從科學(xué)教育走向STEM教育學(xué)習(xí)資料

1、從 科 學(xué) 教 育 走 向 STEM教育從科學(xué)教育走向 STEM 教育這是中國未來學(xué)校實(shí)驗(yàn)室獨(dú)家策劃的 第一屆中國 STEM 教育發(fā)展大會系列報(bào)導(dǎo) 第 9 篇 注：全文長 4000 字，閱讀時(shí)間約為 8分鐘王志宏 西安高新國際學(xué)校校長本文整理自王志宏在第一屆中國教育發(fā)展大會上的主題 報(bào)告，以下為口述實(shí)錄：王志宏： 四年之前，基于對科學(xué)教育的重視，我們學(xué)校從一年級開 始便開設(shè)了小學(xué)科學(xué)課程。今年教育部明確要求從小學(xué)一 年級開始要開設(shè)小學(xué)科學(xué)課程，從這個意義上來講，我們 比國家的政策預(yù)先開始了四年。基于對 STEM 教育的重 視，三年之前，我在學(xué)校組織了一個專業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)，對 美國所倡導(dǎo)的 STE

2、M 教育展開了比較系統(tǒng)和深入的研究。 近幾年，在和美國教育者的同行交流過程當(dāng)中，他們突出 說的一句話是“ STEM教育一定要從小學(xué)開始！”在美國，對 小學(xué)開設(shè) STEAM 教育的重視程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中學(xué)。所以，我希望我們中國的 STEM 教育一定要從娃娃抓起，從小學(xué) 開始。 經(jīng)過三年的基礎(chǔ)性研究，從去年的九月份開始，我們學(xué)校 在一至六年級將 STEM 課程納入到了學(xué)校整體的課程體系 當(dāng)中。我將從四個方面介紹我們學(xué)校從開展科學(xué)教育到走 上 STEM 教育，整個探索和實(shí)踐的過程。1體現(xiàn)課程價(jià)值的完整體系 我們在未來社會所面臨的情境以及需要解決的問題，一定 具有開放性、綜合性和復(fù)雜性的特征。面臨這樣一

3、種社 會，我們單靠一方面或者一個學(xué)科的知識，實(shí)際上已經(jīng)難 以解決問題。所以，我們應(yīng)用多角度、多維度、系統(tǒng)性的 知識和能力使我們的學(xué)生形成綜合性的素養(yǎng)。 這就要求我們一定要做好學(xué)科內(nèi)整合以及學(xué)科之間的整 合，將課程整合與技術(shù)融合，構(gòu)建體現(xiàn)課程價(jià)值的完整體 系。這個理念是我們學(xué)校課程改革的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。結(jié)合對 STEM 這門課程性質(zhì)的認(rèn)識，我們學(xué)校 STEM 課程 以小學(xué)科學(xué)為基準(zhǔn)，以科學(xué)的核心概念為基點(diǎn)，以新型技 術(shù)事物的體驗(yàn)和應(yīng)用為基線，開展基于實(shí)踐項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。 開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的核心目的是形成以 grit 為首的教育理念， 通過項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，使我們的孩子具備堅(jiān)毅、激情、自制 力、樂觀態(tài)度、感

4、恩精神、社交智力和好奇心?；?STEM 完整性、創(chuàng)新性和融合性的特點(diǎn)，我們將團(tuán)隊(duì) 建設(shè)、課程建設(shè)、空間建設(shè)“三線建設(shè)”并行，形成了 STEM 課程特點(diǎn)，有四大方面：一個是全員參與；二是整合課 程，包括小學(xué)科學(xué)、信息技術(shù)、綜合實(shí)踐和結(jié)構(gòu)搭建、航 模、機(jī)器人等等能夠體現(xiàn)工程及技術(shù)這些維度的課程融合 在一起，形成我們整合性的課程。三是體系完整，有必修 課、選修課和競賽課；四是大小課運(yùn)用上采取的是小課單 節(jié)，大課兩節(jié)，這樣課時(shí)的劃分是基于每一個項(xiàng)目自身的 要求，我們靈活的使用課程。團(tuán)隊(duì)建設(shè) 我們學(xué)校的團(tuán)隊(duì)組成分成兩個部分，核心成員是我們的科 學(xué)老師，成員除科學(xué)老師之外的所有老師都深入、系統(tǒng)的 了解

5、STEM 教育的一些理念。從專業(yè)發(fā)展上來講，我們要求核心成員自學(xué)和互學(xué)，自學(xué) 是讓老師精通自己的專業(yè)，互學(xué)就是跨學(xué)科學(xué)習(xí)。因?yàn)镾TEM 課程對老師的專業(yè)素養(yǎng)和跨學(xué)科素養(yǎng)的要求非常高， 所以必須要這樣學(xué)習(xí)。同時(shí)要開展全學(xué)校共同式的教學(xué)和 全科式的教學(xué)，讓 STEM 的實(shí)踐深入到每一個老師和每一 個學(xué)生家庭當(dāng)中。另外，組織成員外出學(xué)習(xí)和考察，積極 的開展校內(nèi)的一些研討課。我們學(xué)校 STEM 教師核心團(tuán)隊(duì)的成員，有 14 名專業(yè)的科學(xué) 教師。這 14 個老師來自于物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、工程 管理，計(jì)算機(jī)科學(xué)、食品工程、人文科學(xué)等各個專業(yè)，我 們組建的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)際上本身就是跨學(xué)科的，符合 STEM

