STEM教育的本土化探究

吴凡

〔摘    要〕  近年来，STEM教育成了科学教育的热点之一，深受基础教育界的广泛关注。很多地区从小学阶段就引入了STEM教育，很大程度上弥补了我国基础教育的短板。本文就STEM教育的特点及优势，结合当下STEM教育在小学科学课堂上落地的现状与问题，对其在科学教育实施的本土化路径提出建设性观点。

〔关键词〕  小学科学；STEM教育；本土化

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  12    073-075

随着社会的迅速发展，对复合型人才的需求不断增大，强调科学、技术、工程、数学知识与实践结合的综合教育，已成为当今世界各国创新型人才培养战略的重要组成部分。我国的基础教育“强调学科本位、科目较多、缺乏整合”的现状，不利于培养知识多元化的综合型人才。伴随着跨学科整合课程的迫切需求，美国的STEM教育理念进入公众视野，并受到了我国教育界的广泛关注。

所有涉及科学理論的复杂问题的解决都离不开科学、技术、工程、数学，SETM教育旨在将这四个维度整合渗透，在培养学生解决真实问题的能力中提升科学素养。随着2017年STEM教育被纳入国家课程标准，STEM教育在国内得以飞速发展，很多地区从小学阶段就引入了STEM课程。作为科学教育工作者，在面对当前中国的STEM教育热潮时，要警惕“拿来主义”，改变单纯“向外（国）学”的发展困境，探索STEM教育在科学课堂实施的本土化路径。

一、融通·联结：STEM教育理念与方式的价值追寻

（一）指向知行合一的“真”能力提升

STEM教育是一种以项目式学习、问题解决为导向的课程组织方式，通过将多个基础学科进行有效融合，实现跨学科学习。小学科学教学中，要求学生利用科学、技术、工程和数学等相关的知识，在真实情境中进行分析并探索解决问题的方法。基于这样的理念，教师可以突破传统教学中传授学科知识相对孤立的局限，尝试跨学科学习。“教”的变革带来的是学生学习方式的转变，不再拘泥于教科书上相对独立的知识点，而是直面现实问题，通过实践获取相关信息，基于科学的结果不断迭代改进的同时，实现对知识的意义建构；思维不再受困于对知识的机械记忆，更重视知识的综合运用和创新能力的培养，其科学认知与思维能力得到了有效的锻炼。由此，STEM教育在培养学生解决实际问题的能力中发挥了积极作用。

（二）构建融合创新的教育“新”样式

在STEM教育理念下的课堂教学中，教师需要转变传统的以学科知识教学为核心的教育模式，注重教会学生综合运用多学科知识，将联结多学科的知识与能力融入与真实生活息息相关的情境和问题中，提高以创新思维解决现实问题的能力。通过项目式学习，带动学生参与科学研究的兴趣，打通不同学科的壁垒，找到学科之间的内在关联，将不同学科的知识与素养进行意义联结，实现学科之间的一种深度融合。在真实的项目案例中，学生能够完整地沉浸在探究实践过程中，用掌握的知识与技能寻求解决问题的方法，让探索发现成为学习的动力，实现深度学习，逐渐塑造核心素养，进而带动我国基础教育更加适应未来科技发展的需要。

（三）共同体视域下的智慧共“享”策略

项目式学习需要以合作学习作为重要的学习策略，通过成员分工开展合作学习，促进项目式学习的有效性和实践性。相比于传统教育的师生传授，STEM教育具有一定的社会性：课堂上，教师引导学生以小组为单位完成任务，鼓励学生在共同合作中进行证据的搜集、实践的论证以及结果的分析等环节，在互动和分享中产生思维的碰撞，在开放式交流中相互支持，尊重不同的观点和证据，求同存异。在目标实现的过程中，对于难以直接解决的困难，水平不同的成员组成学习共同体，利用教师提供的问题解决支架来帮助解决问题，强化学科素养。学生以包容开放的视角看待问题，用科学的思维方式去认知世界，激发创新潜能。在共同体学习中，鼓励不同观点和经验的展现，在交流碰撞与共识达成中，培养学生批判精神、合作意识等社会交往能力。

