美国马里兰州STEM实践标准述评

宋怡

近年来，推进STEM教育逐步成为各国科学教育改革的重要举措，美国的《K-12科学教育框架》（Framework for K-12 Science Education）、《州共同核心标准》（Common Core State Standards，CCSS）和《下一代科学教育标准》（the Next Generation Science Standards，NGSS）等都成为STEM课程整合与落地的重要依据。美国《马里兰州STEM实践标准》（下文简称《STEM实践标准》）较为全面地给出了K-12各年级段STEM学习目标和教学指导，解读此标准对我国STEM课程的教学具有一定的借鉴意义。

《STEM实践标准》的开发

2008年9月，美国马里兰州成立STEM实践标准开发团队，召集多学科专家合作制订STEM实践标准。设计团队将STEM教育定义为“一种整合科学、技术、工程和数学的教与学的方法”，STEM教育的目标是培养进入高校深造的人才和21世纪劳动力，确定了学生在K-12各年级段结束时应该知道什么和能够做什么，以此考核对STEM实践标准的熟练度。直到2012年4月，马里兰州教育委员会接受并颁布了《STEM实践标准》，旨在通过界定学生应达到的STEM学科知识与实践能力来指导STEM教学，实践主要包括参与探究、逻辑推理、合作与研究。

《STEM实践标准》框架

《STEM实践标准》包括7個维度的内容，并据此设计STEM学习单元与课程，聚焦于回答复杂的问题，调查全球性实践，寻求真实世界问题和挑战的能力。在《STEM实践标准》的指导下，制订各个维度的学习目标。

1.学习和应用科学、技术、工程和数学的学科内容

该项内容包括：表达对STEM内容的理解;将STEM内容运用于回答和解决复杂问题。“表达对STEM内容的理解”学习目标见表1。

2.整合科学、技术、工程和数学内容

该项内容包括：分析STEM和其他学科之间存在的跨学科联系;应用整合的STEM内容回答复杂问题，调查全球性问题，寻求真实世界问题和挑战的能力;让学生意识到他们需要使用不同的内容来处理现实世界的问题，并更深入地理解内容之间的关系。“分析STEM和其他学科之间存在的跨学科联系”学习目标见表2。

3.解释和交流STEM信息

该项内容包括：识别、分析和整合适当的STEM信息（如文本、图像、音频等）;应用适当的专业术语回答和讨论STEM内容;从事技术信息的批判性阅读和写作;评估和整合复杂的信息源;建立基于证据的观点或论点;与他人有效、准确地沟通;有策略的应用技术。

“评估和整合复杂的信息源”学习目标见表3。学生要学会识别和分析数据来源，以获得解决问题、调查全球问题所必需的关键细节。评估所选择信息的可靠性、有效性和准确性，综合收集的信息，学会形成对问题挑战的连贯理解。

4.参与探究

该项内容包括：识别和定义复杂问题;参与探究以改进或开发新的问题解决方案，了解实证研究、专利、工程笔记、实验数据、论文、观察记录以及会议记录等典型的数据来源，了解教育背景、语言和文化视角等可能影响问题理解的因素。“进行研究以改进问题并开发新的问题解决方案”学习目标见表4。

5.参与逻辑推理

该项内容包括：进行批判性思考;推理、选择和应用适当的系统方法;应用STEM内容构建创新性的想法;分析全球问题对地方、国家和国际层面的影响。“进行批判性思考”学习目标见表5。

6.在STEM小组中开展合作

该项内容包括：识别、分析并扮演STEM特定主题的专家角色;与以STEM为重点的多学科团队分享想法并合作;倾听并接受他人的观点或论点;改进或发明能提高人类能力的新技术。

“倾听他人观点”学习目标见表6。学生要学会倾听他人重要的、有效的信息，而不是顺从他人的说服技巧。一个人的想法可能会不完备，这时候需要大家的指点和引导，或许会有全新的思路。

7.恰当应用技术

该项内容包括：识别和理解开发问题的解决方案或构建复杂问题的答案所需的技术;分析技术的局限性、风险和影响;从事负责任、合乎道德的技术使用;分析与STEM团队目标相关的各个领域存在的职业机会，要会分析技术的局限性、风险和影响。例如望远镜的发展如何促进了我们对行星和太阳系运动的理解，具有什么样的历史意义;火药粉如何影响文化、社会、经济和社会政治等。“分析技术的局限性、风险和影响”学习目标见表7。

《STEM实践标准》的特点

1.指导性突出

《STEM实践标准》的每个实践部分是对学生某一方面应该具备的基本技能和知识标准的描述，规范地指出学生在该阶段应该具备的能力，描述了学生如何回答复杂问题、调查全球性实践、寻求真实世界问题和挑战的能力。依据学习进阶的实践标准，学生能够对STEM内容更好地进行逻辑思考和抽象思考，以全新的、不同的方式参与实践，并与他人交流在每个STEM学科的内容标准中所要求的内容。

2.适用范围广

《STEM实践标准》跨越了6～12年级，具有整体性，它同时指出，为学生提供STEM学习指导是学校所有教师的共同责任， 所有教师、教辅人员和特殊教育、精英教育、课外课程、暑期课程等都可以使用《STEM实践标准》来指导学生参与STEM活动，通过跨学科的STEM项目，让学生有机会学习并实践标准中所描述的基本技能和知识，提高学生的熟练程度。

