提出STEM 教育的研究成果和应用成果，同时指出了国际对此研究、实践的主要势头;2016年王润英老师在高中生物学教学中应用了STEM教育理论，学生可以体验课程策划、施行的整个经过，体会制作产品的快感，认知工程技术和生产结果内部的密切关联，方便学生把之后的技术理论结果更好地运用在生产生活中。

整体看来，当下我们国家的STEM教育可以分类成这下面几类：原有模式下的灌输式数理化课堂教学——应试教育体制，劳动技能课程教学模式——创客模式;乐高、FTC等机器人赛制模式——以得奖为主要方向。

二、国内研究STEM课程的特征

1.把学生作为主体

STEM理念指导下的科技技能实践组重要的是要把学生当做课程的主体，必须规避之前的技能实践中把教师作为主导的模式。这两种模式的不同是转变之前完全以教师为主导的"教"，然后更加深入地进行科技技能实践，改变成把学生作为主体模式下学生主动"学"，新发现不断产生的科技技能实践。

2.把真实情境作为导向

学习时设置情境进行的方式理念指出，学习不单单是单一个体的意义建成的心路历程，更加是个体逐渐社会化、实践化参与的一个经过，在STEM教育应用支撑下的科技技能实践必须把真实情境应用于其中，并充当一定的方向，构建出一个真实的情境，激励学生对情境展开真实的调查，提出真实的情景的解决方法，在情境中得到认知还要在实践得到进一步深化认知。

3.实现跨界学习

科技技能实践经常需要联系几个学科，并由此联系其他问题，可以提出好几种可以实现的解决办法， STEM教育理念强化让学生在开放的、多学科的内容和跨学科的思维中不停探究。在STEM教育模式指导下的科技技能实践需突破以往科技技能实践中时间、空间的分别，把跨界学习作为方法、思维，进一步引导学生创新能力的发展。

三、STEM理念下指导下的科学实践中学生创新能力的养成

开展科技教育的内容和形式是多种多样的，其根本的目的是要更加好地去培育具备未来社会创新能力的人，科学实践根本的目的是为了学生培养起创新思维。科技实践，不单单可以让学生收获知识和技能，更好地促使学生实现创新能力的发展。

1.驱动情境，点亮创新思维

例如这样的一个真实情景：一天，有一个6岁的女童吃了家里长辈在路边小摊买小吃，在购买一些零食鸡块之后，回到家突然中毒导致死亡。警方经过严格的检验，检验报告显示这个鸡块里面的亚硝酸盐居然超出正常标准的150倍。学校附近无照小吃摊位引发了严重的食品安全。我们探究下学校旁边的无照"路边摊"怎么这么吸引学生呢？

我们通过STEM模式进行思考活动，探究STEM理念任务"路边摊是怎么诱惑这些学生的"，切实关注真实的情景问题，并因此培养学生对真实情景的关心，面对这样真实的情境任务，学生需要制订出相关的解决方法。

STEM教育理念思考下的解决办法不止一种，而且没有标准的答案。这时候，学生要独立进行思考，可以做头脑风暴，通过资料查阅方式、请教教师问题的方法，发现问题并且解决问题，进而促使学生创新能力的延伸发展。

2.运用“让学”手段，调动学生学习积极性

在对STEM理念的时间活动中，教师展现"让学"的教学手段，从以往的科技技能实践中摆脱思维，充分和学生进行交流，对项目研究、设计、展示等等进行互动讨论。利用故事性的情境，激发学生充分的想象力，把学生当做项目主体，培养学生创新能力。

3.鼓励试错，对直觉进行发展

STEM教学"引入—探究—解释—拓展—评估"5E的模式，体现以学生为主体的教学模式。培养学生在这个过程中不断找到问题，通过问题进行思考，找到相应的解决办法，独立自主的解决问题，当问题得到解决以后，也要有意识地学会举一反三，学生在这一过程中充分感受实践的过程，对错误还可以有更深刻的认识。

4.跨界合作，培养灵感

灵感具体是指人们在进行科研活动或者是问题处理时候一瞬间闪现的解决问题的方法的思维。在科技活动中要有灵感的产生，必须依托长时间的科研生活实践、知识、经验，必须具备多种能力后才可以有深入发展，就是知识能力越强大，对项目认识的深入，使思维中的新观点会变得更多。

科学教材要和实践关联性强。灵感的培养要从对教材的梳理开始，科研项目经常出现在语文、数学、体育等不同学科中，打破科学等多个学科的壁垒，真正做到在SETM教学理念相指引的基础下，让项目更加科学实践，在基础学科中插入相关项目，学生的接受程度会更高，在过程中提升学生学习积极性的同时，有效提升学生的动手能力，提升他们的学习效率。

