​中小学STEM教育的发展：现状、问题及建议

　　STEM教育是让学生面对真实情境中的问题，将科学探究、工程设计、数学方法和技术制作有机统一，让学生运用跨学科的知识和方法来解决实际问题，从而获得应用跨学科的知识和方法，提升自身的创新意识和创新能力，以跨学科整合课程促进学生全面发展的一种教育方式。

一、我国中小学STEM教育发展现状

　　从国内来看，国家层面目前还没有出台专门的关于STEM教育的标准和指南，但从2016年起，“STEM”“STEAM”“STEM+教育”等概念表述开始出现在国家、教育行政部门的政策文件中，成为各地开展工作的重要依据。

　　如2016年《教育信息化“十三五”规划》中提出，有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用。

　　2017年《义务教育小学科学课程标准》倡导STEM教育，倡导跨学科学习方式。2018年，教育部颁布《普通高中各学科课程标准（2017年版）》，STEAM、STEM及STEM+教育出现在多个相关学科课程标准中。

　　《高中信息技术课程标准》要求以STEAM教育理念为指导，利用开源硬件开展项目学习，让学生体验研究和创造的乐趣，培养利用信息技术解决问题和创新设计意识和能力。

　　在《高中通用技术课程标准》选择性必修模块中，“技术与创新”模块里的“科技人文融合创新专题”，提到“综合运用科学、技术、工程、艺术、数学、社会（简称“STEAMS”）等学科的知识、方法和技能，以专题学习或项目学习的方式进行问题解决与科技创新”；

　　《高中生物课程标准》要求“注意学科间的联系”，因为“生物学和数学、技术、工程学、信息科学是相互作用，共同发展的”。

　　在国家政策引领和教育实践热潮的推动下，各地纷纷探索出台STEM教育相关的指导文件。

　　如山东省出台全国第一份STEM的省级文件，广东省深圳市、广州市印发了有关课程建设指南与项目式学习的指导性意见，江苏省在全国率先研制STEM课程纲要等。

　　广东省开展了课题学校申报和STEM教师培训工作；许多民间机构也活跃在中国的STEM教育舞台上，以各种不同方式推动了中国STEM教育的发展；不少学校建立了STEM专业教室或创客空间，在课堂教学中推动项目式学习。

二、当前中小学STEM教育发展存在的问题

　　我国STEM教育在短时间内形成了一股教育热潮，在行政推动和市场驱动下，广大中小学校在课程开发、空间建设、教学实施等方面取得了较为丰硕的实践成果，但其也存在项目实施形式化、资源建设硬件化、课程开发零碎化等问题。

　　1．真实性缺失，项目实施形式化

　　STEM项目的核心是真实世界的真实问题，项目实施围绕解决生活中的真实问题来展开。

　　但目前部分学生在进行STEM项目学习时，有真实问题解决需求的问题少，单一技能训练的多；解决别人的问题多，探究自己的问题少。

　　解决的问题里面有固定答案的问题多，开放性的问题少；涉及单一知识的问题多，涉及综合知识的少。

　　由于对生活中的真实问题和需求的研判缺失，也无法获得真实的用户体验的反馈，最后学生往往设计制作出一些没有实际用途、只能用来纸上谈兵的作品，参加名目繁多的竞赛和展示，而未能利用科学原理、工程技术、数学思维、技术工具来解决生活中的真实问题，难以有真正的创意创新创造。

　　2．内涵性缺失，资源建设豪华化

　　STEM教育的开展需要建设“学习空间”以及配置基本的设备、设施和材料。目前的STEN教育有过于注重硬件建设的倾向，一些学校的“学习空间”以配置豪华设备设施为主，学习空间重复建设，STEM教育变成以3D打印、激光切割、机器人为主的堆料运动，未能因地制宜、就地取材进行校内外教育资源的开发、利用。

　　尤成问题的是这些豪华的设备设施，在大多数时间里被锁起来，仅仅在特定的、有限的时间向少数学生开放。

　　这使得广大农村学校、薄弱学校或家庭经济条件欠缺的孩子对STEM教育望而却步，STEM教育的普及性、普惠性程度低。

　　3．系统性缺失，课程开发碎片化

　　目前STEM课程开发存在内容单一、以信息技术学科为主，形式单一、以课程案例为主，来源单一、以教育商业机构为主等问题。

　　特别是由于企业、商业机构的介入，一定程度上使得学校STEM教育成为商家眼中的产业和市场，所谓构建产、学、研融合的新教育生态变成了企业向学校售卖他们开发的课程产品，而少见基于教师的资源、学生的需求、真实的场景和问题的STEM教育资源校本化和系列化开发。

　　除此以外，我国STEM教育还面临很多其他的问题和不足，如缺少国家战略高度的顶层设计、缺少社会联动机制、缺少贯通不同学段的整体设计，缺少标准与评估机制，缺少教师专业发展指南与相应的教师培训，缺少国家级的示范项目等等。

三、发展建议

　　1．加强顶层设计，提升战略地位

　　STEM教育不仅是针对某个学科或某个学段的改革，它更是一个切入点，很可能会对教育领域的综合改革起“牵一发而动全身”的作用，会促进人才培养模式的创新和课程的改革，并对基础教育、职业技术教育、高等教育、继续教育等领域都会产生系统性影响。

　　因此，加强STEM教育，提高人力资源开发水平，是回应经济社会新常态对人才培养诉求的重大改革方向。

　　它对于实现我国建设创新型国家和推进制造业强国都具有非常重要的意义，不能仅仅把STEM教育作为教育内部的一种理念和方法，而必须站在为国家建设培养创新人才的高度来看问题，从产业发展、人才需求、人才培养的角度统筹考虑，整合全社会的资源推动STEM教育的发展。