6、 教育對教師的綜合性表現(xiàn)。為了加強(qiáng)學(xué)校 STEM 教育的推進(jìn)， 2016 年上半年， STEM 國際論壇由我校承辦舉行。我們聘請了美國專家給學(xué)生上 STEM 課程，同時(shí)我們也聘請到美國波斯頓麻州大學(xué)教育領(lǐng) 導(dǎo)主任、國際領(lǐng)導(dǎo)研究院的院長作報(bào)告，給我們系統(tǒng)的講 解了美國的 STEM 教育的一些經(jīng)驗(yàn)和啟示，同時(shí)我們也邀 請到了波士頓藝術(shù)學(xué)校 STEM 實(shí)驗(yàn)室主任做匯報(bào)。 我們還承辦了全國中小學(xué)生 STEM 教育研討會，并被授予 了“全國中小學(xué) STEM 教育示范基地”的稱號。此外我們還邀 請國內(nèi)外專家做“科技與創(chuàng)新教育”的主題報(bào)告、“ STEM 教育 與中小學(xué)改革教育”等主題報(bào)告。開展 STEM 課

7、程以后，學(xué)生都制作了自己的科技作品。另 外，我們把我們教師團(tuán)隊(duì)的核心成員派遣到全國各地組織 進(jìn)行學(xué)習(xí)，前往世界機(jī)器人大賽學(xué)習(xí)等等。課程建設(shè) 我們學(xué)校 STEM 課程采取的三級設(shè)置對學(xué)生進(jìn)行分級培 養(yǎng)，有必修課、選修課和競賽課。必修課整合了小學(xué)科學(xué) 課、信息技術(shù)課、綜合實(shí)踐課，融合了工程技術(shù)類的課 程。選修課按照四個模塊，開設(shè)了八門課程，四個模塊是 航模、機(jī)器人、創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)、綠色奧秘；八門課程是綠色創(chuàng) 意、robot、偉大的建筑師、scratch魔法、智能樂園、航模 F3、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、航模 F1,還有競賽課、機(jī)器人等等。我們 還開了展 STEM 研討課，比如放飛的風(fēng)箏、探秘太 陽系、彈球游戲、細(xì)胞模

8、型、揭開龐貝古城 消失的面紗等。我們采取“請進(jìn)來”的方式，把一些國內(nèi)外知名的專家、教 授、請到學(xué)校來，一是這些教授給我們帶來了前沿的科技 知識，二是教授們給我們學(xué)生傳遞嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度 和精神。我們邀請到中國科學(xué)院、科普宣講團(tuán)的專家徐邦年教授走 進(jìn)我校，帶來“飛向藍(lán)天”的科普講座；邀請荷蘭埃因霍溫理 工大學(xué)創(chuàng)客團(tuán)隊(duì)，帶著他們的純電動摩托車，為我們展示 創(chuàng)新驅(qū)動和快速充電的尖端科技。還有西安市科學(xué)協(xié)會工 作人員走進(jìn)學(xué)校，開展“關(guān)注天宮二號發(fā)射”體驗(yàn)航模樂趣進(jìn) 校園的活動。我們還開展了科技、實(shí)踐活動，組織我們的孩子“走出去”。 科技社團(tuán)一行 170 多名學(xué)生組成高?？茖W(xué)云，到陜西示范大 學(xué)，走

9、進(jìn)他們學(xué)校各實(shí)驗(yàn)室和博物館，讓孩子近距離接觸 最尖端的科研現(xiàn)場和科研成果。組織學(xué)生到西北瀕危藥材 資源開發(fā)，國家工程實(shí)驗(yàn)室去探究學(xué)習(xí)，到西北國土資源 研究中心的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室去參觀和學(xué)習(xí)，到氣象站參觀學(xué)習(xí) 等。另外，我們也從我們四千多個學(xué)生家庭當(dāng)中把在各自專業(yè) 領(lǐng)域、已經(jīng)取得過相當(dāng)成績和有一定造詣的學(xué)者請進(jìn)到我 們的學(xué)校，開展家長課堂周。有的家長給孩子們上火山噴 發(fā)的課，“創(chuàng)意樂高”等課程?？臻g建設(shè) 我們學(xué)校的空間建設(shè)分成了兩個大塊，第一大塊就是功能 部室區(qū)區(qū)域，總共 11 間教室，作為 STEM 實(shí)驗(yàn)教室，有 4 間微機(jī)教室、 2 間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、兩間科學(xué)儀器室， 1 間科學(xué) 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室， 1 間

