第一篇：對(duì)在中小學(xué)推廣STEM教育模式之我見

對(duì)在中小學(xué)推廣STEM教育模式之我見

摘 要 STEM教育是近年來由國(guó)外新引進(jìn)的教學(xué)模式，對(duì)STEM教育模式應(yīng)做理性分析，在應(yīng)用實(shí)踐上不宜全盤照搬，應(yīng)做適應(yīng)性改進(jìn)。

關(guān)鍵詞 STEM教育；中小學(xué)；信息技術(shù)；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G620 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）13-0071-03

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，教育模式也在不斷更新，STEM教育便是近年來由國(guó)外新引進(jìn)的教學(xué)模式。這一模式的應(yīng)用，目前在國(guó)內(nèi)中小?W處于起步階段，各種面向中小學(xué)教師的STEM教育培訓(xùn)課程應(yīng)運(yùn)而生。筆者認(rèn)為，從STEM教育的定義本身及實(shí)踐考察，結(jié)合我國(guó)中小學(xué)生的認(rèn)知水平情況和培養(yǎng)目標(biāo)要求，對(duì)STEM教育模式不宜全盤照搬，應(yīng)做理性分析，結(jié)合時(shí)代發(fā)展要求加以改進(jìn)，具體問題分析如下。STEM教育的定義探析

“STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡(jiǎn)單疊加，而是要將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。”[1]以上可看作STEM教育比較典型的釋義，如何具體理解，有必要從以下三個(gè)方面進(jìn)一步探討。

何謂“工程”學(xué)科 “工程”是一個(gè)怎樣的學(xué)科，這是首先要提出來進(jìn)行探討的問題。查《當(dāng)代漢語詞典》：“工程：[名]規(guī)模較大，需要投入較多人力、物力的建設(shè)項(xiàng)目、工作等：土木～|水利～|圖書出版～|希望～?！痹?/p>

“STEM”教學(xué)模式中，“工程”怎樣去體現(xiàn)？這是在國(guó)內(nèi)中小學(xué)實(shí)施STEM教育的難點(diǎn)所在。

理工科大學(xué)有“工程學(xué)”學(xué)科，一般的理解是：工程學(xué)是一門應(yīng)用學(xué)科，是用數(shù)學(xué)和其他自然科學(xué)的原理來設(shè)計(jì)有用物體的進(jìn)程[2]?？梢姡肮こ獭迸c“科學(xué)”“數(shù)學(xué)”之間其實(shí)彼此關(guān)聯(lián)，并非是互相獨(dú)立的學(xué)科。眾所周知，“工程”無論是在設(shè)計(jì)還是在建設(shè)過程中，都需要使用“科學(xué)”和“數(shù)學(xué)”知識(shí)，因此，以四個(gè)維度獨(dú)立的心態(tài)去看科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科的觀點(diǎn)，從邏輯上講是有缺陷的。

傳統(tǒng)STEM教育的時(shí)效性 由于STEM教育缺少信息技術(shù)（Information Technology）這一重要因素，從目前的情況來看，顯得缺乏時(shí)效性。STEM教育誕生時(shí)，信息技術(shù)并不發(fā)達(dá)，因此當(dāng)時(shí)并沒有將信息技術(shù)整合在一起，但在當(dāng)前信息技術(shù)已滲透到社會(huì)各個(gè)行業(yè)的形勢(shì)下，推廣或應(yīng)用STEM教育模式顯然不能缺少信息技術(shù)或信息工程技術(shù)這一現(xiàn)代以至未來具有廣泛發(fā)展前景的重要元素。筆者認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)STEM教育所希望實(shí)現(xiàn)的大融合愿景，離開信息技術(shù)或信息工程技術(shù)因素是難以取得理想效果的，因此，應(yīng)用STEM教育需重視信息技術(shù)或信息工程技術(shù)的整合，以使這一模式適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，體現(xiàn)時(shí)效性。

STEM教育實(shí)踐 “STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Tech-

nology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合”，可以說這就是STEM教育理念核心的內(nèi)涵。現(xiàn)在結(jié)合一個(gè)實(shí)例來分析STEM教育實(shí)踐性。

在本地區(qū)初中階段曾有過將物理、化學(xué)、生物、地理四個(gè)學(xué)科合并成為科學(xué)一個(gè)學(xué)科，實(shí)施學(xué)科教學(xué)大融合的經(jīng)歷。2003年在課改浪潮中，深圳市將初中物理、化學(xué)、生物、地理四科合并為科學(xué)學(xué)科，實(shí)現(xiàn)學(xué)科大融合，經(jīng)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)科大融合存在的問題更多，“作為初中課改的產(chǎn)物，將物理、化學(xué)、生物、地理等四科知識(shí)‘合四為一’的科學(xué)課，在我市經(jīng)過了數(shù)年?duì)幾h和質(zhì)疑后，有望于今年秋季開學(xué)后重返分科教學(xué)”[3]，后來又恢復(fù)了分學(xué)科教學(xué)。這個(gè)例子或許并不能完全說明教學(xué)模式融合的科學(xué)性問題，但從實(shí)踐角度也可以表明，對(duì)于目前國(guó)內(nèi)的中小學(xué)來說，實(shí)現(xiàn)學(xué)科大融合應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，把握實(shí)踐要求，特別是注重其科學(xué)性。STEM教育要注意結(jié)合國(guó)內(nèi)中小學(xué)教學(xué)實(shí)際

STEM教育最早始于1986年的美國(guó)?！?986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)（NSB）發(fā)布了《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》（又稱《尼爾報(bào)告》），該報(bào)告是美國(guó)STEM教育發(fā)展的里程碑，提出集成科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)和工程教育。2005年，國(guó)家科學(xué)總院和國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）向美國(guó)國(guó)會(huì)提出《駕馭風(fēng)暴：美國(guó)動(dòng)員起來為更加輝煌的未來》，期望在21世紀(jì)大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)?！盵1]可見，原始STEM教育是針對(duì)本科生教育提出的教育模式，是為了強(qiáng)化理科學(xué)生的科技理工素養(yǎng)提出的要求，對(duì)于理工科大學(xué)生來說，這樣的要求是無可厚非的。那么，這種源于大學(xué)理工科培養(yǎng)目標(biāo)改革的教育模式，在多大程度上適應(yīng)我國(guó)中小學(xué)的教學(xué)實(shí)際，應(yīng)是將這種教學(xué)模式引進(jìn)中小學(xué)教學(xué)中首先要解決好的問題。

關(guān)于我國(guó)有關(guān)義務(wù)教育階段課程開設(shè)的規(guī)定，在《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年）》中明確指出：“提高義務(wù)教育質(zhì)量。建立國(guó)家義務(wù)教育質(zhì)量基本標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)制度。嚴(yán)格執(zhí)行義務(wù)教育國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)、教師資格標(biāo)準(zhǔn)。深化課程與教學(xué)方法改革，推行小班教學(xué)。配齊音樂、體育、美術(shù)等學(xué)科教師，開足開好規(guī)定課程……大力開展‘陽(yáng)光體育’運(yùn)動(dòng)，保證學(xué)生每天鍛煉一小時(shí)，不斷提高學(xué)生體質(zhì)健康水平。提倡合理膳食，改善學(xué)生營(yíng)養(yǎng)狀況，提高貧困地區(qū)農(nóng)村學(xué)生營(yíng)養(yǎng)水平。保護(hù)學(xué)生視力?！庇纱丝梢?，目前義務(wù)教育階段學(xué)生在學(xué)校的主要任務(wù)是根據(jù)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，學(xué)習(xí)規(guī)定課程，特別強(qiáng)調(diào)了要加強(qiáng)體育鍛煉、增強(qiáng)體質(zhì)的問題。

2012年11月召開的黨的十八大提出：“全面貫徹黨的教育方針，堅(jiān)持教育為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)、為人民服務(wù)，把立德樹人作為教育的根本任務(wù)，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人?！盵4]可見，關(guān)于義務(wù)教育階段課程的要求，筆者認(rèn)為，對(duì)于中小學(xué)生來說，無論是文科還是理科，都應(yīng)從提高綜合素養(yǎng)出發(fā)，根據(jù)要求學(xué)好規(guī)定的有關(guān)課程，要全面、均衡地發(fā)展。過早強(qiáng)調(diào)強(qiáng)化理科教學(xué)理念，或可產(chǎn)生拔苗助長(zhǎng)的弊端，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)偏科現(xiàn)象，偏離基礎(chǔ)教育培育綜合素質(zhì)的目標(biāo)。

自我反思，生成問題 在小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂對(duì)話式教學(xué)中，教師的教學(xué)不能僅僅停留于學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)和能力的訓(xùn)練層面上，更多需要通過對(duì)話的形式，讓師生之間、學(xué)生和數(shù)學(xué)之間的關(guān)系發(fā)生改變。這需要教師在教學(xué)完成之后對(duì)自己的教學(xué)進(jìn)行反思，找出差距和不足，進(jìn)而改進(jìn)和調(diào)整教學(xué)方案，以提升教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己在本課時(shí)的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反思，和同學(xué)之間展開對(duì)話，交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在交流中生成新的問題，而通過對(duì)新問題進(jìn)行合作式探究，深化對(duì)課堂知識(shí)的理解和認(rèn)知。此外，教師可以在課時(shí)的結(jié)尾，適當(dāng)提出開放性問題，讓學(xué)生進(jìn)行課后反思，并且鼓勵(lì)學(xué)生與其他學(xué)生進(jìn)行探討，展開對(duì)話，幫助學(xué)生提高自學(xué)能力[8]。

如在“搭配中的規(guī)律”一課教學(xué)結(jié)束后，教師可以提出問題，如：“預(yù)習(xí)中只有五件衣物，為何有六種搭配方式呢？如果褲子和上衣一起進(jìn)行搭配，在第幾天一定會(huì)出現(xiàn)重復(fù)呢？”等等。這些問題具有一定的開放性和趣味性，學(xué)生在課后思考時(shí)會(huì)和同學(xué)進(jìn)行對(duì)話交流，而在這個(gè)過程中便可以達(dá)到自我反思、生成新問題、獲取新知識(shí)的效果。結(jié)語

綜上所述，本文在對(duì)某小學(xué)數(shù)學(xué)教師對(duì)生態(tài)課堂對(duì)話式教學(xué)的認(rèn)知和應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)查并分析結(jié)果之后，對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂對(duì)話式教學(xué)模式從多個(gè)方面展開論述。小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂具有低碳性、自主性、合作式、多層次、和諧性、高品質(zhì)等特點(diǎn)。而小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂開展對(duì)話式教學(xué)模式，較之傳統(tǒng)教學(xué)模式更具有優(yōu)化教學(xué)方式、清晰師生思維、豐富課堂內(nèi)容、促進(jìn)師生交流等優(yōu)勢(shì)，而且在小學(xué)生探索學(xué)習(xí)規(guī)律、進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，問題聚焦、探究嘗試，解決問題、運(yùn)用練習(xí)，拓展思維、自我反思，生成問題等方面，切實(shí)有效地增強(qiáng)教學(xué)效果，值得在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中推廣和合理使用，以此提升課堂教學(xué)的質(zhì)量和效率?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]陳惠芳.問題導(dǎo)學(xué)：開展“對(duì)話式教學(xué)”的應(yīng)然之道：以小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)為例[J].上海教育科研，2013（8）：64-67.[2]?惠芳.生態(tài)理念下的數(shù)學(xué)“對(duì)話式教學(xué)”實(shí)踐[J].上海教育科研，2014（3）：81-82.[3]孫燦霞.“對(duì)話式教學(xué)”在小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂中的應(yīng)用[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2015（2）：40.[4]徐軍.小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂“對(duì)話式教學(xué)”的探討[J].教育界，2016（3）：14.[5]楊凱.小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂“對(duì)話式教學(xué)”模式的構(gòu)建[J].時(shí)代教育，2016（20）：192.[6]朱虹.“對(duì)話式教學(xué)”在小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂中的實(shí)踐與思考[J].情感讀本，2015（32）：53.[7]王桂艷.小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂“對(duì)話式教學(xué)”模式的應(yīng)用[J].中國(guó)校外教育，2016（3）：79.[8]左艷琳.“對(duì)話式教學(xué)”在小學(xué)數(shù)學(xué)生態(tài)課堂中的實(shí)踐與研究[J].都市家教，2016（6）.