四、在STEM理念支持下科学实践中学生创新能力的评价机制

STEM教学下科学活动中学生创新能力的评价

1.过程性中的评价

跟随项目展开评比，重点检查学生在过程中主动参与的程度，是否可以融合数学、科学等学科知识参与项目。

2.最终评价

研究STEM教育理念下的科研活动相关评价，学生需要在科技活动制作的成果和使用的技术进行展现，以此为根据进行评价。

在项目活动中，学生可以发挥自己的想象力，进行发散思考，教师在对学生项目评价过程中要注意对过程中创新性做法和思维的鼓励，并且通过积极评价鼓励其他同学多发动自己的大脑，多种方法解决问题。再者，这一过程中还要对学生思维的灵活性进行评价，重点对逆向思维、发展思维的利用做出评价。同时还有注意项目的内容的价值性做出评价，内容是否符合主题，是否言之有物等等。

五、如何推行STEM教育理念

1.汇总相关文献资料，建立STEM教育理论体系

在国外STEM理论已經提出、实践多年，国内为了培养创新能力强的新时代学生多年来也在践行STEM理念，有关学者可以把国内外相关理论知识进行整合编撰，为国内更好实施STEM 理念教学提供更好的方向和更加优质的内容。STEM的相关特性可以培养学生更全面的能力，具有创新能力和终身学习的学生提供更多的帮助。

2.开发STEM理论课程校本

国内目前的教学模式还是主要依托于大纲和教材。学校和教师在教材和大纲的统一指导下，更容易正确理解STEM 教学理念的内涵和教学模式。在对学生的教导过程中，有较为统一的培养目标和方向，对相关部门在进行监督和评价时候有相对清晰的标准，这利于STEM理念在各个学校实行时候的监督和评价。

3.课内推行，课外坚持督促

教师应该用提问的方式引起学生的好奇心，在开展STEM教学模式的时候更应该如此，也可以结合小组合作来完成，鼓励学生提高参与度;而课外教师还要布置一些以家庭为主的任务，让家人一起参与小孩的教育，家庭是每个学生很重要的教育场所。有父亲母亲的参与，学生的兴趣更加浓烈，同时提升了家庭的氛围感，学生在家庭这样一个最容易放松下来的环境中激发出创新思维，对于项目的进行有很大的帮助，同时也容易激发出学生的创新思维。

4.学校进行STEM教育理念的普及

开展SETM教学，主要也是为了提升学生的创造性，推动学校普及STEM历年教学，让学生能够在灵活的空间里面和适应新型的学习环境下处理问题的能力。

5.利用微信平台，普及新型理念

在学期的开始阶段，教师建立了微信群，方便和家长沟通学生在学校的情况，还可以利用微信适时分享一些STEM教育理念的文段，鼓励家长去关注关于STEM的理念。也是全方位提升学生的综合能力，现在已经有越来越多的家长关注到STEM教育，并对这个理念持赞成态度。

综上所述，STEM教育理念的全面实施，我们还有很长的路要走。学校、教师、家长都要对这样的一种教学理念有概念和认知，帮助学生培养起批判性思维，逆向思维等等，家校共同努力，能更好的提升学生的综合能力，对学生的长远发展提供更好的帮助。

参考文献：

[1]Advancingthe“E”inK—12STEM Education[J].The Journa lof Technology Studies，Volum036，2010（1）：53-64.

[2]Committee on K-12 Engineering Education，Engineering in K-12 Education：Understanding the Status and Improving the Prospects[R].Washington.D.C.：National Academies Press，2009：15.

[3]丁杰等.科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究[J].开放教育研究，2013（4）：41-48.

[4]管光海.美国K-12阶段技术教育：背景、现状与启示[J].外国巾小学教育，2012（9）：16-20.

[5]黄芳.美国K-12工程教育与高等工程教育的衔接及启示[J].高等工程教育研究，2011（6）：27.

[5]王润英.STEM教育在高中生物学教学中的尝试生物学通报[J].2016（3）：24-26.

[6]许茵，雷庆.中美K-12工程教育及其与高等工程教育衔接的比较研究[J].高等工程教育研究，2007（5）：16-19.

作者简介：谭修毅，1984年6月，男，汉族，籍贯吉林通化，大学本科，中教一级，初中物理教学。

【本文为2019年度通化市教育科学规划课题 《STEM课程培养中学生创新能力的实践研究》（课题编号：THGH1905）研究成果。】

（作者单位：通化钢铁集团有限责任公司第二中学，吉林 通化 134001）