如何在普通高中实施“本土化”的STEM教育

许华先+金爱兵

摘 要：在现行的教育体制下实施STEM教育，需要结合本校、本地区的实际情况，面向“本土化”的教育对象，利用“本土化”的活动资源，制定“本土化”的活动目标，试行“本土化”的活动方式等，将STEM教育“微化”成STEM活动课来开展推行，让STEM教育在普通高中生根发芽。

关键词：本土化；STEM教育；活动设计

一、STEM教育现状

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育不是科學、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是将四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力。它强调的是学科间融通、解决问题过程中的方案设计、目标牵引式的设计原则、多向思维的选择过程、思维和实践的达成与交流分享，重点是突出多学科的交叉融合。

2014年，美国教育部提出STEM国家人才培育策略，针对中小学STEM教育提出实现各州STEM创新网络合作、培训优秀STEM教师、建立STEM专家教师团、资助STEM重点学校和增加STEM科研投入等切实、具体的规划，受到世界的广泛关注。

国内关于STEM教育的研究越来越成为研究的热点，国内高校的教育研究者主要是从STEM教育开展的重要性、必要性和对学生成长的作用等方面进行了阐述。但对如何具体实施STEM教育的研究较少，对运用学校已有一些资源实施STEM教育的研究就更少。《中国科技教育》有文章介绍了上海的青少年科学社对学生的STEM教育，但这属于社会组织机构，能够参与受教育的学生比较少。江苏省科协、江苏省教育厅联合南京大学、东南大学、南京师范大学等重点高校，正在筹建“江苏省STEM云中心”。

二、如何开展“本土化”的STEM教育

随着科技的快速普及与发展，对学生综合素养和科技创新能力的重视，普通高中的教育显得越来越重要。如何在普通高中开展STEM教育？如何根据本地区、本学校实际情况实施STEM教育，更是一个具有实际意义的问题。笔者在开展STEM教育专项训练过程中，感受到不仅需要克服传统教学中的一些理念和做法，还需要和本地区的实际情况相结合，同时学校也可以将STEM教育“微化”成STEM活动课来开展推行。如果领导能给相关教师一片“自贸区”去尝试实验效果应更好，教师也需要关注学生的学习过程、创新想法。下面结合我校的省教育规划重点课题“用STEM教育理念指导苏北普高学生科技实践活动的研究”谈几点思考。

1.利用“本土化”的活动资源

目前STEM教育主要采用两种教育方式：一是基于STEM实验室的学习方法，开展基于项目的课程，学生在STEM实验室中使用统一配备的材料包，小组成员合作完成项目；二是由创智机器人竞赛，航空、航海、车辆、建筑模型和物联网创意比赛衍生的STEM应用类教育，主要是拔尖培养。这两种教育方式在大部分普高看来是非常“高大上”的活动，是可望而不可即的活动。普通高中学校，由于地方经济等多方面问题在STEM教育上投入不够，在STEM教育的起始阶段不应该追求“高大上”的活动项目，而要充分利用本校已有资源和本地区的相关资源，将STEM教育“微化”成STEM活动课来开展教育。普高学校的物理、化学、生物、技术实验室都是STEM实验室的组成部分，当学生经过讨论交流进行实验验证或探究时，应该先到实验室和自己身边寻找所需的器材。比如，制作一个水温计，并用它来研究恒定的热能供给对水温度的影响活动。

2.制定“本土化”的活动目标

普高学生对实验是相当感兴趣，对STEM活动课更是喜欢。但事实是普高学生在初中就受“应试教育”影响很深，在高中阶段受到的影响就更深了。学生之间在知识水平、能力水平等方面存在较大差异，为了使STEM活动课能让学生知识得到升华、视野得到拓宽、能力得到锻炼而不是去“凑热闹”，因此需要在STEM活动课内容上设立一定的层次性，以满足不同层次的学生需要。在普高可以分层实施，根据学生已有的知识、经验、精力设置不同层次的问题（项目），让学生小组成员之间合作开展研究，三个年级学生分别达成一、二、三的三级目标，也就是能“照着做、独立做、创新做”。对高一学生的要求是教师给定一个项目方案，学生可以按此方案研究。一级目标是使学生了解问题（项目）研究的基本方法和步骤，培养学生用联系的、综合的、全面的眼光去分析、判断问题，增强学生多学科的综合意识。高二的学生必须要改进教师给定的方案或重新设计方案，教师的方案只能是备用。二级目标是使学生初步掌握科学研究的一般思路和方法，培养学生收集、分析、综合信息的能力，以及初步设计问题（项目）解决方案、构建知识模型的能力。三级目标是培养学生的主体意识、创新精神、实践能力、团队精神，让学生在解决真正的科学问题中发展自己，也为学生到高校发展做好铺垫。

3.试行“本土化”的活动方式

由于教育资源、学生精力、学校追求、评价制度等条件的限制，一般的普通高中STEM教育更适合采用基于课程的STEM教育方式。需要有步骤、有层次地推进STEM教育。需要将科学、技术、工程、数学学科由小到大、由点到面地逐步整合。需要由研究到探究、由问题到项目、由“形似”到“神似”的逐步推进。“本土化”的STEM活动课程，主要是通过科技调查、科普讲座、科技报告、体验活动、基于问题（项目）的研究性实验等形式，以兴趣小组、社团活动等方式组织活动。学校鼓励更多不同学科的教师参与到兴趣小组、社团活动的辅导中，这些兴趣小组和社团可以分学科，起初阶段未必需要所有问题或案例都要整合科学（物理、化学、生物等）、技术、工程、数学。比如，化学类的社团教师带领学生去参观自来水厂的污水处理系统，可以在学校探究实验室中的一些污水处理原理，设计并搭建实验室污水处理模拟装置。生物类社团教师带领学生参观一些高新科技企业或听了一场科技报告、讲座等，学生除了写感想外还要消化专家的讲解内容，采用小组合作讨论、查阅资料等方式完成一个或几个与课本相关点的深度学习。

4.打造“本土化”的活动设计

在开展STEM活动课程的初级阶段，应以问题引导、案例探索为主，开展基于问题的研究性活动。活动的设计要由小到大、涉及内容由单学科到多学科，活动的设计紧紧围绕高中课程知识体系，把书本的知识设计在有意义、有趣味的真实问题、案例情境中，通过活动学生解决了问题，既促进学生对书本知识的建构和理解，又形成解决问题的技能。最主要的是在一定短时间范围内，学生能够完成任务，会有成功感和喜悦感，增强了信心。比如，可以设计“如何制作气压喷泉”“基于电磁感应的磁悬浮研究”“对不同水果电池的研究”“环境影响水果腐烂速度的研究”“龙虾、大闸蟹等是否对特定水温有喜好的研究”等这些问题或案例。

当学生的能力达到一定层次后，开展基于项目、工程的活动课。教师先将项目或工程“微化”成多个问题、案例，针对每一个问题、案例开展研究活动，再将这些对问题、案例的研究集成为项目。从简单做起，从小问题做起，不盲目追求“高大上”的活动，相信STEM教育一定会成为普通高中深受学生欢迎的新课程。

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（21）.

[2]杨光富.奥巴马政府STEM教育改革综述[J].中小学管理，2014（4）.

注：本文系江苏省教育科学“十二五”规划课题《用STEM教育理念指导苏北普高学生科技实践活动的研究》（编号：B-b/2015/02/029）阶段研究成果之一。

编辑 孙玲娟