第二篇：基于STEM教育的中小學(xué)未來教室展望期

楊琳玲 鄭立新

【摘 要】本文通過對(duì)未來教室和STEM教育的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的分析，展望如何構(gòu)建基于STEM教育的中小學(xué)未來教室，以提升中小學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】未來教室；STEM教育；中小學(xué)生；綜合素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1671-7384（2014）10-0080-03 現(xiàn)在，各項(xiàng)前沿技術(shù)迅速進(jìn)入教學(xué)領(lǐng)域，無線網(wǎng)絡(luò)、平板電腦、傳感器、3D打印技術(shù)蓄勢(shì)待發(fā)，數(shù)字教室、互動(dòng)教室、虛擬教室、智慧教室等概念彌漫于教育領(lǐng)域，為教育變革提供了各種可能。未來科技會(huì)如何促進(jìn)教育值得大家期待，前沿產(chǎn)品將如何改變教室激發(fā)人們暢想。本文以STEM教育為背景，展望了如何構(gòu)建中小學(xué)未來教室，以提升中小學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

未來教室及其國(guó)內(nèi)外建設(shè)現(xiàn)狀

（一）未來教室是什么

教室的形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及室內(nèi)設(shè)備的陳設(shè)，都極大地受到教育理念、教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容的影響，這也使得人們對(duì)未來的教室產(chǎn)生過很多思考和遐想。例如，在1899年的巴黎世博會(huì)上，就出現(xiàn)了在當(dāng)時(shí)人們想象中2000年法國(guó)的教室的樣子，如下圖所示。

當(dāng)然我們知道，圖中的愿望到現(xiàn)在也沒有實(shí)現(xiàn)，但這無疑都是人們對(duì)教室未來發(fā)展的積極創(chuàng)意和向往。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們心中未來的教室也在不斷演變?，F(xiàn)階段的未來教室應(yīng)該在先進(jìn)的教學(xué)理念指導(dǎo)下，順應(yīng)科技發(fā)展趨勢(shì)，將適合的科技新成果作為教具、學(xué)具，合理地應(yīng)用在教室環(huán)境中，幫助師生更有效地開展教學(xué)活動(dòng)，最大程度地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（二）國(guó)內(nèi)外建設(shè)現(xiàn)狀

出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代的“蘋果明日教室”是較早期的未來教室，教師和學(xué)生可以使用大量的新技術(shù)和設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)、掃描儀以及DVD刻錄、無線網(wǎng)絡(luò)等，這些都配備在教室環(huán)境中，就像使用書和紙一樣方便。

21世紀(jì)以來，各國(guó)政府、學(xué)校、科研院所和公司都在未來教室領(lǐng)域開展了積極的探索，很多高科技產(chǎn)品，如交互式電子白板、觸摸屏、傳感器、平板電腦等，被逐漸應(yīng)用到教室環(huán)境中，供教師進(jìn)行探索性教學(xué)實(shí)踐。下表是近年來一些國(guó)家和地區(qū)創(chuàng)建的未來教室實(shí)例。

通過對(duì)以上的未來教室項(xiàng)目的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，未來教室的發(fā)展和各國(guó)提出的先進(jìn)教育理念息息相關(guān)，而技術(shù)應(yīng)用則需要考慮學(xué)生如何有效開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師如何對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效引導(dǎo)和評(píng)價(jià)，學(xué)校、教師及家長(zhǎng)如何對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行無縫對(duì)接。STEM教育背景與國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

（一）STEM教育的由來 20世紀(jì)80年代，美國(guó)政府為解決其科技人才短缺的問題，在教育領(lǐng)域提出了STEM計(jì)劃，鼓勵(lì)學(xué)生主修科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(STEM)領(lǐng)域，并不斷加大科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的投入，培養(yǎng)學(xué)生的科技理工素養(yǎng)。近30年來，美國(guó)政府和眾多科研機(jī)構(gòu)、高校、基金會(huì)，通過立法、撥款、專項(xiàng)等方式推動(dòng)著STEM教育不斷深化。STEM教育建立在學(xué)科融合的基礎(chǔ)上，以設(shè)計(jì)和探索為目的，對(duì)技術(shù)問題解決進(jìn)行科學(xué)的探索，其課程目標(biāo)是提升學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

（二）STEM教育在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

通過檢索中國(guó)知網(wǎng)，我們發(fā)現(xiàn)2002年9月在《中國(guó)高教研究》上發(fā)表了標(biāo)題為《赴美參加PKAL2002年夏季研討會(huì)紀(jì)實(shí)》的一篇文章，這是國(guó)內(nèi)較早提及STEM教育的文章，介紹了教育部赴美參加“萬花筒項(xiàng)目”活動(dòng)的代表團(tuán)成員和美國(guó)大學(xué)教師共同探討和交流如何加強(qiáng)本科生在STEM領(lǐng)域的教育等相關(guān)問題。

其后幾年，在國(guó)內(nèi)高等教育領(lǐng)域中掀起了創(chuàng)新教育的思考熱潮。2005年，我國(guó)物理學(xué)家錢學(xué)森院士向溫家寶總理提出了著名的“錢學(xué)森之問”：為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出的人才？這也促使我國(guó)政府和很多專家更加積極地思考屬于中國(guó)的“創(chuàng)新教育方向”。2009年教育部聯(lián)合中組部、財(cái)政部啟動(dòng)了“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃”，這一項(xiàng)目主要聚焦于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的創(chuàng)新教育。

對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需要從青少年抓起。建國(guó)以來，我國(guó)在中小學(xué)中非常重視數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物等學(xué)科的教育，2001年高考開始全面實(shí)施“3+X”方案，除數(shù)學(xué)單獨(dú)考試外，理科將物理、化學(xué)、生物三科合為綜合科目考試。新課程改革以來，我國(guó)在教育領(lǐng)域做了很多嘗試，例如在初高中開設(shè)社會(huì)實(shí)踐、研究性學(xué)習(xí)等課程，在全國(guó)各地開展了很多青少年創(chuàng)新人才培養(yǎng)項(xiàng)目，例如雛鷹計(jì)劃、翱翔計(jì)劃、后備人才培養(yǎng)計(jì)劃等，探索將科技理工等學(xué)科有效地聯(lián)系起來，從而提升青少年的綜合素養(yǎng)。在我國(guó)，這些研究和探索目前還是限于少數(shù)學(xué)生的精英教育。雖然近年來在一些課外輔導(dǎo)項(xiàng)目中有了這一思路的滲透，一些學(xué)校也開設(shè)了相關(guān)課程，但像美國(guó)一樣以國(guó)家行為來培養(yǎng)數(shù)量龐大的STEM項(xiàng)目教師，全面推行STEM教育，我國(guó)短期之內(nèi)可能還無法實(shí)現(xiàn)。2008年11月，《中國(guó)電化教育》上刊登了《課程視角下的機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)研究》一文，介紹了美國(guó)TSA協(xié)會(huì)基于STEM領(lǐng)域的核心標(biāo)準(zhǔn)推出的適于高中生學(xué)習(xí)的“機(jī)器人競(jìng)賽課程開發(fā)框架”，并提出對(duì)國(guó)內(nèi)中小學(xué)機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)課程的思考，這是國(guó)內(nèi)較早將STEM教育引入到中小學(xué)教育中的研究成果。國(guó)內(nèi)基于STEM教育的研究在2008年以后開始豐富起來，主要集中在國(guó)外經(jīng)驗(yàn)介紹、教師培養(yǎng)方法、國(guó)內(nèi)應(yīng)用思考，以及技術(shù)對(duì)這一教育計(jì)劃的影響等，主要是理念與策略研究，對(duì)于如何通過綜合環(huán)境的改進(jìn)，更好地提升教學(xué)效率、提高教學(xué)效果等方面還較少涉及。

基于STEM教育的中小學(xué)未來教室模型構(gòu)想在基于STEM教育的中小學(xué)未來教室中，學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)下，圍繞一個(gè)真實(shí)問題，組建小組，利用各種前沿技術(shù)開展學(xué)習(xí)和研究。在學(xué)習(xí)研究的過程中，小組成員可以面對(duì)面或通過網(wǎng)絡(luò)方式與學(xué)習(xí)伙伴進(jìn)行交流，利用技術(shù)搜集、分析數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)、測(cè)試和改進(jìn)問題解決方案，并在一定范圍內(nèi)交流研究成果。筆者根據(jù)多年在一線開展科技教育和信息技術(shù)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，嘗試設(shè)計(jì)了遵循STEM教育理念的未來教室模型。

（一）未來教室中的構(gòu)成要素

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等的出現(xiàn)與應(yīng)用正在逐步將我們生活的地球變成數(shù)字地球、智慧地球?；赟TEM教育的中小學(xué)未來教室則正是構(gòu)建在這樣一個(gè)數(shù)字地球、智慧地球的基礎(chǔ)上，主要采用的技術(shù)和設(shè)備包括體感技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、智能眼鏡、3D打印機(jī)等。1.體感技術(shù)

利用體感技術(shù)，師生可以通過肢體與教室中的數(shù)字設(shè)備和環(huán)境互動(dòng)，教師能夠利用其虛擬出學(xué)生喜歡的學(xué)習(xí)環(huán)境，以幫助學(xué)生進(jìn)行技能學(xué)習(xí)，如引導(dǎo)并糾正學(xué)生的實(shí)驗(yàn)步驟、動(dòng)作等。利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析功能，教師可以采集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行評(píng)價(jià)、診斷、反饋。以微軟Kinect平臺(tái)為例，可以通過Kinect攝像頭采集鏡頭前主要人物的肢體動(dòng)作，通過傳感器等技術(shù)和設(shè)備采集到系統(tǒng)中，進(jìn)行對(duì)比分析或控制輸出人物的動(dòng)作。這些都非常符合STEM教育的需求，能夠極大提升教學(xué)效果以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.機(jī)器人技術(shù)

機(jī)器人技術(shù)涉及數(shù)學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、仿生學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制論、人工智能、機(jī)械工程設(shè)計(jì)等諸多領(lǐng)域，它可以更好地將科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)聯(lián)系起來，提升學(xué)生的科技素養(yǎng)。近年來，機(jī)器人技術(shù)是教育界研究的熱門話題，機(jī)器人這一高科技產(chǎn)品正逐漸走下神壇，走入校門，許多教育型的機(jī)器人平臺(tái)也如雨后春筍般產(chǎn)生。以某品牌EV3教育型機(jī)器人為例，它不僅可以作為信息技術(shù)或通用技術(shù)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，還能夠借助強(qiáng)大的傳感器等功能開展與數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科有效融合的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)如模型搭建、工程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)驗(yàn)分析等功能，完成智能門、智能清潔等任務(wù)，使普通教室成為一個(gè)充滿創(chuàng)意的智能教室。3.智能眼鏡

可穿戴計(jì)算機(jī)是人們近年來致力研究的一項(xiàng)技術(shù)，而智能眼鏡則是其中的突出代表。在Wi-Fi等無線技術(shù)的支持下，它能夠幫助學(xué)生以最快的速度搜索到所需的網(wǎng)絡(luò)資料，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)，能夠隨時(shí)實(shí)現(xiàn)分享或錄制課堂信息，且不會(huì)影響學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)。4.3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)能夠較真實(shí)地呈現(xiàn)設(shè)計(jì)物品，令學(xué)生獲得直觀、深刻的體驗(yàn)。通過設(shè)計(jì)、虛擬實(shí)驗(yàn)、零件打印、作品整體成型等體驗(yàn)過程，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)科學(xué)分析、數(shù)學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)及制作等內(nèi)容，提升工程思維能力。

（二）未來教室中的環(huán)境構(gòu)建

基于STEM教育的未來教室更像一個(gè)在教師指導(dǎo)下開展科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室。教師作為引導(dǎo)者，提出研究任務(wù)，并適時(shí)為學(xué)生提供必要的幫助。教室的主人是以組為單位的學(xué)生團(tuán)隊(duì)，他們可以進(jìn)行學(xué)習(xí)、思考、討論、設(shè)計(jì)、制作、總結(jié)及展示，各司其職，各展其才。教室可以分為多個(gè)區(qū)域，如體感教學(xué)區(qū)、操作區(qū)、討論學(xué)習(xí)區(qū)、展示區(qū)等，目的就是更好地實(shí)現(xiàn)教育功能。如下圖所示。

綜上所述，基于STEM教育的未來教室可以有效地將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等的學(xué)習(xí)融合在一起，讓學(xué)生從解決實(shí)際問題出發(fā)，在培養(yǎng)STEM思維的同時(shí)，不斷提升學(xué)生綜合素養(yǎng)。

