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面对科技人才的缺失问题,开始反思科技人才培养的制度和模式,提出基于科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)教育的跨学科的STEM教育,随着艺术(Art)的商业价值体现.

STEM教育的内涵:指向创新型人才培养

STEM教育关注对科学知识的解释、科学探究的实践以及与工程设计的结合,其目标是整合各领域知识、技能,将知识的学习与师生生活实践结合起来,解决真实世界中的实际问题,培养创新型人才。

在国际上,美国是实施STEM教育的代表,但美国也在摸索中。目前美国已经进行了多项立法来推动STEM教育;联邦及各州政府对STEM教育的实施给予高额经费支持;学术、科学和商业组织纷纷参与调研及实施。美国教育管理部门认为,STEM教育提高了学生的学习兴趣及主动性,表现在学生出勤率提高,辍学率降低,学困生显著减少,学生的成绩有明显提高。目前STEM教育存在问题主要是教师数量严重短缺,课程资源比较缺乏。

在国内,上海市自2014年起依托上海STEM云中心(政府机构)及上海STEM国际科学教育研究中心(民办机构),开发精品课程和优秀课题供学生课外学习,同时引进和借鉴国外一些课程资源,对实验学校的学科教师进行培训及实施试点课程。北京、江苏等省市也陆续开展教师培训试点工作。


笔者仅以2015年教育专家在美国观摩的两节比较有代表性的课为例,阐释STEM教育的内涵。

其中一节是小学四年级的科学课,教学内容是“看云识天气”。首先,教师安排学生分组阅读教材。之后,教师在白板上贴出三张简图,简单介绍自然界中三种不同的云:积云、层云、卷云。随后,她拿出纸板、胶水、棉花等材料,给出了简单的任务单,让学生做出三种云的模型。其中,对学生具有挑战的项目、也是教师安排学生探究的项目是如何立体地呈现层云和卷云。经过努力,孩子们完成了三种云的模型,并按照任务单要求把模型系在木棒上在教室里跑动,欣赏三种云浮在空中的样子。

在大家沉浸在完成任务的欢乐中时,一个学生提出:“老师,我没有看到三种云同时出现在天空中。”教师意识到这个问题的价值,她马上招呼学生安静下来,请他们回忆在天空中见到不同云时的情景。学生的发言既踊跃又生动,有学生回忆户外野餐遇雨时云的样子,有学生回忆在球场上运动时云的样子等。学生边描述,老师边总结如何看云识天气。

另一节是高中物理课,内容是赛车项目由几个步骤组成。首先,学生徒手设计自己喜欢的赛车,并将自己的设计用计算机软件进行处理;然后,学生开始做锯木头、打磨、喷漆等工作,制成赛车模型;接着,学生用自己设计、制造的赛车模型参加比赛;最后,大家一起分析影响赛车运动快慢的因素,学习加速度概念及牛顿运动定律、伯努利方程等物理知识。

从上述两个课例可见,在不同学段,STEM教育的形式有很大差异。在低龄学段,STEM教育追求简单、有趣,注重提高学生的学习兴趣和对语言、文字的理解能力;在高中阶段,STEM教育追求应用、整合教学内容以及作品(产品)的高品质。但无论在哪个学段,STEM教育都希望能够涵盖学习科学知识、运用科学方法及动手操作三个层面。即便是小学四年级的课程,也会有设计的要求(如卷云和层云的模型呈现)。正如美国《新一代科学教育标准》(Next Generation Science Standards)提出,科学教育的目标是能够反映出现实世界中实践和经验的结合。