3.兼容性良好

《STEM实践标准》是马里兰州STEM教育工作者的课程指南，各个学校或者机构以此作为指导，做适当的调整，以满足学生多样化的STEM学习需求。虽然《STEM实践标准》的跨度为6～12年级，但是小学也可以降低难度，用此标准作为一个向导，学校或机构在各STEM学科领域设置STEM课程时充分体现兼容性。

4.教学与学习支持完备

《STEM实践标准》里提及的基本技能和知识并不是学生在开展STEM活动或任务时可能使用到的所有技能和知识，而是教师和学生可以使用的一种教学支架。《STEM实践标准》提供了完备的教学指南，包括教学注意点和教学实例，还有较多的网络资源支持教学。例如，在标准“参与逻辑推理”中，针对“评估、选择和应用适当的系统方法”，就给出了相应的网络链接，以此为教师提供教学参考。此外，《STEM实践标准》在制定内容标准的同时开发了使用的过程标准，为课程开发奠定了基础。

思考与启示

我国2017版小学科学课程标准对STEM教育给出的定义是，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养。之后陆续颁布的生物、信息技术和通用技术等学科的课程标准中，也明确提及STEM、STEAM和STEM+，强调跨学科，强调多学科融合。

中国教育科学研究院正在组织研制的《STEM课程标准》以及已经出台的《STEM教师能力等级标准（试行）》，都是我国有效地推进STEM教育实践路径的重要探索。解读美国《STEM实践标准》的内容和特点，对我国的STEM教学有一定的启发和借鉴意义。

1.确立全学段的STEM课程整体设计

目前，国家、各省市、各级各类学校和机构都在推进STEM教育，但是缺乏国家层面的STEM课程标准和相应的配套教材。幼儿园、小学、初中、高中乃至大学阶段的STEM教育，处于层级式的、递进式的发展，STEM课程标准应当面向全体学生，呈现一种联通各个不同学段的整体设计，对STEM教育各个学段的课程实践做出纲领性的规划：这个学段必须要学什么？应该学到什么程度？下一个阶段应该从哪开始学？又学到什么程度？

STEM课程可以结合学段特点设计实施，例如在幼儿园阶段注重结合游戏来实施，在小学阶段依托科学课程、信息技术课程、综合实践活动课程和STEM项目学习活动实施，在中学阶段注重学科渗透和拓展、提供菜单式课程模块、长短课时有机结合的STEM项目学习实施等。

2.提供STEM教学的丰富支持

STEM课程标准应提供丰富多样的教学支架来辅助STEM的教与学。基于问题解决和项目的学习是STEM课程最常用的教学模式与学习方式。问题解决或项目完成需要学生在掌握大量信息的基础上进行自主学习，因此结合学生的研究主题提供丰富的学习资源与工具是STEM课程实施中必不可少的环节。教师在传统教学模式中的角色被颠覆，其教学效能感也极大影响着课程的有效实施。教师都知道要推广STEM教育，但是不知道该教什么，该如何去教，该如何去评价。在STEM课程所倡导的基于问题、基于项目、基于工程设计等教学模式的运用中，教师急需课程标准提供相应的方法和资源的支持。

3.体现与现行课程体系的兼容

STEM课程标准应充分考虑与现行课程体系的兼容性，以保证其落地实施。教师可以结合科学（包括物理、化学、生物、地理等）、技术（包括信息、劳动、通用技术等）、数学等具体学科的课程教学进行融入式实施，将STEM课程的内容融入相关的学科教学中进行。教师可以结合所教学科课程的具体知识单元及知识点，挖掘、深化、拓展和丰富其中的STEM课程相关内容。STEM项目试点学校可以将STEM课程作为学校必修课程，专门安排课时实施。其他学校可以结合学校特点，以选修课程、综合实践活动、社团活动等形式安排开展。此外，教师要处理好STEM课程与学科课程之间的关系，学生的学科素养是发展STEM素养的重要基础。

4.指导STEM校本课程开发

STEM课程标准应鼓励依据学段特点、学生发展状况、学校特色、社区资源等对STEM课程进行整体规划，形成学校STEM课程实施的总体方案及学年方案，对STEM项目学习活动及相关学科融入STEM内容等做出具体设计、配套、衔接和统筹安排，以促进学生STEM素养的持续发展。STEM课程内容可以由学校根据学生需要、师资队伍、课程时间、教学环境等进行校本设计与安排。此外，可以在课外或校外开展STEM教育活动，丰富和拓展非正式STEM课程资源。

（本文系2018年度江苏高校哲学社会科学研究基金项目“基于德尔菲法的STEM课程特征建构研究”及南京晓庄学院科研项目高层次培育项目“STEM素养视域下的科学教学重构”阶段性成果，课题编号分别为2018SJA0425、2017NXY04。）

参考文献：

[1] Flynn M L. STEM Standards-Based Reform Initiatives： The Impact on Student Learning and the Curricular， Instructional， and Assessment Practices of Teachers [J]. Dissertations & Theses - Grad works， 2013.

[2] Maryland State STEM Standards of Practice Framework Grades9-12[R]. Maryland： Maryland State Department of Education， 2012.

[3] Maryland State STEM Standards of Practice Framework Grades6-8[R]. Maryland： Maryland State Department of Education， 2012.

[4] 楊光富.奥巴马政府STEM教育改革综述[J].中小学管理，2014，（04）：48-50.

[5] 黄晓，李扬.论STEM教育的特点[J].江苏教育研究，2014，（15）：5-7.

[6] 赵慧臣，马悦，陆晓婷，等.STEM教育质量标准的制定、内容及启示——以美国圣地亚哥郡为例[J].开放教育研究，2017，23（3）：50-61.