高中STEM教育校本课程的开发

张封 任懿娜

摘要：本文以中山市华侨中学开展的STEM教育为例，阐述如何从技术学科教育中存在的一些突出问题出发，分析现状，突破困境，通过多次迭代改进，开发跨学科、跨年级、一主线、多分支的高中STEM校本课程。

关键词：STEM教育；校本课程；课程开发

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）12-0071-03

高中STEM教育现状审思

随着《普通高中课程标准（2017年2020年修订）》（以下简称“新课标”）的落地实施，高中生的学习内容和学习方式正在发生巨大的转变。新课程标准的实施，对STEM教育在高中学校的实践有推动作用，同时也带来了诸多约束。

新课标凝练了学科核心素养，更新了教学内容，制定了学业质量标准，突出了以学习为中心的教与学的关系，倡导多元化教学策略，课程内容情境化，以主题为引领，鼓励学生积极参与到交互性、真实性的学习活动中，在项目的活动情境中培养学生的社会责任感、创新精神、实践能力等。STEM教育的综合性、创新性等特点，正好符合新课标的理念和要求。因此，学科教师可以在实际教学中，通过探寻学科教育与STEM教育培养目标的契合之处，结合学生的需求和教学实际情况，求同存异，开展跨学科的STEM教育探索，以便更好地落实新课标理念。

笔者从信息技术教师的视角，分析了立足学科开展STEM教育的学科需求和研究重点。

第一，很多学生在认识上弱化了信息技术的学科价值。2022年颁布的《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》中，将信息技术更名为信息科技，凸显了“科技”的学科价值。作为高中教师，也应该在校本课程开发时凸显高中信息技术课程的“科学”本质，并在教育教学实践中引领学生认识到学科的科技价值。

第二，高中信息技术课程技术性、时代性特征明显。技术学科内容范围广泛且有深度，但技术发展快而迅猛。因此，教师要引导学生既要学习技术，又不能拘泥于技术，而应学会探究技术，利用技术解决问题，乐于创新善于创造。

第三，信息技术侧重用数字化工具和方法解决问题，问题经常是“虚拟地”解决，如学习“智能家居系统”，如果把重点放在系统的设计上，学生就会缺乏学习主动性。只有增加解决实际问题的真实体验，加强工程实践，“虚实结合”，让现实世界和数字世界的问题联动，让解決的过程从虚向实转变，学生的实践与创新能力才能得到更好的提升。

第四，时间是最大的制约。高中生学习内容多而课余时间少，因此，教师要积极尝试整合教学内容，实现跨学科融合，重点解决教学中存在的“重技术、轻思维，重设计、轻实践，重模仿、轻创新”的问题。

STEM教育校本课程的开发

笔者结合信息技术学科进行STEM教育校本课程的开发，在所在学校开展了STEM教育校本化实践，并历经了三轮的迭代和优化。

第一轮是从信息技术学科的教学实际和学生的个性化学习需求出发，联合通用技术学科，开发了以“Arduino开源硬件项目学习”为主线、以“Arduino开展科技实验”“App程序设计”“智能机器人”等项目学习专题为分支的STEAM校本课程体系（如图1）。

在高一高二两个学段的技术课堂上开展面向全体学生的STEAM教学实践，通过将通用技术必修的“技术与设计”内容隐性前移，融合到项目方案的设计优化和制作过程的方式，将信息技术课程的成果物化后延到通用技术课程的制作过程中。在高一学生初次选择项目主题时，可以建议其参考高二学生的设计方案，这样能使学生减少创意构思的时间，将教学内容和时间线产生合理的延展与交叉，进而可以从容而深入地开展项目实践。同时，教师通过开发基于Moodle的STEAM网络教学平台，打通时空、班级的界限，实现方案共享、技术协作。学生通过组内外合作，围绕项目边学边做，分学合做，形成交流评价和鼓励机制，满足自身个性化、多样化的发展需求，提升学习兴趣和创造欲望，实现“技术与思维并重，设计与实践并行”，达到在实践中实现设计、用技术呈现思维的目的。此轮开发考虑到学生的兴趣和水平不一，因此结合了艺术领域，开展学科融合，在一定程度上解决了课程内容广泛和学习深度的问题。但是在实践中笔者发现，以艺术为切入口激发学生技术和工程学习积极性的出发点是好的，但由于STEM教师主体还是技术教师，导致在实践过程中教师的艺术引导力不够，分散了技术和工程等实践重点的时间，且对学生科学素养的培养力度有待加强。

