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无论是理论层面还是实践层面,STEM教育对于科学教育工作者都有一定的吸引力,而且也是潜力巨大的市场。如何设计课程、开发案例,以推动科学教育改革?我们需要思考并解决以下四个问题。

1.明确STEM教育的育人本质

有学者认为,美国的STEM教育具有明显的功利性,其研究动力是培养以制造产品并为市场服务的人,其最终目的是提高国家竞争力;教育以“为社会发展服务”为目的,一定有其功利性的一面,但不应忽略人的发展的一面,甚至应将人的发展置于核心位置。笔者认为,STEM教育在育人方面的内涵是将学习放在一定的情境中,让学生在制作产品(作品)的过程中,体会科学、技术、工程、数学之间,相互依赖、相互支撑、相互补充的意义,实现深层次学习和理解性学习;其外延是在活动中带给孩子自信,帮助孩子获得应对未来挑战的技能和信心,学会尊重他人并赢得他人的尊重,实现全面成长。这也是STEM教育与分科课程的本质区别。

2.确保综合课程与分科课程恰当互补

目前,我国在基础教育尤其是中等教育阶段,仍以分科教学为主。STEM教育提倡整合各领域的知识、技能,强调实践探究与工程设计。可以肯定,分科课程在系统、高效学习学科的基础知识和基本方法方面,有不可替代的优势;STEM教育在综合运用知识解决实际问题,提高应对未来社会挑战的能力方面,有显而易见的发展前景。在学校课程中,确保综合课程与分科课程恰当互补,充分发挥各自的优势,是实施STEM教育的前提。

3.兼顾项目的真实性与内容的基础性

在实际教学活动中,设计一个与生活紧密联系的真实项目,不仅涉及多学科的基础知识、基本技能,还需要近现代科学技术的支持;而以分科为主的课程目标,要求学生掌握终身发展和应对社会挑战必备的基本知识和方法,形成基本的科学观念。项目的真实性和知识的基础性形成了一对矛盾,照顾到教学内容的基础性,往往会损失项目的真实性;选择真实的项目(如移动设备信号的发射与接收项目),往往又无法兼顾学习内容的基础性。因此,在项目的真实性与教学内容的基础性之间找到平衡,是实施STEM教育的基础。

4.平衡教学内容的系统性与研究过程的随机性

在STEM项目实施的过程中,研究任何一个真实项目,获取知识、方法的过程往往是随机的,不会按照学科教学进度编排的顺序进行。前述美国高中物理课的案例中,教师也反映其设计项目的初衷是通过不同车的质量不同,研究车的质量和速度变化的关系(即牛顿第二定律);但在完成项目的过程中,学生的关注点非常丰富,有学生研究车的形状与速度变化的关系,有学生研究喷漆问题,还有学生研究动力问题等,解决这些问题涉及物理、化学等学科知识,这些知识也分设在不同的学习阶段中。因此,在学科教学内容的系统性与项目研究中获取知识的随机性之间找到平衡,是实施STEM教育的关键。