第三篇：【跨學(xué)科教育】上海市中小學(xué)STEM教育調(diào)研報(bào)告

【跨學(xué)科教育】上海市中小學(xué)STEM教育調(diào)研報(bào)告

篇首語STEM教育，以項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)方式融合各學(xué)科內(nèi)容，解決真實(shí)環(huán)境下實(shí)際問題，通過針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的活動(dòng)來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)。在注重學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的形勢(shì)下，許多國(guó)家都加強(qiáng)了STEM教育的引入與本土化，中國(guó)上海也在這個(gè)浪潮中積極嘗試，社會(huì)、學(xué)校、教師和學(xué)生都投入了大量的成本，STEM教育在上海的實(shí)際開展情況如何？進(jìn)一步推廣需要有哪些具體措施？經(jīng)歷3個(gè)月的時(shí)間，本次上海市中小學(xué)STEM教育調(diào)研給出了基于實(shí)證的回答。▲ STEM教育為什么？本次調(diào)研的主要目的是了解目前上海中小學(xué)STEM教育開展情況；從調(diào)研中吸取經(jīng)驗(yàn)，完善健全跨學(xué)科領(lǐng)域課程建設(shè)；提供學(xué)?？鐚W(xué)科領(lǐng)域課程設(shè)置的建議意見。如何做？在前期準(zhǔn)備過程中組建了一支由教研室、大學(xué)、出版社及專家組成的調(diào)研團(tuán)隊(duì)，明確了調(diào)研的相關(guān)任務(wù)及要求。在前期準(zhǔn)備過程中還編制了學(xué)生及教師網(wǎng)上調(diào)研問卷、評(píng)課記錄單等。在調(diào)研前兩周時(shí)間學(xué)校填寫自評(píng)報(bào)告。調(diào)研當(dāng)天聽課或聽取課程介紹，并圍繞學(xué)?？鐚W(xué)科領(lǐng)域課程建設(shè)及課堂教學(xué)交流討論，同日學(xué)校完成相關(guān)學(xué)生、教師的網(wǎng)上調(diào)研問卷填寫?！?評(píng)課記錄單

怎么樣？▲ 上海市中小學(xué)STEM教育調(diào)研調(diào)研對(duì)象信息本次調(diào)研涉及的區(qū)縣有：黃浦區(qū)、普陀區(qū)、閔行區(qū)、徐匯區(qū)、楊浦區(qū)、靜安區(qū)、浦東新區(qū)、長(zhǎng)寧區(qū)、虹口區(qū)共計(jì)9個(gè)區(qū)縣。本次調(diào)研涉及的學(xué)校有小學(xué)9所、初中9所、高中8所，共計(jì)26所中小學(xué)校，其中民辦學(xué)校占比15.4%，公辦學(xué)校占比84.6%。

▲ 跨越9個(gè)區(qū)縣▲ 穿越3個(gè)學(xué)段 ▲ 兼顧公辦民辦

學(xué)校重視STEM教育通過1131份學(xué)生的網(wǎng)上問卷調(diào)查及62份教師的網(wǎng)上問卷調(diào)查，得到以下基本信息：學(xué)校校長(zhǎng)及教師99%認(rèn)為STEM教育很重要，說明STEM教育被廣泛的認(rèn)可。在相對(duì)重視的前提下，學(xué)校對(duì)開設(shè)這類課程所用的教室也有特別的考量，超過60%的學(xué)校建有創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室或科學(xué)實(shí)驗(yàn)室?！?教室配置拓展課成為主要選擇課時(shí)安排上，64.8%集中在拓展課課時(shí)，16.7%集中在研究型課程課時(shí)，說明拓展課、研究型課程課時(shí)是學(xué)校對(duì)STEM教育課程課時(shí)安排的主流選擇。平均每周STEM教育課時(shí)在2節(jié)課課時(shí)左右，課時(shí)安排上小初高差異不大。大多數(shù)學(xué)校選擇每周在拓展課時(shí)中拿出2課時(shí)，也有些學(xué)校采用1 1模式，即每周一節(jié)拓展課加一節(jié)自然（科學(xué)、勞技）課，整合出2個(gè)課時(shí)，滿足課時(shí)需要。學(xué)習(xí)年段上，在小學(xué)學(xué)段主要集中在小學(xué)二、三年級(jí)，初中主要集中在初中預(yù)備班、初一年段，高中主要集中在高一年段，可以發(fā)現(xiàn)年段設(shè)置集中在各個(gè)學(xué)段的起始階段，考試壓力相對(duì)較輕，小學(xué)一年級(jí)設(shè)置比較少或許與該階段學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)不充分相關(guān)?！?課時(shí)安排▲ 學(xué)習(xí)年段采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)所調(diào)研學(xué)校開設(shè)的STEM教育課程均采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，即圍繞一個(gè)項(xiàng)目主題（完成某一作品或解決某一問題），連續(xù)地通過一系列課時(shí)（4—24課時(shí)不等）來組織教學(xué)。與基礎(chǔ)學(xué)科建立聯(lián)系多數(shù)學(xué)校能夠主動(dòng)將STEM教育課程與基礎(chǔ)學(xué)科建立聯(lián)系，挖掘基礎(chǔ)學(xué)科中可以“跨”的點(diǎn)，作為與STEM教育課程的結(jié)合點(diǎn)，從而在學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的拓展與延伸，使得STEM教育課程有了明確的根基，不再是虛幻的空中樓閣。STEM教育與學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：STEM教育課程學(xué)習(xí)中與科學(xué)、數(shù)學(xué)、勞技三門學(xué)科關(guān)系最密切。STEM教育授課教師來源調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：STEM教育課程授課教師排在前三位的分別是科學(xué)、勞技、物理。說明授課教師與課程內(nèi)容涉及學(xué)科關(guān)聯(lián)的高度一致性，也說明目前試點(diǎn)學(xué)校開設(shè)的STEM教育課程內(nèi)容緊扣基礎(chǔ)學(xué)科?！?STEM教育課程與不同學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián)程度職業(yè)引導(dǎo)成效顯著職業(yè)引導(dǎo)方面，80%以上的學(xué)生對(duì)能對(duì)某些職業(yè)有所了解，超過60%的學(xué)生并對(duì)該職業(yè)產(chǎn)生了一定的興趣，說明STEM教育對(duì)學(xué)生的職業(yè)引導(dǎo)起到正面作用，在關(guān)注職業(yè)領(lǐng)域方面，排在最前面的是電子信息、教育、金融、航天與醫(yī)療?！?職業(yè)引導(dǎo)▲ 敏感主題 優(yōu)質(zhì)課程資源缺乏雖然有大量的有實(shí)力的公司和教育者在做這方面的努力，但是大多數(shù)課程都是簡(jiǎn)單的拷貝國(guó)外的資料，沒有做任何改進(jìn)，不符合本地學(xué)校情況，沒有體現(xiàn)STEM教育真實(shí)問題解決的理念。課程中還存在部分科學(xué)性錯(cuò)誤，導(dǎo)致學(xué)生最終完成的作品不能解決實(shí)際問題。還有課程結(jié)構(gòu)過于固定模式化、課程內(nèi)容過于形式化，刻意將毫無關(guān)聯(lián)的知識(shí)內(nèi)容拼裝式組合進(jìn)課程、配套的輔助工具缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃等等。課堂教學(xué)方式需轉(zhuǎn)型本次調(diào)研的學(xué)校提供的觀摩課中，超過一半的課堂被教師牢牢把控，教師嚴(yán)格控制著課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從板書到問題提出、從學(xué)生實(shí)驗(yàn)到交流展示，完全按照教師的節(jié)奏和意圖步步推進(jìn)。學(xué)生不知道活動(dòng)內(nèi)容的目的和意圖，不知道活動(dòng)與總項(xiàng)目之間關(guān)系，只是被動(dòng)的被老師牽著鼻子走。這樣的課堂顯然不能有效發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，這與STEM教育通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是背道而馳的，所以戴著項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的帽子，穿著應(yīng)試教育教學(xué)方式的里子是不可取的。教師培訓(xùn)缺位首先中國(guó)傳統(tǒng)師范教育有大量的數(shù)學(xué)、科學(xué)方面的老師，但是缺乏工程技術(shù)方面的人才，所以STEM教育的師資培訓(xùn)首先是工程技術(shù)上需要提供系統(tǒng)且專業(yè)的培訓(xùn)。其次STEM教育不同的領(lǐng)域適合不同學(xué)科的教師教學(xué)，這樣可以避免教師專業(yè)基礎(chǔ)的缺失，以醫(yī)療領(lǐng)域、環(huán)境領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域?yàn)槔謩e可以請(qǐng)生命科學(xué)老師、化學(xué)老師、物理老師來授課，但即便如此，在領(lǐng)域內(nèi)相當(dāng)大的知識(shí)覆蓋依然超出學(xué)科教師的專業(yè)范圍，所以需要在不同領(lǐng)域針對(duì)專業(yè)學(xué)科的教師有針對(duì)性的師資培訓(xùn)。第三STEM教育的教學(xué)教法與基礎(chǔ)課程是有一定的區(qū)別的，某種程度上說是更難的，也是教師特別不擅長(zhǎng)的方面，比如相對(duì)開放的課堂、跟著學(xué)生的思路節(jié)奏演繹教學(xué)等等，需要提供課堂教學(xué)教法方面的專業(yè)指導(dǎo)。評(píng)估體系缺失好的評(píng)估系統(tǒng)是教學(xué)質(zhì)量的保證，由于STEM教育并不是簡(jiǎn)單地將科學(xué)與工程組合起來，而是要把學(xué)生學(xué)習(xí)到的零碎的知識(shí)與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過程。所以對(duì)于這種項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，用工程技術(shù)方法來做現(xiàn)實(shí)問題解決的STEM教育評(píng)估體系的開發(fā)是很有挑戰(zhàn)性的。STEM教育評(píng)估體系還需要對(duì)教師的能力進(jìn)行考核。目前的評(píng)價(jià)機(jī)制無論是學(xué)生的成果作品評(píng)價(jià)還是學(xué)生過程性評(píng)價(jià)，都還只是淺嘗即止的初探，對(duì)教師的評(píng)價(jià)也缺乏規(guī)范的體系?！?老師在上“食物與能量”主題課▲ 老師嘗試過程性評(píng)價(jià)

再思考自下而上的歸納本次調(diào)研對(duì)上海市STEM教育實(shí)際情況有了總體的了解，總體看社會(huì)有需要，學(xué)校教師有需求，這與高考綜合改革方案有關(guān)，更與培養(yǎng)創(chuàng)新人才的大環(huán)境相關(guān)，很多人都寄希望跨學(xué)科領(lǐng)域的教育能改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。從這次調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)看，我們看到了個(gè)別學(xué)校的優(yōu)秀課例設(shè)計(jì)，也欣喜的尋覓到課堂教學(xué)中的閃光點(diǎn)，給我們跨學(xué)科領(lǐng)域教育增添了信心。所以我們要不斷自下而上的歸納，提煉來自一線實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，通過不斷的實(shí)踐證明“跨學(xué)科領(lǐng)域教育有利于學(xué)生的發(fā)展”。

自上而下的演繹本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)STEM教育課程、課堂、培訓(xùn)等等問題及復(fù)雜性超出預(yù)期，讓我們對(duì)跨學(xué)科領(lǐng)域教育研究更加有了使命感和責(zé)任感。通過自上而下的演繹指導(dǎo)學(xué)校區(qū)縣的工作，再結(jié)合自下而上的歸納，上下貫通才能將跨學(xué)科領(lǐng)域教育落到實(shí)處。作者：上海市教委教研室

管文川

第四篇：STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式

摘要：

隨著創(chuàng)客日益受到社會(huì)關(guān)注，開展創(chuàng)客教育已成為教育界討論并實(shí)踐的熱點(diǎn)。創(chuàng)客教育不能滑入到在中小學(xué)推廣創(chuàng)造發(fā)明的歧途，而應(yīng)是推進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)融合的STEM教育，在幫助學(xué)生打好扎實(shí)的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，促進(jìn)創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型人才的成長(zhǎng)。本文闡述了STEM教育的跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性、技術(shù)增強(qiáng)性九個(gè)核心理念，介紹了相關(guān)課程、廣域課程兩種跨學(xué)科整合模式，分析了三種跨學(xué)科整合的取向：學(xué)科知識(shí)整合取向、生活經(jīng)驗(yàn)整合取向、學(xué)習(xí)者中心整合取向，并提出了跨學(xué)科整合的項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式。

