中小学STEM 教育课程开设现状及对策探析

张树雄

（甘肃省张掖市综合实践学校，甘肃张掖 734000）

STEM 教育课程是整合科学、技术、工程和数学的新型课程模式，与传统单学科课程相比，STEM 教育课程符合综合学科背景，更强调培育学生实践、创新、运用多学科知识技能解决问题等素养。现阶段我国中小学STEM 教育课程还未能和普通课程有效融通，限制学生综合素养协调发展。为此，相关教育人士应明晰中小学STEM 教育课程开设现状，构建更为完善的STEM 教育基地和课程体系，加强对接普通课程和STEM 课程，策划丰富的STEM 实践活动，从而引领学生在做中学、在学中悟、在悟中行，收获扎实高效的STEM 教育成果。

一、中小学STEM 教育课程开设现状

STEM 教育概念，是科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）、数学（mathematics）的缩写，其中科学是对世界和自然规律的理解与探究，技术和工程是在尊重自然规律的前提下改造世界，应对各种社会发展问题，数学是施展技术和工程技能的基础工具，由此可见STEM 教育的实践性及其与实际生活的密切关联。现阶段中小学STEM 教育课程开设尚未形成常态化的统一局面，经过调查研究，中小学STEM 教育课程开设现状概括总结如下。

（一）中小学STEM 教育主要集中于课外培训领域

随着中小学应试教育向提高国民素质轨道转移，以及家长结构年轻化，STEM 教育理念走进家长和社会大众的视野。目前中小学STEM 教育主要集中在课外培训领域，一些具有实力的校外素质教育培训基地受到资本青睐，依托较好的校外资源开发STEM 培训产品，中小学生家长的素质教育意识不断提升，也愿意将孩子送到课外培训机构参与综合历练。

（二）中小学STEM 教育尚未融入常态的课程和教学

目前我国一二线城市部分中小学将STEM 教育课程纳入课程体系，但是多数学校的STEM 教育课程尚未融入常态的课程和教学，一般是以创新类校本课程的形式出现，课时设置约在1-2 小时，还未能和普通课程构成多学科融合课程体系，学科之间的界限和壁垒还没有被有效打破，限制学生将多学科知识技能交叉、融合、渗透等应用素质发展，STEM 教学范式有待改良和创新。

（三）中小学STEM 教育课程内容较为单一

虽然近年来我国中小学教育领域掀起开设STEM 教育课程的热潮，但是在课程内容的实际开发和规划上，仍旧存在内容单一、碎片化、实践性不足等问题。首先，开设STEM 教育课程的核心理念，是引领学生打破学科界限，自主融汇多学科知识解决真实世界中的真实问题，就现有STEM 教育课程而言，还是侧重于单学科知识的传授和单一技能的训练，涉及综合学科的课程内容较少，STEM 实践教育内容不足，阻碍学生决策能力、创造精神和STEM 素养的协同发展。再者，目前STEM 教育课程主要有机器人教育、编程教育和3D 打印，在信息技术课程中体现较多，但是未能和多学科以及综合素质培养的各个维度建立系统化课程体系，如生活实践、学农实践以及生命安全等，这也在一定程度上造成中小学STEM 教育课程碎片化、单一化的现象，需要在未来课程开发和创新中着力完善。

二、中小学STEM 教育课程开设对策

（一）加强中小学STEM 教育课程顶层设计，确立课程目标

想要真正实现STEM 教育课程在中小学教育体系中的普及性、普惠性开设，必须加强教育课程开发的顶层设计，立足学校实际，确定技术路线和实施步骤，组建专门的STEM 教育课程研究团队，确立课程目标、规划课程方案，落实资源开发利用和硬软件条件保障工作，从而为特色化STEM 教育课程开设构筑扎实基础。

1.确立课程目标，构建STEM 教育课程体系。各中小学校须树立明确的STEM 教育课程开设目标，坚持尊重兴趣、基于经验、联系生活、多元选择、着眼发展的课程开发理念，加强与学生和家长的调查访谈，结合本校实际情况，构建集3D 打印、K'BOT 创意、KEVA 创意搭建、智能机器人、物联网创客、生命安全、学农实践于一体的STEM 教育课程体系。STEM 主题教育课程之外，STEM 教育思想还要渗透到多学科常态教学中，如在普通课程中增加资料搜集、数据分析、科学小实验、图纸绘制，基于实际问题解决的任务和项目活动等，进一步完善STEM 教育课程体系结构和范式［1］。