二、偏差·缺失：STEM教育在小学科学教学中本土化落地的问题归因

与发达国家相比，中国基础教育阶段的STEM教育尚处于起步阶段。教育国际评估组织的调查结果显示，我国青少年的创造力和想象力相对落后。因此，要培养掌握现代科技的创新型人才，需要从国家层面开始关注并重视STEM教育。然而，我国目前的STEM教育在项目引领、学科整合、真实问题导向等方面与美国的STEM教育存在较大差距。因此近几年，我国加强基础教育的改革，通过理念和实践层面引进STEM教育，但落地状况并不理想。其背后的原因，要追溯至STEM教育发展的缘起、传统教育理念的影响等，都是影响其推行模式和实施效果的重要因素。

（一）光鲜外表——理论支撑和顶层架构根基尚浅

STEM教育的实施源于美国的高校，由于美国高校研究条件相对成熟且具有较强的专业性，充分孕育了STEM教育早期发展的基础，因而最先形成了完整科学的模式，在此基础上继而转向基础教育阶段尝试。国家层面，美国在基础教育阶段将STEM教育作为一种“战略”，目的是希望在STEM教育的主导下，能够挖掘出对理工科有兴趣和潜质的储备型人才。相比美国STEM教育“自上而下”理论和体系的支撑，中国STEM教育的体系构建根基尚浅，缺乏对STEM教育理论精髓的深入消化和吸收，没有形成适合本国的标准，便快速进入中小学的一线课堂，无法形成合力，这背后与商业的积极推动不无关系。STEM课程的效果取决于教师的知识储备和教育视野、跨学科整合和课程开发能力，这些都需要建立在STEM教育本土化实施的顶层设计基础上挖掘其内涵，目的是让更多学生对理工科方向产生兴趣，将来能够从事相关的科研工作。

（二）碎片包装——STEM课程设计的逻辑性混乱

很多教育者了解STEM教育理念，但无法整合课程，只是根据自己的片面理解来改造现有的科学、劳技、信息科技课等。由于缺少对STEM教育理论的系统性研究和理解，很多教师容易把一些简单的科学实验或科技活动直接简单拼接，包装成STEM课程，如：降落伞的制作、鸡蛋撞地球等，甚至把一些玩具套件也贴上STEM教育的标签。这些课堂活动中，更多的依然是与传统科学课堂无差别的动手操作、汇报交流、得出结论，并没有体现出跨学科融合的理念和实施方式。不仅在学校，社会机构中的很多STEM课程存在将机器人、编程、机械加工作为课程的主体，其展现的只是表面的热闹有趣。对STEM课程的狭义理解，是指能够体现科学研究流程和工程设计循环的整合课程，还包括由科学现象和工程问题衍生出的培养学生想象力和创造力的课程；广义的理解即在相关学科中设计了动手动脑环节，并设计了足够的想象、挑战、创新创造的元素，让学生将经验和所学知识转化为实践。因此，从学习动机出发，激发学生的内驱力和能动性是设计STEM课程时需要考虑的。

（三）资源依赖——STEM课程的推广应用性困难

STEM教育的落地需要相关的学习空间配备以及基本的设备、设施和材料保障，随着教育技术延伸至课堂，学生不再是信息的被动接受者。然而，一些学校的“创客空间”虽具备豪华设备的配置，硬件设施齐全，但缺乏思维进阶提升的软实力课程，让STEM教育往往变为以3D打印、激光切割、机器人搭建为主的堆料运动，未能就地取材、因地制宜进行校内外教育资源的整合开发。伴随着人们对科技的依赖，STEM课程的实施成本也越发增大，为了体现项目的高大上，过多依赖高校资源来进行课程的设计、硬件的制作和软件的调控等，教师的主体性和学生学习方式的变革无法得以实现，所研发的STEM教育项目虽然在知识水平和技术上具有较高的水准，但不够“接地气”，往往仅在特定的有限时间向少数学生开放，在一些薄弱学校课堂上的推广应用性不强。