關(guān)鍵詞：STEM教育；跨學(xué)科整合；課程整合模式；整合性課程；創(chuàng)客教育

李克強(qiáng)總理在2015年政府工作報(bào)告中指出，要推動(dòng)大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新，并親身探訪深圳柴火創(chuàng)客空間，國(guó)務(wù)院辦公廳隨后印發(fā)《關(guān)于發(fā)展眾創(chuàng)空間推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》。隨著“創(chuàng)客”風(fēng)靡全國(guó)，開展創(chuàng)客教育也成為教育工作者熱烈討論的話題。但很多人對(duì)創(chuàng)客教育的理解存在一定誤區(qū)。創(chuàng)客教育不是一味鼓勵(lì)學(xué)生荒廢學(xué)業(yè)、不切實(shí)際地去搞創(chuàng)造發(fā)明、創(chuàng)業(yè)，而是強(qiáng)調(diào)創(chuàng)客的興趣驅(qū)動(dòng)、動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)意創(chuàng)新的核心品質(zhì)，推進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)融合的STEM教育，在幫助學(xué)生打好扎實(shí)的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)之上，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，促進(jìn)創(chuàng)新型、創(chuàng)業(yè)型人才的成長(zhǎng)。

一、STEM教育及其發(fā)展

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育的簡(jiǎn)單疊加，而是要將四門學(xué)科內(nèi)容組合形成有機(jī)整體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。

STEM教育（STEM Education）源于美國(guó)。美國(guó)科學(xué)教育學(xué)者最早于20世紀(jì)50年代提出科學(xué)素養(yǎng)概念，并得到了其他國(guó)家科學(xué)教育學(xué)者的普遍認(rèn)同，認(rèn)為提高國(guó)民的科學(xué)素養(yǎng)是提升國(guó)家綜合實(shí)力的關(guān)鍵。這與20世紀(jì)前半葉科學(xué)的迅猛發(fā)展是分不開的：那時(shí)科學(xué)在公眾心中是萬能的，科學(xué)被認(rèn)為是社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的不竭動(dòng)力。隨著科學(xué)知識(shí)體系的相對(duì)穩(wěn)定，以及技術(shù)和工程給生活帶來的翻天覆地的變化，技術(shù)素養(yǎng)等因此進(jìn)入公眾視野。例如，斯坦福大學(xué)赫德教授1975年指出：“技術(shù)素養(yǎng)與科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)當(dāng)并列成為科學(xué)教學(xué)的主要目標(biāo)”（Hurd，1975）。

到20世紀(jì)90年代，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)首次使用STEM描述涉及一至多門STEM學(xué)科的事件、政策、項(xiàng)目或?qū)嵺`（Byhee，2010）。在此之前，常見的縮寫是SMET，即科學(xué)（Science）、數(shù)學(xué)（Mathematics）、工程（Engineering）和技術(shù)（Technology）。例如，1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)布《本科科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告，首次明確提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”的綱領(lǐng)性建議，SMET因而被視為STEM集成的開端（朱學(xué)彥等，2008）。

2001年后，STEM逐漸取代SMET，成為四門學(xué)科的統(tǒng)稱。在小布什兩屆任期內(nèi)，STEM作為新概念不斷出現(xiàn)在美國(guó)各種改革政策和項(xiàng)目甚至法律中（趙中建，2012）。例如，2007 年8 月，美國(guó)國(guó)會(huì)通過《國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力法》，批準(zhǔn)2008 年到2010 年間為聯(lián)邦層次的STEM 研究和教育計(jì)劃投資433 億美元；同年10 月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)布報(bào)告《國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對(duì)美國(guó)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》，警示美國(guó)時(shí)刻不忘加強(qiáng)對(duì)學(xué)生開展STEM 教育。

奧巴馬總統(tǒng)執(zhí)政之后，對(duì)STEM 教育的重視提升到新的層次。上任初，他便頒布了《美國(guó)振興及投資法案》，將增加財(cái)政投入支持STEM 教育寫進(jìn)法案；第一任期內(nèi)，奧巴馬先后宣布實(shí)施“競(jìng)爭(zhēng)卓越計(jì)劃”“為創(chuàng)新而教計(jì)劃”以及“新科技教育十年計(jì)劃”等，不斷加大對(duì)STEM 教育發(fā)展的關(guān)注度與投入力度，對(duì)確保美國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響；2014年，白宮和美國(guó)教育部提出STEM 國(guó)家人才培育策略，針對(duì)中小學(xué)STEM 教育提出實(shí)現(xiàn)各州STEM 創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作、培訓(xùn)優(yōu)秀STEM 教師、建立STEM 專家教師團(tuán)、資助STEM 重點(diǎn)學(xué)校和增加STEM 科研投入等切實(shí)、具體的規(guī)劃，受到世界的廣泛關(guān)注（楊光富，2014）。

值得注意的是，美國(guó)STEM 教育的推廣不是在政府指導(dǎo)下單純依靠學(xué)校推動(dòng)，而是動(dòng)員了全社會(huì)特別是企業(yè)界的力量。正如奧巴馬總統(tǒng)指出的：“國(guó)家的成功取決于美國(guó)在世界創(chuàng)新中的作用，所有首席執(zhí)行官都應(yīng)該知道公司的未來取決于下一代員工的創(chuàng)新能力，而這又取決于今天我們?cè)趺唇逃龑W(xué)生——尤其是在STEM 方面。我們的成功不能單靠政府的支撐，還要依賴于教師、家長(zhǎng)、企業(yè)、非營(yíng)利機(jī)構(gòu)和更廣泛的社區(qū)等”（Sabochik，2010）。在美國(guó)，蓋茨基金會(huì)和紐約卡內(nèi)基公司支持一百多位企業(yè)CEO創(chuàng)建“變革方程”公益機(jī)構(gòu)。他們通過利用資金、獨(dú)特的資源和影響力試圖（鐘柏昌等，2014）：1）促進(jìn)STEM公益教育事業(yè)；2）激勵(lì)青少年學(xué)習(xí)STEM；3）推動(dòng)基于STEM的教育改革。同樣，英國(guó)為了促進(jìn)企業(yè)職工參與學(xué)校的STEM 教育，僅2009-2010學(xué)年就花費(fèi)約1300萬英鎊專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)（其中，國(guó)家級(jí)機(jī)構(gòu)投入約700萬英鎊；各地相關(guān)機(jī)構(gòu)投入約200萬英鎊；企業(yè)投入約400萬英鎊）（Mann，2012）。從教育目標(biāo)來說，STEM 教育的基本目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)。美國(guó)州長(zhǎng)協(xié)會(huì)（National Governors Association）2007年頒布的“創(chuàng)新美國(guó)：擬定科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)議程（Innovation America：Building a Science，Technology，Engineering and Math Agenda）”共同綱領(lǐng)中指出，在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，只有具備STEM素養(yǎng)的人才能在激烈競(jìng)爭(zhēng)中取得先機(jī)，贏得勝利。他們認(rèn)為，STEM素養(yǎng)是個(gè)體在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域以及相關(guān)交叉領(lǐng)域中運(yùn)用個(gè)人關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行方式的知識(shí)的能力（秦?zé)槦槪?007）。顯而易見，STEM素養(yǎng)包含了科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)又不是四者的簡(jiǎn)單組合：它包含運(yùn)用這四門學(xué)科的相關(guān)能力、把學(xué)習(xí)到的零碎知識(shí)與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變成探究真實(shí)世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的綜合能力。STEM作為一個(gè)有機(jī)整體，有其獨(dú)特的內(nèi)涵與特征。

二、STEM教育的核心特征

STEM教育中四門學(xué)科的教學(xué)必須緊密相連，以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生掌握知識(shí)和技能，并能進(jìn)行靈活遷移應(yīng)用解決真實(shí)世界的問題。融合的STEM教育具備新的核心特征：跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性等。

（一）跨學(xué)科

將知識(shí)按學(xué)科進(jìn)行劃分，對(duì)于科學(xué)研究、深入探究自然現(xiàn)象的奧秘和將知識(shí)劃分為易于教授的模塊有所助益，但并不反映我們生活世界的真實(shí)性和趣味性（Morrison，2009）。因此，分科教學(xué)（如物理、化學(xué)）在科學(xué)、技術(shù)和工程高度發(fā)達(dá)的今天已顯出很大弊端。針對(duì)這一問題，理工科教育出現(xiàn)了取消分科、進(jìn)行整合教育的趨勢(shì)。STEM教育因此應(yīng)運(yùn)而生，跨學(xué)科性是它最重要的核心特征。

美國(guó)學(xué)者艾布特斯（Abts）使用“元學(xué)科”（meta-discipline）描述STEM，即表示它是代表科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科的統(tǒng)整的知識(shí)領(lǐng)域，它們存在于真實(shí)世界中，彼此不可或缺、互相聯(lián)系（Morrison，2006）。跨學(xué)科意味著教育工作者在STEM教育中，不再將重點(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科或者過于關(guān)注學(xué)科界限，而是將重心放在特定問題上，強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限、從多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的教育目標(biāo)。

（二）趣味性

STEM教育在實(shí)施過程中要把多學(xué)科知識(shí)融于有趣、具有挑戰(zhàn)性、與學(xué)生生活相關(guān)的問題中，問題和活動(dòng)的設(shè)計(jì)要能激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，問題的解決要能讓學(xué)生有成就感，因此需有趣味性。STEM教育強(qiáng)調(diào)分享、創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生體驗(yàn)和獲得分享中的快樂感與創(chuàng)造中的成就感。有的項(xiàng)目還把STEM教育內(nèi)容游戲化（將游戲的元素、方法和框架融于教育場(chǎng)景），因?yàn)閷⒒谔剿骱湍繕?biāo)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)嵌入游戲中，有利于發(fā)展學(xué)習(xí)者的團(tuán)隊(duì)技能、教授交叉課程概念和負(fù)責(zé)的科學(xué)內(nèi)容主題，可以得到更多、更理想的教育產(chǎn)出（Johnson et al.，2013）。例如，芬蘭大學(xué)和美國(guó)北伊利諾伊大學(xué)合作成立了Finnish-US，在K-16階段開展基于游戲的STEM教育（見網(wǎng)址：go.nmc.org/fins）。

（三）體驗(yàn)性

STEM教育不僅主張通過自學(xué)或教師講授習(xí)得抽象知識(shí)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，參與學(xué)習(xí)過程。STEM提供了學(xué)生動(dòng)手做的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界問題，創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。因此，STEM教育具有體驗(yàn)性特征，學(xué)生在參與、體驗(yàn)獲得知識(shí)的過程中，不僅獲得結(jié)果性知識(shí)，還習(xí)得蘊(yùn)含在項(xiàng)目問題解決過程中的過程性知識(shí)。這種在參與、體驗(yàn)中習(xí)得知識(shí)的方式對(duì)學(xué)生今后的工作和生活的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展會(huì)產(chǎn)生深刻影響。例如，我國(guó)臺(tái)灣學(xué)者賴恩瑩等利用樂高作為模組教具培養(yǎng)學(xué)生有關(guān)齒輪、力矩等工程概念（Lai，Zhang & Wang，2012）。學(xué)生通過搭建樂高組件測(cè)試相關(guān)原理，不僅可以了解物理概念與知識(shí)，還在工程設(shè)計(jì)體驗(yàn)中感受到這些知識(shí)的重要作用，將抽象的知識(shí)與實(shí)際生活連接起來，很好地體現(xiàn)了STEM教育的體驗(yàn)性特征。

（四）情境性

STEM教育具有情境性特征，它不是教授學(xué)生孤立、抽象的學(xué)科知識(shí)，而強(qiáng)調(diào)把知識(shí)還原于豐富的生活，結(jié)合生活中有趣、挑戰(zhàn)的問題，通過學(xué)生的問題解決完成教學(xué)。STEM教育強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生獲得將知識(shí)進(jìn)行情境化應(yīng)用的能力，同時(shí)能夠理解和辨識(shí)不同情境的知識(shí)表現(xiàn)，即能夠根據(jù)知識(shí)所處背景信息聯(lián)系上下文辨識(shí)問題本質(zhì)并靈活解決問題。STEM教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)是學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)環(huán)境互動(dòng)建構(gòu)的產(chǎn)物，而非來自于外部的灌輸。情境是STEM教育重要而有意義的組成部分，學(xué)習(xí)受具體情境的影響，情境不同，學(xué)習(xí)也不同。只有當(dāng)學(xué)習(xí)鑲嵌在運(yùn)用該知識(shí)的情境之中，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生。教師在設(shè)計(jì)STEM教育項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目的問題一方面要基于真實(shí)的生活情景，另一方面又要蘊(yùn)含著所要教的結(jié)構(gòu)化知識(shí)。這樣，學(xué)生在解決問題的過程中，不僅能獲得知識(shí)，還能獲得知識(shí)的社會(huì)性、情境性及遷移運(yùn)用的能力。情境性問題的解決，可以讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)的生活，獲得社會(huì)性成長(zhǎng)。