　　2．落实立德树人，培养STEM素养

　　以立德树人为宗旨，以提高学生综合素质、创新精神、问题解决能力作为着力点，通过实施STEM教育，探索在分科教育的情况下，把知识有机融合，使碎片化知识结构化，让信息变成知识，让知识变成能力。

　　基于现实情境的真实问题、进行项目的跨学科设计以及强调创意物化，使学生通过项目学习，获得亲身参与STEM项目的体验，培养STEM素养。

　　3．进行学科融通，实现迁移拓展

　　STEM教育不是对科学、技术、工程、数学等学科知识的简单叠加，而是通过预设真实情景中的复杂问题，将问题进行项目化设计，使学生了解现实生活中科学、技术、工程、数学的融合情景和结构。

　　因此，资源的开发应该以从学生的真实生活情境出发，从生活情境中发现问题，转化为活动主题，通过考察、探究、建模、设计、制作、调测、优化等方式，使学生掌握开展STEM活动的理性认知和有效方法，并能将理性的认识、科学的方法、技术设计和工程思维向学科学习迁移和拓展。

　　4．注重开放生成，建设课程资源

　　根据STEM教育性质和基本理念，其资源开发应定位为活动型、生成型，突出真实的问题解决情境和问题设计的开放性。

　　遵循学生的认知规律、学习特点，使学生在实践中学、在活动中学，使教育资源的内容和学生的生活、学习密切相关，使资源呈现方式和学生学习活动的开展具有高度的一致性，使教育资源本身成为学生开展STEM活动的资源包、活动指南、自学材料，从而帮助学生养成自主合作探究的学习方式。

　　另外，考虑到STEM教育的特点以及目前缺乏专业、专职教师的现实，资源开发应将活动项目设计与教师的教学设计融合起来，便于教师开展STEM教育，增进教师的课程设计开发实施能力。

四、在STEM教育中，教师要抓住的三个问题

　　1．要解决真实问题

　　STEM教育以解决生活实际问题为出发点，教师在指导过程中，需要经常问问自己：真实世界的问题是什么？

　　以国内比较流行的设计净水器项目为例，如果只是根据常识模糊得出“饮用水需要净化”这一貌似与真实世界相关的缘由，就急于指导学生学习相关知识，并开始行动，其直接结果是：科学学习、设计制作过程有了，但是，由于没有在制作前对工程项目的靶向进行详尽调查和思考，活动过程的价值会大打折扣，后面的评价也可能变得单薄无力。

　　其实，在真实的世界中，由于不同地区的水质不同，或者同一地区饮用水来源不同，例如井水、雨水、河水等，进而造成净化的代价不同。

　　教师应当指导学生从真实世界出发，先弄清楚水源特质，再分工合作，针对不同的情况提出相应的项目方案，最后给出最佳材料性价比。如此，科学知识的学习过程才是应需而发，学生的理解才会更深，掌握才会更牢固。

　　另外，很多老师在指导过程中，容易把STEM项目变成一个“定义优良”的实验室学习项目。很大的原因在于忘记了STEM教育要基于真实问题这一重要特点。如果只是简单制作一个不解决问题的净水器系统，容易让学生失去解决问题的动力，热闹的实验和制作过后，并没有多少STEM素养的真正习得。

　　2．要以学生为中心

　　在传统讲授式课堂上，优秀教师善于鞭策学生，使其思维一直和教师思维在同一个节奏跳跃，学生则是跟着跑的随从，如若一个分心，很可能跟不上老师的步伐，更不要谈及那些没跟着跑的学生。

　　STEM教育强调以学生为中心，首先要激发学生的兴趣，点燃其热情和灵感。有了兴趣，接着给予学生充分的自主探索时间，在教师的引导下，按照设计的路径探索到目标知识。

　　例如，在一堂概率课上，有位老师就设计了这样一个活动。全班同学围成一圈转动一个地球仪软球，每次学生伸出的大拇指可能摁在球上的陆地区域，也可能落在海洋区域。

　　每个学生报出自己每次大拇指的接触区域，教师则在黑板上记录陆地和海洋的接触次数。

　　刚开始的五分钟、十分钟，可能接触陆地的概率大于海洋，二十分钟过去，海洋和陆地的比率逐步稳定在70%和30％左右，活动停止。随后，老师给出权威数据：海洋占全球面积的70％，陆地占30％。

　　由此，老师告诉学生：分析样本量少时，会得出不正确结论；样本量大时，结论在真实数据上下轻微波动。

　　所以，概率是解决什么样的问题？样本如何选取？怎样判定结果接近真实？这些难以描述和理解的概念，通过活动得到了解决。通过自主体验得出的结论也让人印象深刻。

　　3．要注重支撑材料的设计

　　兴趣让学习成功了一大半，但如何让学生动起来的同时，既保证探究的问题开放，又确保不偏离学习主题和目标，是老师们普遍反映的问题。

　　通过对比观察，编者发现，国外的老师特别注意学生学习支撑材料的提供。阅读材料是一方面，更重要的是一些过程性表格、终结性评价表格等详细的支撑材料。

　　例如，国外课堂上测量南瓜的过程，老师提供了一个大南瓜图案，上面布满小格子，每个小格子代表0.5厘米，学生测量后不是填数，而是通过给小格子涂色来完成南瓜的高度表示。

　　反观我们的学案，最后经常设置个大问题：“请你根据5W1H（Who、What、When、Where、Why，How）写出你的设计思路”。

　　老师抱怨学生不爱写，却不曾深究原因。无非是有时问题太大，有时提问太笼统。怎么办？要将活动过程和问题进行分解。

　　自主学习支撑材料的设计是一个重要的教学技能，教师要把握学生的理解水平，也要对目标和途径有非常清楚的认识。