10、勞技教室， 1 間科技活動教室。 第二大塊是 STEM 課程實(shí)驗(yàn)中心區(qū)，包括功能教室區(qū)、公 共閱讀區(qū)，學(xué)生展示區(qū)、專業(yè)加工區(qū)、創(chuàng)意互動區(qū)、教師 活動區(qū)等等?；谖覀儗茖W(xué)教育的重視，對 STEM 教育 的重視，僅功能室以及 STEM 教室我們拿出兩千多畝為孩 子們從事 STEM 活動提供空間。STEM 實(shí)驗(yàn)室2 發(fā)展學(xué)生思維的科學(xué)途徑 我們認(rèn)為，對學(xué)生的教育一定要從基礎(chǔ)思維能力的培養(yǎng)和 綜合思維能力的培養(yǎng)兩方面進(jìn)行結(jié)合。思維在對學(xué)生整體教育中占重要地位，發(fā)展學(xué)生的思維主 要從兩個方面的結(jié)合進(jìn)行考慮的。學(xué)生的基礎(chǔ)思維能力包 括觀察能力、聯(lián)想能力、想象能力、空間認(rèn)知、類比推理 等；綜合思維能力包括

11、問題提出、問題解決、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、 科學(xué)探究等。例如，結(jié)構(gòu)搭建認(rèn)識齒輪課，通過讓孩子組裝機(jī) 器人，讓孩子們觀察齒輪的內(nèi)部構(gòu)造，來固定齒輪，最后 使齒輪嚙合，讓孩子體驗(yàn)整個知識形成的過程，讓孩子動 手、動腦，自己解決問題。在智能樂園里，通過讓學(xué)生結(jié)構(gòu)搭建、路線規(guī)劃、電腦編 程、反復(fù)調(diào)試，最終將發(fā)散性思維和集中思維進(jìn)行優(yōu)化。 發(fā)散思維可以讓我們的孩子產(chǎn)生更多的想法，集中思維可 以讓我們的孩子在眾多的想法當(dāng)中選擇最優(yōu)的一種方法來 執(zhí)行，優(yōu)化孩子的整體思維。踐行課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念 小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提到，小學(xué)科學(xué)是基礎(chǔ)性的課程，也 是實(shí)踐性課程以及綜合性的課程，核心目的讓學(xué)生通過動 手、動腦培養(yǎng)孩子的實(shí)際

12、動手能力和創(chuàng)新能力以及批判性 的思維。從科學(xué)課程到 STEM 課程，我們進(jìn)行了整合，如 下圖所示：比如 STEM 課程導(dǎo)體與絕緣體， S 為電路基本知識， T 為運(yùn)用規(guī)律解決故障，E為電路連接的設(shè)計(jì)與搭建，M為感知電壓與電流的比例關(guān)系。通過電子模擬設(shè)備項(xiàng)目式學(xué) 習(xí)，讓學(xué)生檢測電路、驗(yàn)證排除、接通電路、安全用電， 其核心是讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，然后討論合作去探究問題， 最后一直到讓學(xué)生自主的來解決問題。養(yǎng)蠶和植物的繁殖扦插課程，通過觀察、對比、記錄 和研究，讓學(xué)生深刻的認(rèn)識，形成自己的完整的一個知識 體系。在綠色創(chuàng)意中，讓孩子制作種子畫、葉脈畫、植物 標(biāo)本，將主動參與、動手動腦與證據(jù)結(jié)合。種子畫ST

13、EM 教育實(shí)際上是以項(xiàng)目為主線，教師為引領(lǐng)，學(xué)生為主 體的一種自主學(xué)習(xí)和探究的一種形式。我們的基本流程 是，老師發(fā)布 STEM 項(xiàng)目，研究課題，最后由學(xué)生合作來 完成，根據(jù)已有知識、技能與自我創(chuàng)意，利用工具材料， 最終建構(gòu)知識、解決問題。4培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要載體核心素養(yǎng)是我們課程改革的風(fēng)向標(biāo)，每一門課程都擔(dān)負(fù)著 核心素養(yǎng)某一個方面的構(gòu)成，比如數(shù)學(xué)課和科學(xué)課，擔(dān)負(fù) 的核心素養(yǎng)的要素是批判性思維和創(chuàng)造性思維，要讓孩子 明白知識從哪里來，知識到哪里去，建立回歸生活的學(xué)習(xí) 方式。但知識技能不等于核心素養(yǎng)，已有的知識技能要在真實(shí)或 虛擬的情境中，進(jìn)行知識遷移、來解決新的問題，在這個 過程中，學(xué)生再一次深化認(rèn)識已有知識技能，自主建構(gòu)知 識體系的過程，這個過程實(shí)現(xiàn)所謂的核心素養(yǎng)。例如在關(guān)心天氣課程中，通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生去研 學(xué)、旅游、考察，讓學(xué)生主動關(guān)注天氣，了解和認(rèn)識天氣 變化，最終能夠明確天氣現(xiàn)象、認(rèn)識天氣符號，并學(xué)會描 述；會進(jìn)行室外觀察，比如云量、降水、溫度、風(fēng)等；能 夠?qū)W會專業(yè)測量，用溫度計(jì)、寒暑表、風(fēng)向標(biāo)等測量；了