（五）協(xié)作性

STEM教育具有協(xié)作性，強(qiáng)調(diào)在群體協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)，進(jìn)行群體性知識(shí)建構(gòu)。STEM教育中的問題往往是真實(shí)的，真實(shí)任務(wù)的解決離不開其他同學(xué)、教師或?qū)＜业暮献?。在完成任?wù)的過程中，學(xué)生需要與他人交流和討論。建構(gòu)主義指出，學(xué)習(xí)環(huán)境的四大要素包括“情境”“協(xié)作”“會(huì)話”和“意義建構(gòu)”（何克抗，1997）。STEM教育的協(xié)作性就是要求學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)要包括“協(xié)作”和“會(huì)話”兩要素：讓學(xué)生以小組為單位，共同搜集和分析學(xué)習(xí)資料、提出和驗(yàn)證假設(shè)、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果；同時(shí)，學(xué)習(xí)者通過會(huì)話商討如何完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。需指出的是，小組學(xué)習(xí)最后的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)以小組成員的共同表現(xiàn)為參考，而不是根據(jù)個(gè)人的表現(xiàn)進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià)。

（六）設(shè)計(jì)性

STEM教育要求學(xué)習(xí)產(chǎn)出環(huán)節(jié)包含設(shè)計(jì)作品，通過設(shè)計(jì)促進(jìn)知識(shí)的融合與遷移運(yùn)用，通過作品外化學(xué)習(xí)的結(jié)果、外顯習(xí)得的知識(shí)和能力。設(shè)計(jì)出創(chuàng)意作品是獲得成就感的重要方式，也是維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、保持學(xué)習(xí)好奇心的重要途徑。因此，設(shè)計(jì)是STEM教育取得成功的關(guān)鍵因素。美國(guó)學(xué)者莫里森認(rèn)為，設(shè)計(jì)是認(rèn)知建構(gòu)的過程，也是學(xué)習(xí)產(chǎn)生的條件（Morrison，2005）。學(xué)生通過設(shè)計(jì)可以更好地理解完成了的工作，從而解決開放性問題。在這個(gè)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、鍛煉能力、提高STEM素養(yǎng)，因此設(shè)計(jì)性是STEM教育的又一核心特征?？茖W(xué)在于認(rèn)識(shí)世界，解釋自然界的客觀規(guī)律，技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用，解決社會(huì)發(fā)展過程中遇到的難題。按照科學(xué)和數(shù)學(xué)的規(guī)律開展設(shè)計(jì)實(shí)踐是科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)與工程整合的重要途徑。

（七）藝術(shù)性

也有人提出STEAM的概念，強(qiáng)調(diào)在STEM中加入“Art”學(xué)科。這個(gè)“A”狹義上指美術(shù)、音樂等，廣義上則包括美術(shù)、音樂、社會(huì)、語言等人文藝術(shù)，實(shí)際代表了STEM強(qiáng)調(diào)的藝術(shù)與人文屬性。STEM教育的藝術(shù)性強(qiáng)調(diào)在自然科學(xué)教學(xué)中增加學(xué)習(xí)者對(duì)人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的關(guān)注與重視，例如在教學(xué)中增加科學(xué)、技術(shù)或工程等相關(guān)發(fā)展歷史，從而激發(fā)學(xué)生興趣、增加學(xué)習(xí)者對(duì)STEM與生活聯(lián)系的理解以及提高學(xué)生對(duì)STEM相關(guān)決策的判斷力；再如，在對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)作品的評(píng)價(jià)中，加入審美維度的評(píng)價(jià)，提高學(xué)生作品的藝術(shù)性和美感。概括來說，STEM教育的藝術(shù)性是以數(shù)學(xué)元素為基礎(chǔ)，從工程和藝術(shù)角度解釋科學(xué)和技術(shù)。

（八）實(shí)證性

實(shí)證性作為科學(xué)的本質(zhì)（Nature of Science）的基本內(nèi)涵之一，是科學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科的重要特征，也是科學(xué)教育中學(xué)習(xí)者需要理解、掌握的重要方面。STEM教育要促進(jìn)學(xué)生按照科學(xué)的原則設(shè)計(jì)作品，基于證據(jù)驗(yàn)證假設(shè)、發(fā)現(xiàn)并得出解決問題的方案；要促進(jìn)學(xué)生在設(shè)計(jì)作品時(shí)，遵循科學(xué)和數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)律，而非思辨或想象，讓嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)實(shí)踐幫助他們認(rèn)識(shí)和理解客觀的科學(xué)規(guī)律?？傊琒TEM教育不僅要注重科學(xué)的實(shí)證性，更強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科情景中通過對(duì)問題或項(xiàng)目的探索，培養(yǎng)學(xué)生向真實(shí)生活遷移的科學(xué)精神和科學(xué)理性。

（九）技術(shù)增強(qiáng)性

STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生要具備一定技術(shù)素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生要了解技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展過程，具備分析新技術(shù)如何影響自己乃至周邊環(huán)境的能力。在教學(xué)中，它要求利用技術(shù)手段激發(fā)和簡(jiǎn)化學(xué)生的創(chuàng)新過程，并通過技術(shù)表現(xiàn)多樣化成果，讓創(chuàng)意得到分享和傳播，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動(dòng)力。STEM教育主張技術(shù)作為認(rèn)知工具，無縫地融入到教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生善于運(yùn)用技術(shù)解決問題的能力，增強(qiáng)個(gè)人駕馭復(fù)雜信息、進(jìn)行復(fù)雜建模與計(jì)算的能力，從而支持深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

三、STEM課程的跨學(xué)科整合模式

在課程方面，STEM教育代表了課程組織方式的重大變革。目前中小學(xué)最廣泛應(yīng)用的課程模式是分科教學(xué)模式，即數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科教師負(fù)責(zé)教授各自科目，很少重視學(xué)科之間的聯(lián)系。然而，要讓學(xué)生為未來的職業(yè)發(fā)展做準(zhǔn)備，他們必須超越學(xué)科的界限進(jìn)行思考。有研究表明，學(xué)習(xí)者接受STEM教育有助于獲得對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)等內(nèi)容更加深入的理解（Frykholm & Glasson，2005）；同時(shí)也有助于培養(yǎng)他們獲得在真實(shí)世界應(yīng)用這些知識(shí)解決問題的能力，因?yàn)檫@些問題從本質(zhì)上就是跨學(xué)科的（Asghar et al.，2012）。因此，STEM教育的課程設(shè)計(jì)應(yīng)該使用“整合的（integrated）課程設(shè)計(jì)模式”，即將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等整合在一起，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和對(duì)學(xué)科之間關(guān)系的關(guān)注（Herschbach，2011）。

（一）跨學(xué)科整合的模式

針對(duì)STEM教育整合的課程設(shè)計(jì)，美國(guó)馬里蘭大學(xué)赫希巴奇（Herschbach，2011）提出兩種最基本的課程模式：相關(guān)課程（the correlated curriculum）模式和廣域課程（the broad fields curriculum）模式。相關(guān)課程模式將各科目仍保留為獨(dú)立學(xué)科，但各科目教學(xué)內(nèi)容的安排注重彼此間的聯(lián)系。例如，上物理課可能需要學(xué)生預(yù)先掌握數(shù)學(xué)概念，數(shù)學(xué)和物理教師要通過溝通，將這兩次課安排在時(shí)間節(jié)點(diǎn)相近且數(shù)學(xué)課教學(xué)排在前面。相關(guān)課程模式與學(xué)校目前的課程模式很相近，但最大的區(qū)別在于前者需要不同學(xué)科之間的教師對(duì)課程安排進(jìn)行詳細(xì)、周密的協(xié)調(diào)和計(jì)劃。

廣域課程模式則取消了學(xué)科間的界限，將所有學(xué)科內(nèi)容整合到新的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。STEM教育的廣域課程模式不再?gòu)?qiáng)調(diào)物理、化學(xué)甚至科學(xué)作為獨(dú)立的學(xué)科存在，而是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等內(nèi)容整合起來，形成結(jié)構(gòu)化的課程結(jié)構(gòu)。赫希巴奇指出，最常用的整合方式是通過活動(dòng)（activities）形成連貫、有組織的課程結(jié)構(gòu)（見圖1）（Herschbach，2011）。例如，教師圍繞建構(gòu)和測(cè)試太陽(yáng)能小車組織課程。在這樣的課堂里，教師通過設(shè)計(jì)太陽(yáng)能小車，將科學(xué)、技術(shù)和工程等STEM學(xué)科相關(guān)知識(shí)均包含在內(nèi)，讓學(xué)生通過活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

總的來說，上述兩種課程整合模式各有優(yōu)劣勢(shì)。相關(guān)課程模式對(duì)教師來說比較熟悉，但需要各學(xué)科教師之間密切協(xié)商與交流；廣域課程模式打破了學(xué)科間的界限，通過活動(dòng)促使學(xué)生在真實(shí)情景中學(xué)習(xí)各學(xué)科的知識(shí)，但如何在打破的學(xué)科之間取得平衡、建立新的課程結(jié)構(gòu)對(duì)一線教師和政策制定者提出了新的挑戰(zhàn)（Herschbach，2011）。

（二）跨學(xué)科整合的基本取向

STEM教育要求四門學(xué)科在教學(xué)過程中必須緊密相連，以整合的教學(xué)方式使得學(xué)生掌握概念和技能，并運(yùn)用技能解決真實(shí)世界中的問題。如何將四門獨(dú)立學(xué)科知識(shí)緊密關(guān)聯(lián)實(shí)現(xiàn)整合，有三種取向： 1.學(xué)科知識(shí)整合取向

分析各學(xué)科最基本的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，找到不同學(xué)科知識(shí)點(diǎn)之間的連接點(diǎn)與整合點(diǎn)，將分散的課程知識(shí)按跨學(xué)科的問題邏輯結(jié)構(gòu)化。將各學(xué)科內(nèi)容改造成以問題為核心的課程組織，通過序列化的問題有機(jī)串接起各學(xué)科知識(shí)，使課程要素形成有機(jī)聯(lián)系和有機(jī)結(jié)構(gòu)。

知識(shí)整合取向模式一般采用基于問題的學(xué)習(xí)模式（problem-based learning），強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)在復(fù)雜、有意義的問題情境中，通過學(xué)生合作解決嵌入于真實(shí)情境中的問題或與真實(shí)世界相關(guān)的問題，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與建構(gòu)，從而習(xí)得隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。它可以使學(xué)生通過體驗(yàn)知識(shí)獲得的過程，促進(jìn)學(xué)生元認(rèn)知能力的發(fā)展，通過應(yīng)用知識(shí)解決問題達(dá)成對(duì)知識(shí)的靈活掌握，并能對(duì)知識(shí)進(jìn)行社會(huì)性、情境性的遷移運(yùn)用。解決問題的目的是為了掌握蘊(yùn)含于問題之中或支持問題解決的知識(shí)，問題是多學(xué)科知識(shí)融合的交叉點(diǎn)與整合點(diǎn)，是觸發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究的觸發(fā)器，是創(chuàng)新學(xué)習(xí)的載體。一般來說，問題解決的過程不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)，具體開展的方式方法也會(huì)多樣化，比如Web Quest網(wǎng)絡(luò)探究、5E教學(xué)法（engage、exploration、explanation、elaboration、evaluation）、研究性學(xué)習(xí)等。

2.生活經(jīng)驗(yàn)整合取向

注重知識(shí)的社會(huì)功能，也就是基于學(xué)習(xí)者的需求，以第三次工業(yè)革命為代表的知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)所必須的知識(shí)與技能為核心整合多學(xué)科知識(shí)，然后以項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施為載體，將學(xué)術(shù)性的學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為可解決實(shí)際問題的生活性知識(shí)。基本做法是從兒童適應(yīng)社會(huì)的角度選擇典型項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，讓學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)和完成項(xiàng)目的過程中，習(xí)得蘊(yùn)含于項(xiàng)目之中的多學(xué)科知識(shí)與技能，或從改造和完善現(xiàn)有社會(huì)的角度，選擇挑戰(zhàn)性項(xiàng)目。

這種課程整合方式強(qiáng)調(diào)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)以及社會(huì)問題解決能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科知識(shí)融合到真實(shí)的社會(huì)性項(xiàng)目中，在項(xiàng)目活動(dòng)中尋找各學(xué)科知識(shí)的整合點(diǎn)。因此，項(xiàng)目的過程分析、活動(dòng)設(shè)計(jì)等社會(huì)分析是核心。