2.组建STEM 教育课程研究小组，明确研究任务。各中小学校应针对STEM 教育课程开设工作，组建教研小组，小组成员以综合活动教师为主，其他学科教师和教研人员参与协助。在分配STEM 教育课程开设工作任务过程中，可规划课程研究和课堂研究两项主要工作内容，针对课程研究工作，教研小组成员要树立标准意识，根据STEM 教育课程的开设目标和内容，在中小学课程体系中梳理和提炼具有STEM 教育要素的典型课型，如信息技术、物理、数学、生物以及科学实践等等，形成富有特色的STEM 教学范式；针对课堂研究，教研组成员和一线教师要依托现有课堂，从STEM 教育思想出发，在教学组织、常规、能力等角度切入开展课堂研修活动，通过集体备课和反复实践，生成不同形态课堂的STEM 教学范式，如小组合作、项目化教学、手动操作等等，力争将STEM 素质培养渗透于每次课堂教学活动［2］。

3.落实STEM 教育课程的资源开发和软硬件设施配备。在资源开发方面，中小学校要根据STEM 教育课程开设目标，加强开发社会和家庭资源，如与社会企业、机构建立合作关系，获取产、学、研融合的STEM 教育资源，或是邀请家长配合，开展亲子式的STEM 教育实践活动等。在软硬件设施配备方面，各中小学校要保障STEM 教育课程研究资料的齐备，如在校园图书馆内补充综合实践和体验式教学书籍，在校园网中设置相关资源网站入口，方便教研小组成员查阅资料，同时扩充经费，建设德园、能园、国防园、拓展场、开心农场、生命与科技实践区等教育场地，配备智能化教学技术软件和工具，为中小学STEM 教育课程的开设和实施创造优渥的物质条件。

（二）推进中小学STEM 课程与普通课程融通，提升STEM素养

目前中小学STEM 教育课程开设尚未打破学科界限，针对这个难点，相关教育人士应全力推进STEM 教育课程与普通课程的融通，使学生体验到跨学科知识的融合表现，培养学生多学科知识技能迁移拓展意识，从而提升学生STEM 素养。

1.将STEM 教育元素渗透到普通教学课程中。目前中小学普通课程和STEM 教育课程的融通阻碍，是基于STEM 教育要素的技能训练活动较少，教师在提高STEM 教育要素渗透效果时，应重视开展STEM 技能训练活动。如在数学、物理、科学等普通课程教学中，教师可根据课程知识要点，给学生提供参考资料和互联网搜索设备，组织学生合作搜集与课程知识有关的拓展资料，如物理知识在社会生产生活、环境保护、航空航天、医药研究等领域的应用案例，数学知识在建筑工程、数据统计分析等领域的实用资料，抑或是科学发展史料、科学家小故事等，引导学生在普通课程学习中感受知识的交叉性，强化学生信息化学习、资源整合能力，达到STEM 教育要素在普通课程教学中的渗透目的［3］。

2.在普通教学课程中加强实施STEM 跨学科问题探究。在中小学普通课程中应用STEM 教育课程，教师需要增加跨学科问题探究的实施比重。如在scratch 编程教学中，教师可先在多媒体投屏上展示科学课程中的九大行星资料，然后向学生提出融合数学、物理、自然科学的跨学科问题：同学们，每个行星的质量不同所产生的引力就不同，我们能在地球上生活，是地球质量所产生的引力恰好满足人类的地面活动需求，那么相同质量在其他行星上的重量为多少呢？跨学科问题提出后，学生展开热烈探究，有学生提议在程序脚本中调整G=mg 的常量g 值，其他学生讨论后都认为可行，并在编程设计中加以实践，这样学生既能解决跨学科问题，也能让普通编程课程和STEM 教育课程实现高质量融通。