第二轮开发转移了项目主线。因为第一轮课程体系的开发在新课标修订之前，新课标实施以后笔者发现，原STEAM课程体系内容与新课标内容有较大重合。因此，在第二轮的开发过程中，教育理念模型从STEAM转换为STEM，更加聚焦科学技术，并沿用第一轮STEM课程体系中科技实验等分支；同时，紧密结合两个学科的必修模块教学内容，开展学科内的整合，让STEM与必修模块结合得更加紧密。考虑到两门课程总教学课时的限制，在第二轮的STEM课程体系框架中，通过整合信息技术和通用技术必修的部分内容，形成两个大的新的主题项目“用开源硬件开展数理化实验”和“智能家居系统搭建”（如图2），共24课时，并在选择性必修模块的基础上，给项目预留了一定的拓展空间。

而第一轮课程体系中的“移动应用设计”等其他主题，以选修的形式在第二课堂开展。经过本轮实践笔者发现，这种以必修课程为主线的STEM校本课程紧扣学科核心素养，能够满足大多数学生对技术与工程探究的需求，同时，对于有更深探究需求以及更高探究能力的学生，则可以在第二课堂项目主题的引领下，结合选修课程内容，进一步提高其科技创新和工程造物的能力，提升其跨学科能力和核心素养。

第三轮的课程开发争取了数学、生物等更多学科教师加入到STEM跨学科的研究中，并结合前两轮技术学科整合的经验，开展多学科的STEM项目式课程开发与实践。通过分析前两轮实践过程中存在的优点与不足，在第二轮STEM课程的基础上，综合考虑学生的兴趣、分班、选科、学校活动等多种因素，在第三轮的实践中，教师从关注学生的全面发展与个性化发展出发，引导学生从关注自我提升到关注社会，从用技术表达自我提升到用科技改变生活，以学生的学习和校内外生活中的真实情境作为主线，开展多学科的课程整合，并开发了从4课时到16课时不等的项目式课程群，满足学生的多元需求，构建课堂内外、有序实施、互为支撑的渐进式课程体系（如下表）。

高中STEM教育校本课程开发的成效与反思

从STEM教育校本课程的开发过程可以看出，从以技术为主线，到以课程为主线，再到以学生的生活情境和多元发展为主线，教师对STEM教育的认识在不断提升，STEM教育的课程资源也日益丰富，而且随着参与STEM教育的学科教师范围的扩大，STEM教育从本学科的单元整合到跨学科整合，广度更广，深度更深，影响更大。

STEM教育校本课程的开发优化了学科教育，助力科技创新，解决了“教什么”的问题。笔者将碎片化、虚拟化的技术课程整合为系统实用的STEM校本课程，在有限的校园学习时间内，引导学生在真实的情境中学习适应时代发展的新技术，在开源硬件或生活智造等项目的长期探究实践中深入体验合作学习，将科学、技术、工程、艺术、数学等方面的知识进行综合应用，提升综合实践能力。课程的实施效果表现在多个方面，如必修课堂学生的思维活跃度和合作参与度更高，选修课堂人数增多，学生提出的问题和需求增多，创新创造的成果数量提升，在一定程度上验证了了这种“一主多从、横向拓展、纵向延伸”的课程开发思路是有效的。

另外，开展STEM教育不仅要靠学科教师的跨学科学习实现一专多能，更要加大参与STEM研究的学科群体，让更多的学科专业人士参与到课程整合的实践中来，并拓展成果的推广应用范围，让STEM教育在高中教育阶段扎扎实实地开展下去。

参考文献：

肖广德，黄荣怀.高中信息技术课程实施中的问题与新课标的考量[J].中国电化教育，2016，359（12）：10-15.

本文系广东省教育研究院STEM教育专项研究重点课题“基于项目学习的STEM教育研究实践”（立项编号：GDJY-2020-S-a022）的研究成果。