生活經(jīng)驗(yàn)與社會(huì)取向課程整合模式一般采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式（project-based learning），以實(shí)踐性的項(xiàng)目完成為核心，將跨學(xué)科的內(nèi)容、高級(jí)思維能力發(fā)展與真實(shí)生活環(huán)境聯(lián)系起來。項(xiàng)目學(xué)習(xí)一般以開發(fā)最終作品或“人工制品”為出發(fā)點(diǎn)，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生按自己的設(shè)計(jì)思路，采用科學(xué)的方法完成作品設(shè)計(jì)。作品設(shè)計(jì)是項(xiàng)目學(xué)習(xí)貫穿的主線和驅(qū)動(dòng)力，學(xué)生在完成作品的過程中進(jìn)行檢索、討論、演算、設(shè)計(jì)、觀察等學(xué)習(xí)活動(dòng)，并解決一個(gè)或多個(gè)問題，從而獲得知識(shí)和技能。作品制作是這種學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，但更為重要的是學(xué)生在制作作品過程中獲得跨學(xué)科的知識(shí)和技能，并獲得創(chuàng)造性運(yùn)用知識(shí)的社會(huì)性能力。

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)并非只強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的掌握，還側(cè)重對(duì)教材內(nèi)容以外知識(shí)的體驗(yàn)與經(jīng)歷，旨在豐富學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，注重生活經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的增長(zhǎng)。整個(gè)學(xué)習(xí)過程應(yīng)真實(shí)可信，是反映真實(shí)情境和現(xiàn)實(shí)生活的體驗(yàn)性活動(dòng)，體現(xiàn)將學(xué)術(shù)性學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為生活經(jīng)驗(yàn)知識(shí)價(jià)值取向。

3.學(xué)習(xí)者中心整合取向

這種模式不強(qiáng)調(diào)由教師預(yù)設(shè)問題或項(xiàng)目，而由學(xué)習(xí)者個(gè)體或小組調(diào)查、發(fā)現(xiàn)問題。它不僅強(qiáng)調(diào)解決問題能力的培養(yǎng)，還強(qiáng)調(diào)發(fā)現(xiàn)問題的創(chuàng)新能力，是一種依據(jù)學(xué)習(xí)者需求，以學(xué)習(xí)者生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)尋找各學(xué)科整合點(diǎn)的模式。它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者成就感與自我效能感，強(qiáng)調(diào)學(xué)生好奇心與興趣的維護(hù)與保護(hù)，強(qiáng)調(diào)分享、創(chuàng)造的愉快。在理念上，它清晰地體現(xiàn)了教育的人本主義思想。

學(xué)習(xí)者中心取向整合模式采用學(xué)生主導(dǎo)項(xiàng)目的方式，學(xué)生以個(gè)人或小組為單位提出任務(wù)，任務(wù)內(nèi)容需要學(xué)習(xí)并運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)。學(xué)生在項(xiàng)目問題解決過程中，教師發(fā)揮協(xié)調(diào)、指導(dǎo)、檢查、監(jiān)督、計(jì)時(shí)和評(píng)價(jià)作用。其優(yōu)點(diǎn)在于能力較強(qiáng)的學(xué)生可以擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化課堂教學(xué)對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)活動(dòng)的約束，能更好地發(fā)揮個(gè)人能力；缺點(diǎn)在于能力弱的學(xué)生會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)過程中的自由度不適應(yīng)，需要教師更多的指導(dǎo)；同時(shí)由于項(xiàng)目任務(wù)非結(jié)構(gòu)化，所以很難實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生技能最終結(jié)果的全面評(píng)估。

學(xué)習(xí)者中心取向整合模式強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)者可以主動(dòng)介入、研究與發(fā)現(xiàn)的豐富教育環(huán)境，讓學(xué)生在蘊(yùn)含豐富STEM知識(shí)的環(huán)境中進(jìn)行交互、探究與發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造意義、學(xué)習(xí)知識(shí)，在建構(gòu)性的環(huán)境設(shè)計(jì)中尋找蘊(yùn)含STEM知識(shí)的整合點(diǎn)。

4.三種整合取向的共性問題及應(yīng)對(duì)

上述三種課程整合取向代表了課程的知識(shí)屬性、社會(huì)屬性與人本屬性的不同側(cè)面，它們相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充，沒有絕對(duì)的優(yōu)劣，各有適合的領(lǐng)域與對(duì)象，在課程跨學(xué)科整合的實(shí)踐中應(yīng)該配合使用多種取向。不管采用哪種取向的整合模式，將知識(shí)情境化與社會(huì)化都是其優(yōu)勢(shì)，但各學(xué)科原有知識(shí)體系結(jié)構(gòu)的劣構(gòu)化是它們面對(duì)的共性問題，容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)結(jié)構(gòu)的不均衡，可能某些知識(shí)掌握得較好，有些知識(shí)卻沒有觸及（因?yàn)樗鶎W(xué)項(xiàng)目沒有覆蓋）。這種基礎(chǔ)知識(shí)的結(jié)構(gòu)性偏差對(duì)于中小學(xué)生是個(gè)很大的問題。創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力培養(yǎng)的可持續(xù)性，其根源還在于學(xué)習(xí)者有良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)，并能不斷自我完善和發(fā)展?；A(chǔ)教育領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)構(gòu)性缺失，會(huì)給兒童一輩子的成長(zhǎng)帶來障礙。因此，STEM的跨學(xué)科整合，一方面要將分學(xué)科的知識(shí)按問題邏輯或項(xiàng)目邏輯進(jìn)行跨學(xué)科重組，另一方面又要確保設(shè)計(jì)的問題和項(xiàng)目對(duì)所有學(xué)科基礎(chǔ)性知識(shí)結(jié)構(gòu)的全面、均衡的覆蓋。設(shè)計(jì)和實(shí)施STEM跨學(xué)科整合的課程，要在學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性與解決實(shí)際問題/項(xiàng)目中所獲知識(shí)的隨機(jī)性之間保持一定的張力和平衡，基于整體知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)問題，使各問題之間包含的學(xué)習(xí)議題（如專業(yè)概念、原理等）多次地相互鄰接和交叉重疊。

在此過程中，知識(shí)地圖技術(shù)是很好的課程設(shè)計(jì)工具。知識(shí)地圖可以對(duì)課程的核心知識(shí)及其關(guān)系予以可視化展示與管理。設(shè)計(jì)具體學(xué)習(xí)問題或項(xiàng)目時(shí)要對(duì)其涵蓋知識(shí)進(jìn)行分析，并與知識(shí)地圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)所有學(xué)習(xí)項(xiàng)目都與知識(shí)地圖關(guān)聯(lián)時(shí)，通過結(jié)構(gòu)化的知識(shí)地圖，學(xué)生可以清晰地了解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)上學(xué)習(xí)項(xiàng)目覆蓋的頻次與強(qiáng)度，如果某知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性缺失，可以通過定向覆蓋的學(xué)習(xí)問題或項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)。

（三）跨學(xué)科整合的項(xiàng)目設(shè)計(jì)

STEM跨學(xué)科整合最核心、最重要的工作是項(xiàng)目或問題的設(shè)計(jì)，如果沒有良好的結(jié)構(gòu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難、效率不高、挫折感強(qiáng)、學(xué)習(xí)收獲不大等系列問題。

STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)將知識(shí)蘊(yùn)含于情境化的真實(shí)問題中，強(qiáng)調(diào)調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)積極地利用各學(xué)科的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)解決方案，跨越學(xué)科界限提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

STEM教育建立在建構(gòu)主義和認(rèn)知科學(xué)的研究成果之上（Sanders，2009）。布魯因（Bruning，2004）等人指出，STEM教育與認(rèn)知科學(xué)的主張一致：1）學(xué)習(xí)是建構(gòu)而不是接受的過程；2）動(dòng)機(jī)和信念在認(rèn)知過程中至關(guān)重要；3）社會(huì)性互動(dòng)是認(rèn)知發(fā)展的基礎(chǔ)；4）知識(shí)、策略和專門技術(shù)是情境化的。由此可見，STEM教育是一種典型的建構(gòu)主義教學(xué)實(shí)踐：為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)情境，讓他們積極地建構(gòu)知識(shí)，從而強(qiáng)化對(duì)知識(shí)的記憶和促進(jìn)遷移；以小組為單位進(jìn)行活動(dòng)，為知識(shí)的社會(huì)建構(gòu)提供優(yōu)越條件（Sanders，2009）。因此，實(shí)踐STEM教學(xué)模式首先要符合建構(gòu)性學(xué)習(xí)所強(qiáng)調(diào)的探究、發(fā)現(xiàn)、協(xié)助等基本要求。

可以說，STEM教育是一種典型的建構(gòu)主義教學(xué)實(shí)踐，本文參照基于建構(gòu)主義的教學(xué)設(shè)計(jì)模式（余勝泉等，2000）嘗試提出一種STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式（見圖2）。本模式在“教學(xué)分析”的基礎(chǔ)上，以“項(xiàng)目或問題”為核心立足點(diǎn)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成或問題解決過程中的學(xué)習(xí)資源與工具、學(xué)習(xí)活動(dòng)過程、學(xué)習(xí)支架、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)關(guān)注項(xiàng)目完成后，學(xué)生獲得知識(shí)的系統(tǒng)化與結(jié)構(gòu)化遷移，并有相應(yīng)的強(qiáng)化練習(xí)與總結(jié)提升。

1.教學(xué)分析

在教學(xué)設(shè)計(jì)前期，教師需要對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致分析：1）教學(xué)目標(biāo)；2）學(xué)習(xí)者特征；3）跨學(xué)科知識(shí)地圖（學(xué)習(xí)內(nèi)容）。分析教學(xué)目標(biāo)是為了確定學(xué)習(xí)主題，對(duì)課程的三維目標(biāo)做具體描述。分析學(xué)習(xí)者特征是為了確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)適合學(xué)生的能力與知識(shí)水平，對(duì)學(xué)習(xí)者的智力因素和非智力因素進(jìn)行充分分析。STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)要完成真實(shí)情境中的任務(wù)，而要確保任務(wù)中包含教學(xué)目標(biāo)，就需要對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深入分析，明確所需學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容、知識(shí)內(nèi)容間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和知識(shí)內(nèi)容的類型。這可以通過繪制學(xué)習(xí)內(nèi)容的知識(shí)地圖，展示跨學(xué)科知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，為整個(gè)課程知識(shí)均衡覆蓋提供基礎(chǔ)。

2.學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)任務(wù)是整個(gè)STEM教學(xué)設(shè)計(jì)模式的核心和立足點(diǎn)。STEM教學(xué)是基于現(xiàn)實(shí)情境的，需要學(xué)習(xí)者置身于真實(shí)、非良構(gòu)的學(xué)習(xí)任務(wù)中。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程就是解決實(shí)際問題和完成實(shí)際項(xiàng)目的過程，問題或項(xiàng)目構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)的核心，而不像教師講授那樣充當(dāng)概念、原理的例子。學(xué)習(xí)任務(wù)可以是問題或項(xiàng)目：它們均代表連續(xù)性的復(fù)雜問題，并要求學(xué)習(xí)者采取主動(dòng)、建構(gòu)、真實(shí)情境下的學(xué)習(xí)方式。

學(xué)習(xí)任務(wù)一定要放在特定情境中呈現(xiàn)，需要將設(shè)計(jì)的問題在特定情境中具體化。由于教科書中的知識(shí)是對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的抽象和提煉，所以設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情景就要還原知識(shí)的背景，恢復(fù)其原來的生動(dòng)性、豐富性，有時(shí)同一問題在不同情景中（不同的工作環(huán)境、社會(huì)背景）的表現(xiàn)是不同的。STEM教學(xué)要基于前面的教學(xué)分析結(jié)果，對(duì)學(xué)習(xí)情境進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得學(xué)習(xí)問題能夠與真實(shí)學(xué)習(xí)情境相融合，不處于分離或勉強(qiáng)合成的狀態(tài)。

3.工具與資源設(shè)計(jì)

問題解決或項(xiàng)目完成需要學(xué)習(xí)者在大量信息基礎(chǔ)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、意義建構(gòu)，因此設(shè)計(jì)適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境和豐富的學(xué)習(xí)資源與工具是STEM教學(xué)設(shè)計(jì)必不可少的環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)主要包括教學(xué)中需要用到的設(shè)備、器材和各種信息化工具，如目前廣受關(guān)注的3D打印機(jī)、開源電路板等，還需要一些用來支持或指引擴(kuò)充思維過程的認(rèn)知工具，如Scratch可視化程序設(shè)計(jì)工具、概念圖工具、SPSS數(shù)據(jù)分析工具、網(wǎng)絡(luò)溝通工具、三維建模工具等。學(xué)習(xí)資源方面教師需要設(shè)計(jì)：1）了解有關(guān)學(xué)習(xí)問題的詳細(xì)信息和必要的預(yù)備知識(shí)；2）學(xué)生在解決學(xué)習(xí)問題過程中可能需要查閱的信息（為了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)更好地提供指導(dǎo)）；3）強(qiáng)化練習(xí)材料（用于學(xué)習(xí)者在教學(xué)活動(dòng)實(shí)施后進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí)，從而檢測(cè)、鞏固、擴(kuò)展所學(xué)知識(shí)）。

