中学STEM课程实施对学生科学素养提升的分析

谢溧

[摘           要]  通过STEM教育来提升中学生的科学素养是符合教育规律和时代要求的方式，但目前在基础教育阶段，STEM课程在实施过程中普遍存在诸多现实问题。结合实践效果和分析反思，针对性地提出建议以供参考。

[关    键   词]  科学素养;STEM课程;提升

[中图分类号]  G632.3               [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）16-0044-02

一、STEM课程实施对提升中学生科学素养的意义

重视科学教育以提高青少年的科学素养是各国共识，而STEM课程的目标就是培养具备STEM素养（由科学素养、工程素养、技术素养、数学素养等构成）的人才[1]。科学家和教育学家指出，科学教育的目标不应该是培养科学机器，而应该是培养具有科学素养的人（钟启泉语）。

各国对于科学素养的定义虽然不同，但归纳起来却有着很多相似的核心内容：（1）对科学技术的理解;（2）对科学、技术、社会关系的理解;（3）科学的精神和态度;（4）运用科学技术解决日常生活和社会问题的能力[2]。

美国早在2007年颁布的《创新美国：拟定科学、技术、数学、工程议程》共同纲领中就指出，在知识经济时代，只有具备STEM素养的人才能在激烈竞争中获得胜利。而在STEM素养构成中，一个重要的方面就是科学素养。在我国基础教育界，每一学科课程标准的制定，都把提升学生的核心素养作为主要的依据和目标，尤其是对自然科学的学科而言，更加注重培养学生运用科学技术解决日常生活和社会问题的能力。然而，这些分科课程的教育实施往往是相对独立或割裂的，远不及STEM课程的教育效果。因为后者是科学、工程、数学、技术甚至包括艺术等多学科的有机统一，将培养学生科学素养所要求的课程和技术都囊括在内，对提升学生的创新精神和实践能力有着无可替代的作用。

二、当前中学阶段STEM课程实施中存在的问题

早在20世纪90年代，STEM理念在美国被提出后，在全球得到迅速发展和完善。近十年来，我国STEM教育也在摸索推广，无论是高校、教科研机构还是中小学培训市场，都有一批致力于STEM研究和发展的团队。同时，教育主管部门从上至下对STEM教育的重视程度和投入力度都很大，基层学校围绕科创教育的硬件设施也在迅速升级，许多贴上STEM、创客、人工智能等标签的教学活动也红红火火、空间广阔。在值得肯定的表象之下，笔者及所在的课题研究团队就所处的现实环境，以中学阶段的STEM课程实施过程进行跟踪分析，发现当教育者将提升科学素养的目标落实到各个学校时，目前还没有形成稳定的教学常态和成熟的推广模式，显现出诸多共性的问题和亟待克服的困境。

（一）STEM课程设置的欠缺导致科学素养的培养成了“空中花园”

目前我国的STEM教育尚没有形成完整系统的方案，缺少打通各个学段的整体课程设计，各学段内容和目标未能有效衔接，是学生的科学素养得不到显著提升的原因之一。

以笔者调研的初中学校而言，尽管各校都在筹备STEM中心、科创教室等的建设，硬件设施的配置说明了国家的教育导向和学校发展需求，但在此过程中学校并没有能及时配套开发出独立系统的STEM课程，而硬件设备何时真正投入使用，也是遥遥无期。问题根源其实就是，现阶段的教育体制对分科课程尤其是与中考相关课程的重视，和学校如何应对素质教育发展的要求之间的矛盾，但改变这样的现状走入STEM时代则需要交给时间。

然而，这样的等待会导致大量精心配置的专用教室、设备、器材等在一定程度上被闲置，沦为不定期参观展示的摆设。与它们真正的服务对象——学生的需求与期待渐行渐远，在更新迭代迅速的当下，很容易面临被折旧淘汰的结局。

就学生而言，他们也面临着热闹活动下的困惑：以一个初中学生为例，他不清楚在学校参与的STEM课程活动与小学阶段的科学课、科技周活动有什么关系，未来，他进入高中阶段，无论是在普高学习的理化生、通用技术、信息技术，还是在职业院校学习本专业课程，之前的STEM教育活动成果能形成何种对其有助力的迁移，都没有有序有效的衔接。

普遍的结果是，各学科间知识如何轉化成综合素养未见有合适的平台和途径，学校原有学科更多的还是局限于对各自知识点的强化训练和应试检测，与校方倡导的STEM融合教育还是两条平行线般的存在，学生也仅仅在这两者之间进行着切换，最终常常把参与所谓的STEM类课程当作沉重课业负担之下难得的放松机会。这种纵向上不连贯和横向上割裂的培养方式不利于学生科学素养的系统性培养。

（二）STEM师资培养的欠缺使课程难以形成系统性地开发

当STEM教育理念普及以来，教育界和上级主管部门的重视和投入程度都在加大，在科研领域和教育培训市场，也形成有一批STEM研发的专业机构和人员。但具体到基层学校，则缺乏具有独立开发STEM课程并实施教学的教师团队，缺乏专业出身或者是对STEM教育有深刻研究并有这类课程教学经验的教师。同时他们在原有本职工作之余，也难有接受全面系统培训的机会。偶有一节研讨展示课，也是由几个不同学科的相关教师临时接到任务加工出来，并未形成以STEM为主题的常态课，更无系统成熟的课程体系而言。