（三）实施中小学STEM 课程项目化教学，锻炼自主决策能力

STEM 教育理念最早以创客项目形式在中小学教育领域实施，开设STEM 教育课程的主要意图，也是培养学生应用多学科知识解决问题的素质。

1.围绕普通课程中的STEM 教育要素设计和发布项目。在这个步骤，教师需要分析提炼普通课程中蕴含的STEM 教育要素，合理设计和发布STEM 创客教学项目。如小学科学课程中的STEM 教育要素就非常丰富，覆盖到自然科学、技术、物理、生物、社会与环境等方面。教师在设计和发布创客项目前，要先落实普通课程知识的讲授和铺垫工作，然后再选择课程中的STEM 模块，开发拓展有趣味的创客项目。如在科学课程的“风力和风向”相关教学中，教师在知识铺垫阶段可带领学生诵读风级歌，通过短视频和阅读资料学习，了解风力和风向的概念知识，懂得借助轻飘物体判断风向和风力，掌握龙卷风、台风等极端天气对人类的影响。随后，教师可设计发布自制风向风力计、自制风车等STEM 创客项目，项目的发布要依托信息化课件，使用微课视频向学生介绍项目成品的外形、设计制作过程和用途，这样可有效驱动学生参与STEM 创客项目的动机［4］。

2.组织学生合作分工、自主决策完成项目。教师要向学生提供齐备的STEM 创客项目探究材料和工具。如普通科学课程中的风力、风向创客项目，教师设计发布的若是风车制作项目，就需向学生提供卡纸、图钉、秸秆等材料工具；若设计发布的是风向风力计制作项目，则需要提供卡纸、纱巾、细线、吸管、乒乓球、剪刀、圆规等材料工具。教师合理划分项目探究小组后，一边在多媒体投屏上播放项目制作视频，一边发动学生组内自主分工和决策，确定每个成员负责哪些项目工作，如项目制作中的画图、裁剪、组装、成品试运行和测量记录等，教师在此过程中可适度启发，侧重于引领学生合作创造和探索实践。学生完成STEM 创客项目的制作环节后，教师在带领学生到室外试运行项目成品，亲眼、亲手见证自制风车或风力风向计在自然界中的运行现象，从而使学生体验到自主创新和决策的快乐，涵育学生运用多学科知识攻坚项目的能力和思维品质，提高中小学STEM 教育课程开设以及其与普通课程融通效率。

（四）开辟中小学STEM 教育课程实践基地，发挥综合育人功能

中小学开设STEM 教育课程最显著的价值，是能引领学生在跨学科融合实践中，实现对自身创新和实践能力的发展，把STEM 教育思想从课程活动体验转化到学生的实际行动上，进而丰富学生经历、磨炼学生意志、升华学生品格。

1.开展STEM 教育学农实践。这项STEM 教育实践活动，可在中小学校的开心农场和学农实践区开展，如在生物、自然科学、人文性生命教育类课程实施完毕后，教师都可带学生到学农实践基地，指导学生栽种粮食、蔬果、花苗等农作物和植被，定期为植物浇水、施肥、除草，观察和记录植物的生长情况，培养学生对劳动技能、生命观念、自然科学、生态环保等素养的综合实践能力。

2.开展STEM 教育社区服务实践。这项STEM 教育实践活动，可在社区等校外实践基地开展，还要倡议学生家长的亲子实践参与。如每逢传统节日来临之际，教师可拟定STEM 教育社区服务实践活动计划发布到家长群里，带领家长和学生深入社区广场、剧院等场所，协助社区人员完成节庆场所布置工作，如发挥创意想象绘制节庆墙绘，运用工艺美术知识设计制作节庆花灯、剪纸，运用物理和工程学原理拼装器材设施等等，使学生体验亲子实践的美好时光，以及身体力行服务社区、美化社区的巨大成就感，从而提升学生人文素养、STEM 素养、综合实践能力以及社会责任感［5］。

综上所述，从中小学STEM 教育课程开设现状来看，STEM 教育主要集中在校外培训领域，尚未融入中小学常态的课程和教学，现有教育课程内容存在单一化、碎片化等问题。为此，各中小学应加强STEM 教育课程顶层设计，确立课程目标、充实课程结构和内容，加强STEM 教育课程和普通课程的融通，广泛实施基于STEM 教育课程范式的项目化教学，依托校内外实践基地，开展多彩的STEM 教育综合实践活动，从而达到综合育人的STEM 教育课程开设目标。