4.學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)

STEM教育重視學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)主體地位的同時(shí)，也不忽視教師的指導(dǎo)作用。STEM教師既需要保持對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的控制、管理、幫助和指導(dǎo)，又需要從課堂主角變?yōu)槟缓髮?dǎo)演，成為學(xué)生意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者。學(xué)生在問題解決過程中，不同學(xué)生所采用的學(xué)習(xí)路徑、遇到的困難也不相同，教師需針對(duì)不同情況給予及時(shí)反饋和幫助，指導(dǎo)學(xué)生開展獨(dú)立探索或協(xié)作，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的主動(dòng)性；學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中，面對(duì)豐富的信息資源易出現(xiàn)學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)目標(biāo)的偏離，對(duì)此教師要在問題解決過程中設(shè)置關(guān)鍵的控制點(diǎn)，規(guī)范學(xué)生學(xué)習(xí)，同時(shí)也有利于學(xué)生反思、深化所學(xué)知識(shí)。因此，針對(duì)學(xué)生問題解決過程中可能遇到的困難，教師提供起支撐、承載、聯(lián)結(jié)等作用的支架，是確保學(xué)生在最臨近發(fā)展區(qū)內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)并解決問題的關(guān)鍵。

在STEM教育項(xiàng)目中，支架可以保證學(xué)生在不能獨(dú)立完成任務(wù)時(shí)獲得成功，提高能力水平以達(dá)到任務(wù)要求，幫助他們認(rèn)識(shí)到潛在發(fā)展空間。支架讓學(xué)生經(jīng)歷一些有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者（如教師）所經(jīng)歷的思維過程，有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)特別是隱性知識(shí)的體悟與理解。學(xué)生通過內(nèi)化支架，可以獲得獨(dú)立完成任務(wù)的技能。支架還可以展示學(xué)習(xí)任務(wù)的真實(shí)情境，讓學(xué)習(xí)者感受、體驗(yàn)和進(jìn)入復(fù)雜的真實(shí)情境。典型的支架包括（閆寒冰，2003）：情境型支架，設(shè)置情境幫助進(jìn)入學(xué)習(xí)；問題型支架，創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)思維；實(shí)驗(yàn)型支架，演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、家庭實(shí)驗(yàn)等；信息型支架，包括教師已有知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)知識(shí)、材料等；知識(shí)型支架，主要是提供評(píng)價(jià)和產(chǎn)生新的經(jīng)驗(yàn)和信息的框架；程序型支架，是指做事的順序；策略型支架，指在不同教學(xué)條件下，為達(dá)到不同教學(xué)效果所采用的手段和謀略；范例型支架指典型事例和范例；訓(xùn)練性支架指通過指導(dǎo)和練習(xí)強(qiáng)化學(xué)生認(rèn)知理解，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

5.學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

學(xué)生是在完成STEM教育項(xiàng)目過程中獲取知識(shí)、認(rèn)識(shí)客觀世界的，不是直接從書本或教師處獲得知識(shí)的，認(rèn)知與學(xué)習(xí)發(fā)生在完成任務(wù)和解決問題的過程中，是通過學(xué)習(xí)活動(dòng)這一中介體完成的。因此，有效的STEM教育項(xiàng)目設(shè)計(jì)，必須以有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)為中介，促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化，只有這樣才能真正提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的發(fā)生。

STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境靈活選擇和設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生通過參與活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。不同教學(xué)模式往往從不同教學(xué)環(huán)節(jié)和程序安排上顯示其特征，每種教學(xué)模式都有其自身相對(duì)固定的活動(dòng)邏輯步驟和每階段應(yīng)完成的教學(xué)任務(wù)。不同活動(dòng)序列組合自然形成不同的教學(xué)模式。

6.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

教學(xué)評(píng)價(jià)包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。為了在教學(xué)活動(dòng)過程中更好地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，教師需要在教學(xué)過程中不斷進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)偏向于使用量表、行為觀察和知識(shí)測(cè)驗(yàn)等形式了解階段性的教學(xué)成果和存在問題，及時(shí)對(duì)教學(xué)實(shí)施方案進(jìn)行修改、完善。總結(jié)性評(píng)價(jià)一般安排在教學(xué)活動(dòng)告一段落后，為檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果是否達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行的評(píng)價(jià)。STEM教學(xué)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問題的能力，比傳統(tǒng)的紙筆測(cè)試更加靈活多樣并關(guān)注學(xué)習(xí)者的真實(shí)能力。例如，它可以對(duì)小組合作完成的作品按事先制定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由教師或小組間進(jìn)行評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)服務(wù)于不同目的，沒有孰輕孰重之分，兩者均起著舉足輕重的作用。

評(píng)價(jià)過程要改變以往單一的評(píng)價(jià)方式，強(qiáng)調(diào)多元評(píng)價(jià)主體、形成性評(píng)價(jià)、面向?qū)W習(xí)過程的評(píng)價(jià)，由學(xué)生本人、同伴、教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的態(tài)度、興趣、參與程度、任務(wù)完成情況以及學(xué)習(xí)過程中形成的作品等進(jìn)行評(píng)估。7.總結(jié)與強(qiáng)化練習(xí)

項(xiàng)目結(jié)束后需要適時(shí)進(jìn)行教學(xué)總結(jié)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者將零散的知識(shí)系統(tǒng)化。STEM教學(xué)關(guān)注現(xiàn)實(shí)問題，著力跨學(xué)科運(yùn)用知識(shí)，因此更需要對(duì)涉及的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，將STEM學(xué)習(xí)的產(chǎn)出從現(xiàn)實(shí)問題解決延伸到抽象的知識(shí)層面，讓學(xué)生形成一定的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)。教學(xué)總結(jié)可以由教師獨(dú)立進(jìn)行，也可以采取教師指導(dǎo)下學(xué)生小組合作匯報(bào)等形式進(jìn)行。

完成教學(xué)總結(jié)后，教師應(yīng)根據(jù)小組評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)結(jié)果，為學(xué)生設(shè)計(jì)一套可供選擇并有針對(duì)性的補(bǔ)充學(xué)習(xí)材料和強(qiáng)化練習(xí)。這類材料和練習(xí)應(yīng)精心挑選，既要反映基本概念、基本原理又能適應(yīng)不同學(xué)生的要求，以便通過強(qiáng)化練習(xí)糾正原有的錯(cuò)誤理解或片面認(rèn)識(shí)，最終達(dá)到符合要求的意義建構(gòu)。

8.項(xiàng)目方案試用與改進(jìn)

項(xiàng)目實(shí)施過程中，一方面要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)施，確保教學(xué)方案的執(zhí)行；另一方面，要根據(jù)現(xiàn)實(shí)教學(xué)條件和形成性評(píng)價(jià)的結(jié)果不斷修訂設(shè)計(jì)方案，保證靈活性。

四、結(jié)語

隨著創(chuàng)客在中國(guó)的火爆，創(chuàng)客教育出現(xiàn)讓人擔(dān)心的大躍進(jìn)現(xiàn)象。不遵循教育規(guī)律，一窩蜂讓學(xué)生學(xué)習(xí)開源電路板、3D打印、機(jī)器人等，過分關(guān)注技術(shù)的炫酷，缺乏科學(xué)的教育設(shè)計(jì)，缺乏基礎(chǔ)性學(xué)科知識(shí)融合注入，使得創(chuàng)客教育變成學(xué)校秀場(chǎng)，出現(xiàn)了泡沫化苗頭。因此，本文追根溯源，對(duì)STEM教育進(jìn)行梳理和研究。

STEM在國(guó)內(nèi)還是個(gè)新興領(lǐng)域，但在國(guó)外已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，并有成熟的研究與實(shí)踐，值得我們借鑒。針對(duì)國(guó)內(nèi)STEM教育尚未形成完整的理論體系和操作性強(qiáng)的模式的現(xiàn)狀，本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究的梳理，總結(jié)了STEM教育的九大核心特征，并對(duì)STEM的課程整合模式和整合取向進(jìn)行分析，然后嘗試提出STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模型，希望能夠引起業(yè)內(nèi)的關(guān)注、批評(píng)和爭(zhēng)鳴，促進(jìn)STEM教育實(shí)踐的健康發(fā)展。

值得指出的是，在STEM跨學(xué)科整合設(shè)計(jì)中，容易出現(xiàn)學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)性缺失的不足，本文提出通過學(xué)科知識(shí)地圖對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行總體規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)的均衡覆蓋。STEM教育在實(shí)施過程中，容易出現(xiàn)偽探究、偽問題解決的狀況，從而導(dǎo)致學(xué)生挫折感強(qiáng)，形不成系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，教師主導(dǎo)地位嚴(yán)重缺失等問題，本文在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中特別強(qiáng)調(diào)了總結(jié)與強(qiáng)化練習(xí)環(huán)節(jié)。這些針對(duì)性的改進(jìn)措施，以及借鑒中國(guó)傳統(tǒng)教育在知識(shí)掌握方面的優(yōu)勢(shì)，可為其他國(guó)家的STEM教育實(shí)施提供參考。

作者簡(jiǎn)介：余勝泉，北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院教授，研究方向：移動(dòng)教育與泛在學(xué)習(xí)、信息技術(shù)與課程整合、區(qū)域性教育信息化、學(xué)習(xí)的平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)等（yqsq@bnu.edu.cn）；胡翔，北京師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院2013級(jí)科學(xué)與技術(shù)教育專業(yè)碩士。

基金項(xiàng)目：教育部高?？萍紤?zhàn)略（教育信息化）研究課題“教育信息化對(duì)教育革命性影響的內(nèi)涵、標(biāo)志和路徑研究”項(xiàng)目。

第五篇：美國(guó)中小學(xué)“創(chuàng)新教育” 之我見

aa 《基礎(chǔ)教育參考》2012年第11期

美國(guó)中小學(xué)“創(chuàng)新教育”之我見

張玉彬 1 張虹2

?

（1福田教研中心，廣東深圳，518048 ；2鹽田區(qū)外國(guó)語學(xué)校，廣東深圳，518083）

[摘要]筆者參觀了美國(guó)新英格蘭地區(qū)的十七所不同性質(zhì)的中小學(xué)校，其尊重個(gè)體的人文環(huán)境，豐富多樣的課程設(shè)制，民主實(shí)踐的課堂教學(xué)，使學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)，為我國(guó)素質(zhì)教育的推進(jìn)和創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)提供了很好的借鑒。

[關(guān)鍵詞] 創(chuàng)新教育；發(fā)散思維；動(dòng)手實(shí)踐；個(gè)性化

美國(guó)是世界上最具有科技創(chuàng)新力的國(guó)家之一，它的教育體制鼓勵(lì)學(xué)生標(biāo)新立異，自由想象、暢所欲言，動(dòng)手實(shí)踐，發(fā)展個(gè)人興趣，這種實(shí)用主義的教育讓學(xué)生具有更強(qiáng)的獨(dú)立意識(shí)和自信心，敢于表達(dá)自己的想法，富有創(chuàng)新精神和能力。筆者在2011年9月—11月，有幸參加了深圳市教師赴美國(guó)布朗大學(xué)學(xué)習(xí)班。在學(xué)習(xí)期間，參觀了羅得島州、麻薩諸塞州、康乃狄格州的十七所不同性質(zhì)的中小學(xué)校。這些學(xué)校辦學(xué)形式靈活，種類繁多，結(jié)構(gòu)也不一樣，但它們都非常重視學(xué)生創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)，而不僅拘泥于對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用。