针对目前各中学调研对象的现状分析，常见的STEM课程实施类型无非是：（1）在添置配套硬件设备时，中标公司为销售其设备器材所开发的配套软件课程，有企业讲师来校授课或是短训校内教师后直接上马，此后课堂往往就是产品的使用说明和普及宣讲;（2）借鉴或者简单照搬境外的STEM教育课程资源和课程体系，以若干项目化的案例进行教学实施，能照本宣科已属不易，若想进行校本化改造或二次开发，更是需教师费心费力;（3）安排本校非中考学科教师（常见为信息学科教师），参加一定的创客课程培训，然后在校依托Arduino、Scratch等创意电子编程软件组织教学，几乎成为信息课向机器人编程初级课程的一种延伸。作为校方主导者，当看到这样的校本课程在课表和教室中都已呈现于眼前，往往就不会再有精力去思考它的合理性、科学性、系统性和对学生到底产生了多大的助推效果。毕竟，应试学科的压力决定着学校的生存和发展。

此时，作为课程实施的主体——教师，他们理应是STEM教育这一崭新领域的探索者和实践者，其参与的主观态度也决定了这一教学工作的效果。具体到各中学的工作环境中，问题也会逐步浮现：这些教师的工作量和工作价值如何认定？仅仅是弥补一下非考试科目教师的课时吗？其实，要想全面深刻地领会STEM教育的内涵并有效地进行校本化，设计开发出相应课程，所必须投入的时间和精力是巨大且难以估量的。

在应试评价导向依然居于主体的基础教育界，STEM课程教师的成果质量如何评测、在全校范围内如何横向比较且有效激励，都是一个新的课题。其目的都是能让一名STEM教育的教师乐在其中、爱在其中，在这过程中成就职业幸福。

（三）教学活动开展、课堂生成与学生科学素养提升的脱节

如前文所分析，若一所学校在STEM课程设置时，未能制订系统合理的教学进度计划并保证充裕学时，未能有明确清晰的课程目标和评价标准，那在具体实施过程中，课堂呈现的教学效果也会和提升学生科学素养的目标相脱节。

STEM教育理念下的课程教学，必然重视操作过程，看中课堂上呈现的活动多样性。但在现阶段的实施中，往往是教师为了保证在规定課堂时间内完成教学任务，选择直接、迅速地将操作步骤告诉学生，然后展示学生在其他学科课堂上难以看到的科学技术手段，激发其视觉新鲜感和好奇心，占据学生更多的体验经历，而现场有限的课堂时间内学生是难以独立完成项目探究的。看似美观的作品和暂时的热闹，虽满足了常规公开课或展示课的评判标准，但并没有成为一种STEM理念下教师教学和学生学习的常态。

这些都和STEM教育所要求的主动、探索、体验、创作为特征的新型学习方式相差甚远，跨学科整合也是蜻蜓点水，以此去追求科学素养的养成，也就欠缺一个可测可感的评价标准。伴随着下课铃声，当热闹归于平静之后，学生能带着何种内化的收获走出课堂，成为他们未来人生道路上解决生活问题的科学素养，让现在作为教育者的我们也心中没底。

三、对未来的几点优化建议

综上不难看出，重视STEM教育就是重视科学素养的培养虽已成为共识，但在STEM课程实施中现存的共性问题急需解决。对此浅谈几点优化建议，以期得到关注并与有志者共同探讨、完善。

（一）发动社会、学校甚至国家的力量共同重视STEM课程体系的开发和实施

值得借鉴的是，美国的STEM教育不仅仅是依靠政府的力度推动学校进行，而是动员了全社会特别是企业界的力量。奥巴马指出，国家的成功应该意识到是未来一代年轻人的创新精神。而STEM教育能达到这样的效果，显而易见，创新精神就是科学素养当中的一种重要科学精神。

在我国也是，唯有得到合力，才有可能让STEM教育的实施得到保障和常态化的推广，也有赖于此合力，课程问题、师资问题、评价问题等才能得到解决。因为，要形成各学段的“纵向衔接”，仅靠中小学和科研机构是无法实现的，需要主管部门基于STEM教育视角的顶层设计;同样道理，在中学阶段，实现“普职融通”、学科间“横向贯通”，也需要全社会的理解、接受并形成良好导向。

（二）教师需要自我提高，不断钻研STEM教育的教学方法

在硬件能保证的前提下，人才就是急需的软资源，就如不同学科的教师专业能力要求不同一样，STEM教育领域同样需要刻苦钻研、具备学习热情的教师人才。如果一个教师本身专业素养就不够优秀，没有领悟STEM教育理念，不具备独立实施或开发课程的能力，仍然将应试教育的教学模式照搬到STEM课堂，那教学效果可想而知，学生科学素养的提升在短期内也必然不尽如人意。

（三）建立科学的STEM教育评价体系，才能保障科学素养的效果体现

教育评价往往会影响和决定教育者的教育价值取向和教学方法选择，课程设置的初衷也会在教育评价的结果中落实。因此，若想让培养STEM素养的教学目标得以实现，对教师和学生的评价方式都需要重新去审视和修正。比如对于学生是否优秀，不能限于某一次测验成绩或是作品完工与否，而应该注重考查其探究过程中的努力、成长与收获，观察其真正能运用科学知识和技能解决生活问题的能力，以及在STEM课程学习中内化于心、伴随未来前行的那一种科学素养。

当然，笔者也深知，这一切改变任重而道远，依赖于所有学生、教师、学校乃至全社会的共识和重视，若坚持，相信定会有成效。

参考文献：

[1]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（4）：13-21.

[2]王素.科学素养与科学教育目标比较：以英、美、加、泰、中等五国为中心[J].外国教育研究，1999（2）：5-9.

编辑 陈鲜艳