三、整合·贯通：STEM教育在小学科学的本土化路径分析

STEM教育有利于对学生科学素养的培育，但我国目前对STEM教育的引进仍处在只注重表面形式阶段，教学方式存在很多问题。如何根据学校的现有特色和学生的实际学情有效发挥STEM教育的作用，将其较好地融入小学科学教育当中，是一线教师和学校应该思考并探索的问题。

（一）以工程问题解决为主线，设计STEM课程

科学探究与工程设计的过程能否被有逻辑、系统性地嵌入STEM教育活动，一定程度上决定了学生能否真实感知工程实践过程、理解科学原理在真实问题解决中得以运用，这也是开展STEM课程与教学设计的核心与关键。此外，STEM课程经历的课时较长，需要学生持续的热情和坚持。工程技术的问题情境，便于结合与之相关联的科学与工程的基本原理，更易激发学生的兴趣。大量案例研究发现，STEM课程中涵盖的概念，往往是物理、化学、地理等理科课程中会涉及的，而STEM课程的跨学科性和融合性有利于创设不同领域之间的联结。在工程问题的解决过程中，学生从方案设计、模型制作、迭代改进等环节，主动运用知识的经历会让他们更有角色带入的沉浸感和成就感。

（二）以大概念的理念為引领，开展STEM教育

STEM课程教学内容的选择需要参考小学科学课程的知识目标的界定，这也涉及科学教育的原则与目标。STEM教育的目标是培养具有创造性地解决真实世界问题的人，这与大概念教学的理念相契合。因此，教师需要站在大概念的视角，从碎片化的概念中追溯上位概念，从贴近生活的切入点，帮助学生建构理解，从具象的事物中抽象出科学观念。因此，教师在实施STEM教育时，不仅要思考科学、技术、工程和数学的核心知识，还应思考联结这个学科领域的科学大概念，以大格局的视野来选择合适的题材和活动，帮助学生建构趋向于核心概念的进展过程。

（三）以提高核心素养为目标，关注过程性评测

STEM教育的重要目标在于培养和提高学生的核心素养。因此，STEM教育的评测环节不能仅关注物态成果的产出，更应着重对学生学习过程的形成性评测和对学生学习进度的总结性评测，提倡答案的多元化和个性化，而非以产品或科学结论为依据。在STEM课程的反思环节，不能空泛地谈情感态度上的体会，而要具体地复盘成功的原因和需要改进的地方，从失败中获取经验。在任何情况下，评测的最终目的都应该是改进学习，都应服务于STEM教育的整体目标。

（四）以校内外特色场域为依托，拓宽课程空间

与科学探究一样，STEM课程同样面临着课时、场地和器材不足等困难。为了解决这些问题，教师可以依托学校的特色场域为载体，如生态园、创客工作室等，或校外的科技活动场所，设计开发相关的STEM课程，通过校本课程和社团活动等形式来加以补充和延伸；从多方面探索课内、课外、校外三结合的实施途径。如整合学校周边教育圈资源，开展研学探究，学生通过观察、调查、设计、试验等活动获得丰富的实践和具身性体验，实现课堂内外知识的关联与迁移，将理论知识与实际应用相结合，促进学生在学习过程中的主动参与和发展。

引入STEM教育，是为了让学生能够具有打通各学科之间的关联、对知识进行整合运用的综合解决问题的能力，从而更好地融入未来社会的工作和竞争中。目前，STEM教育在我国基础教育阶段的推展还处于起步阶段，实施过程中还存在诸多问题。基于东西方文化的差异与本土化的考量，需要广大一线教师与学校共同努力，通过不断学习实践、思考与调整，发展出适合国家基础教育的STEM课程体系。

参考文献

[1]杨元魁，叶兆宁.突破STEM教育中科学与工程的链接难题：基于工程问题解决的教学模式[J].人民教育，2018（10）.

[2]冯凌.促进融合的学习：小学STEM教育案例[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2016.

[3]韦钰.科学教育的原则和大概念[M].北京：科学普及出版社，2011