一、尊重個(gè)體的人文環(huán)境，為個(gè)性的釋放打開枷鎖

在美國(guó)學(xué)校的教學(xué)樓里，沒有令人緊張的標(biāo)語，沒有刺激神經(jīng)的評(píng)比欄，到處是紅紅綠綠的學(xué)生作品，甚至連房頂上都是學(xué)生的手繪作品，這樣的裝飾無拘無束，沒有壓力感。許多學(xué)校還在寬敞的走廊上擺上了沙發(fā)，為學(xué)生和老師提供了舒適而溫馨的休息場(chǎng)地。大多數(shù)學(xué)校對(duì)學(xué)生的著裝沒有要求，許多愛美的學(xué)生穿著時(shí)尚，戴著彰顯個(gè)性的手飾，短褲和吊帶裙隨處可見。筆者在普諾維登斯市 ? [作者簡(jiǎn)介]張玉彬，深圳市福田區(qū)教育局教研中心教研員，廣東省特級(jí)教師。張虹，深圳市鹽田區(qū)外國(guó)語學(xué)校數(shù)學(xué)教師，鹽田區(qū)中青年骨干教師。

aa 最好的公立高中Classical High School，看到很多老師和學(xué)生穿著睡衣，五花八門。校長(zhǎng)Scott Barr博士告訴我們，今天是一個(gè)特殊的日子，“睡衣日”，大家可以標(biāo)新立異，展示自我。不但穿著各式各樣，而且有的抱著枕頭，有的抱著毛茸茸可愛的小公仔，課堂呈現(xiàn)出與平時(shí)不同的風(fēng)景線。他說，學(xué)校里還有很多其它的日子，讓孩子們有所變化，有所想象。筆者感到震驚，美國(guó)教育為了培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力簡(jiǎn)直到了一個(gè)讓人驚嘆的地步。

人文的關(guān)懷就是要重視人，尊重人，關(guān)心人，愛護(hù)人！我們常把“以人為本”掛在口頭，寫在墻上，但在教育教學(xué)實(shí)踐中，我們沒有從學(xué)生的個(gè)體需要出發(fā)，而是從學(xué)校的需要，從家長(zhǎng)的需要出發(fā)。我們要求學(xué)生著裝一致，整齊劃一，甚至要求對(duì)學(xué)生發(fā)型都提出統(tǒng)一的要求。咋一看去。齊刷刷的一片，很壯觀，步調(diào)一致。從著裝統(tǒng)一到思想的高度統(tǒng)一，老師教學(xué)的絕對(duì)權(quán)威，到試題標(biāo)準(zhǔn)答案的神圣不可改動(dòng)。我們讓學(xué)生失去了什么？失去了個(gè)性，失去了思辨能力，失去了打破常規(guī)的想象能力，也失去了創(chuàng)新能力。這種教育理念怎能培養(yǎng)出“獨(dú)立之精神，自由之思想”的科學(xué)大師，人文巨匠？

二、豐富多樣的課程設(shè)制，給學(xué)生以自主選擇的機(jī)會(huì)

在中國(guó)，校內(nèi)課程大都是由學(xué)校、老師安排的，課外學(xué)習(xí)也大多是由家長(zhǎng)安排的，學(xué)生沒有選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的權(quán)利，也無須關(guān)心課程的安排，只要專心學(xué)習(xí)就可以了。而在美國(guó)的中學(xué)采用了和大學(xué)相仿的選課制，即每個(gè)學(xué)生都要根據(jù)自己的興趣與需要選擇課程。由于每一個(gè)人的興趣或者學(xué)習(xí)計(jì)劃都不一樣，每個(gè)人的課程表都是不一樣的。所以每門課都會(huì)有不同的同學(xué)，以至于學(xué)校（中學(xué)）沒有班級(jí)的概念。必修課是必須要選擇的，但必修課中也有可供選擇的模塊，學(xué)生可以根據(jù)自身的特長(zhǎng)和愛好選擇不同取向、不同水平的課程模塊。許多學(xué)校在7～12年級(jí)的課程設(shè)制中，科學(xué)模塊被分成初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)三塊，數(shù)學(xué)模塊被分為運(yùn)算、代數(shù)

一、代數(shù)

二、幾何、統(tǒng)計(jì)、微積分六塊，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)業(yè)水平選擇適合自己難度的學(xué)習(xí)內(nèi)容。對(duì)于同一年級(jí)的學(xué)生，因?yàn)檫x擇的模塊難度不同，也不要求所有的人畢業(yè)時(shí)要達(dá)到同一水平，只要你通過了你所選擇模塊的統(tǒng)考，就可拿到相應(yīng)的學(xué)分。對(duì)于學(xué)優(yōu)生，每個(gè)學(xué)校都開設(shè)與大學(xué)接軌的AP

aa 或IB課程，也就是可以在中學(xué)階段提前取得大學(xué)承認(rèn)的課程學(xué)分，為大學(xué)的專業(yè)性學(xué)習(xí)準(zhǔn)備更充足的時(shí)間。

選修課相對(duì)必修課來說就更加廣泛，各學(xué)校從學(xué)生的興趣出發(fā)，從學(xué)校的特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)置了與眾不同的課程，呈現(xiàn)出多元化和選擇性的特點(diǎn)。例如羅得島州Wheeler school外語課開設(shè)除了AP課程的西班牙語、法語、中文外，還根據(jù)學(xué)生的興趣開設(shè)了日語、韓語、阿拉伯語、俄羅斯語等十門外語課程，對(duì)于個(gè)別能力特別強(qiáng)的學(xué)生還介紹到其他學(xué)?；蚋咝Ｉ险n。被奧巴馬和比爾·蓋次贊賞的The MET學(xué)校沒有普通意義上的必修課程，這個(gè)學(xué)校從學(xué)生的興趣點(diǎn)出發(fā)，對(duì)學(xué)生提出合理建議，根據(jù)興趣選擇相關(guān)課程，也就是說學(xué)生選學(xué)的課程完全由學(xué)生自己的興趣決定，老師的教材教法也是圍繞學(xué)生的興趣建立起來。學(xué)校與社會(huì)有關(guān)單位聯(lián)系，一周有兩天的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)。麻薩諸塞州Hopkinton High School開設(shè)了三十多個(gè)品種的選修課，有計(jì)算機(jī)類、藝術(shù)類、政治宗教類、體育類等。其中藝術(shù)類課程包括：

這種課程設(shè)置充分體現(xiàn)了選擇性，滿足了學(xué)生的個(gè)性化需求，為學(xué)生個(gè)性化發(fā)展留出余地，相對(duì)寬松的時(shí)間安排和自主學(xué)業(yè)水平為學(xué)生個(gè)性、特長(zhǎng)、興趣、愛好的盡情發(fā)揮提供了必要的條件。反思我們國(guó)家的課程是大一統(tǒng)，學(xué)校課程開設(shè)缺乏自己的特色。雖然在1996年全國(guó)第四次教育工作會(huì)議上，已經(jīng)提出了“國(guó)家、地方、校本三級(jí)課程管理”的構(gòu)想，第八次課程改革也把校本課建設(shè)作為課程改革的重點(diǎn)工作。但在學(xué)校實(shí)際工作中，學(xué)校對(duì)國(guó)家課程，特別是中、高考科目課程重視程度很高，但對(duì)于非中、高考科目的國(guó)家課程，對(duì)于校本課程沒有引起足夠的重視，很多學(xué)校管理者還缺乏校本課程開發(fā)意識(shí)。

三、民主實(shí)踐的課堂教學(xué)，使學(xué)生發(fā)散思維得到培養(yǎng) 音樂： 管樂、吉它、合唱、樂隊(duì)、音樂制作 藝

美術(shù)：

繪畫、攝影、動(dòng)漫設(shè)計(jì)、陶藝、手工制作 術(shù)

戲?。?/p>

莎士比亞劇、公共演講、MV社、電影制作

aa 杜威的“以學(xué)生為中心”的課堂教學(xué)理論和喬姆斯基的“先天主義”教育理論對(duì)美國(guó)基礎(chǔ)教育影響很大，在課堂教學(xué)中充分體現(xiàn)對(duì)學(xué)生的尊重。美國(guó)的課堂教學(xué)反對(duì)教師“一言堂”和學(xué)生死記硬背，注重學(xué)生合作討論、探究和動(dòng)手實(shí)踐。對(duì)學(xué)生與眾不同的疑問、見解以及異想天開的設(shè)想，對(duì)學(xué)生挑戰(zhàn)書本、挑戰(zhàn)老師、挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣，老師都表現(xiàn)出極大的耐心、寬容與尊重，并投以贊許的目光和會(huì)心的微笑。對(duì)于學(xué)習(xí)有困難的或者動(dòng)作笨拙的學(xué)生，老師總是給予最大的鼓勵(lì)。民主寬松的課堂教學(xué)氛圍使學(xué)生敢想、敢問、敢說、敢做，思想得到解放，發(fā)散思維得到培養(yǎng)。筆者在康乃狄格州一所私立貴族學(xué)校（Lawrence Academy）遇到了三位來自中國(guó)內(nèi)地的同學(xué)，并和她們進(jìn)行了很好的交流，了解了她們?cè)谶@里的學(xué)習(xí)情況。這幾個(gè)孩子都是在中國(guó)讀完初中后到這里讀高中的，所以對(duì)中美的課堂有個(gè)對(duì)比。筆者詢問她們，美國(guó)的課堂與中國(guó)的課堂最不同的是什么？她們都共同說了一點(diǎn)：在中國(guó)的課堂，教師具有絕對(duì)的權(quán)威。學(xué)生怕老師，不輕易向老師問問題。在美國(guó)課堂，發(fā)言自由，坐姿自由。美國(guó)的老師更象朋友，什么問題都可以問，老師都是熱情地回答。老師鼓勵(lì)學(xué)生把自己的想法說出來。一個(gè)孩子告訴我，她剛來美國(guó)的時(shí)候，很不自信，不敢向老師提問。后來看到美國(guó)同學(xué)提出那么低級(jí)弱智的問題，老師還贊許，所以自己現(xiàn)在也敢經(jīng)常問老師問題了。

直接感知和自己動(dòng)手是在美國(guó)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要教學(xué)方式。每個(gè)學(xué)生都要經(jīng)常做“報(bào)告”，從選題、撰寫到演講，全部是獨(dú)立完成。在我們參觀的一所教會(huì)學(xué)校La Salle Academy里，校方專門安排了十幾位七年級(jí)的孩子與我們交流，孩子們展示著自己親手做的課件，用自信而流暢的語言介紹了他們的學(xué)校，與我們一起分享他們的學(xué)習(xí)生活。在不同的學(xué)校，我們也看到，在化學(xué)課上，學(xué)生用實(shí)驗(yàn)的方法探究化合物中元素的化合價(jià)；在生物課上，孩子們親自栽種番茄苗，給破土而出的小苗定量加水、施肥，做觀察記錄；在藝術(shù)課上，學(xué)生自己制作陶瓷的、紙的、石膏的、木頭的、金屬的等等各種藝術(shù)品，有時(shí)一件作品有許多道工序，要花幾個(gè)星期甚至一個(gè)學(xué)期才能完成；在一節(jié)數(shù)學(xué)課上，為了弄清二次函數(shù)的圖像和性質(zhì)，學(xué)生們也是用幾何畫板在電腦上作圖觀察、分析······老師不會(huì)輕易告訴學(xué)生結(jié)果，而結(jié)果的出現(xiàn)往往要經(jīng)歷學(xué)生的動(dòng)手、觀察、合作、交流、討論之后，才會(huì)浮出水面，這看上去有點(diǎn)浪費(fèi)時(shí)間，但在這個(gè)實(shí)踐過程中，學(xué)生的動(dòng)手能力、研究能力和解決問題的能力都得到了有效地鍛煉和提高。

aa 有些學(xué)校，還會(huì)在每一周內(nèi)安排一種自主活動(dòng)課，在這樣的課上，學(xué)生可以盡情展示自己的興趣和特長(zhǎng)，扮演各種角色了解社會(huì)，參加烹飪課學(xué)習(xí)，做各種手工，或自己上網(wǎng)查找照片、資料，完成自己的研究。所有的成果，都要在定期招開的家長(zhǎng)會(huì)上做出個(gè)人匯報(bào)，在這些課程和活動(dòng)中，全方位地培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、參與、寫作、研究等能力，也讓學(xué)生的各項(xiàng)才能得到了很立體的展示和發(fā)展。

綜上所述，美國(guó)現(xiàn)行的教育模式首先是承認(rèn)個(gè)體差別，尊重個(gè)體差異，其次是最大限度地利用這些個(gè)體差別激勵(lì)個(gè)性的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生廣泛的興趣愛好，利用課堂循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神，利用課外的學(xué)習(xí)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)社會(huì)的了解，這些都為我們素質(zhì)教育的推進(jìn)和創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)提供了很好的借鑒。

第一作者簡(jiǎn)介及聯(lián)系方式：張玉彬，深圳市福田區(qū)教育局教研中心教研員，廣東省特級(jí)教師，電話：0755—82918170，手機(jī)：***，Email:szftzyb@126.com，郵編：518048。