STEM教育是培养学生科学素养的有效途径

东南大学脑与学习科学系主任 儿童发展与学习科学教育部重点实验室 教授

中国教育学会科学教育分会副理事长 教育部“国培计划”小学科学骨干教师培训项目东南大学首席专家

柏 毅

《义务教育小学科学课程标准》指出，小学科学课程的目标是培养学生的科学素养，并为他们继续学习、成为合格公民和终身发展奠定良好的基础。OECD-PISA将科学素养定义为：运用科学知识、确定问题和做出具有证据的结论、通过人类活动对自然世界的改变进行理解和做出决定的能力。

韦钰院士在《以大概念的理念进行科学教育》一书中指出，“科学教育的目标不是去获得一堆由事实和理论堆砌的知识，而是应培养学生的科学思维、科学素养。STEM 教育坚持以综合的视角探索研究现实问题，主张融合科学、技术、工程和数学等多学科知识，实施跨学科、跨领域融合的教育方式，注重对学生创新意识和实践能力的有效培养。”这与小学科学课程中的教学目标是一致的。

美国作为最早提出STEM 教育的国家，美国国家科学院的国家研究委员会（NRC）2011年7月颁布了《K-12科学教育框架》，并基于这个框架制订了美国“下一代科学标准”中最核心的部分。

2009年，国际评估组织调查发现，我国青少年的想象力和创造力相对低下，这一结论促使我国开始重视STEM教育。《义务教育小学科学课程标准》明确指出：“倡导跨学科学习方式。科学、技术、工程与数学即STEM，是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养。科学教师可以尝试运用于自己的教学实践。”正在修订的2021 版《义务教育科学课程标准》，更加重视和强调技术与工程在物质科学、生命科学和地球与宇宙科学领域中的实践。

我国目前在小学科学领域进行的STEM 教育，在真实问题、项目引领、学科交叉、注重解决实际问题等方面，与国际仍有不小的差距，这与我国传统的教育理念、STEM教育的发展模式及推动方式都有着密切的关系。

如何才能在小学科学课程基础上，融入STEM 教育理念，培养学生的科学素养？我们应当从以下几个方面考虑。

立足现实问题，注重情境真实。情境学习理论强调知识与情境之间动态的相互作用的过程，知识与活动是不可分离的。可以说学习者在情境中通过活动获得了知识，学习与认知本质上是情境性的。在STEM 教育中，情境的意义在于：提出需要解决的问题，指出任务要求，映射出科学家与工程师工作的意义和方式。

围绕学生主体，引导主动实践。教师应当承担的任务是：兼顾所有学生，为他们提供理论及活动支持，引入、牵引、整合相关科学概念与科学原理。教师还要基于学生已有知识，合理设置活动难度，引导他们发挥主观能动性进行主动探索，尝试解决问题和建模，并对自己所搜集的数据进行分析和总结。

开展合作学习，参与研究过程。通过以小组为单位完成任务来鼓励学生合作，引导学生公开地参与交流并尊重其他同学所做出的贡献。在实现团队目标的过程中，由不同水平的学生组成合作小组，有助于展示不同的观点和经验，有利于全体学生的发展。

广义的科学素养培养途径或许更为宽泛，这里所论述的是指科学课堂STEM 教育培养学生科学素养的方法，真正做到让学生在科学实践中，得到能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。