当前我国STEM教育存在的问题探究

    谢琪 邵佳靓

    

    

    摘要：STEM教育已成为各国的战略并受到普遍重视，作者结合STEM教育的特征以及国内外的实施情况，指出目前的STEM教育实践在课程的设计、课程的实施以及师资等方面存在的一系列问题，并建议从STEM教育的核心素养的建立、科学的课程体系的开发、评价体系的研发和教学方法的研究四个方面入手来加以解决。

    关键词：STEM教育;问题;对策

    中图分类号：G434? 文献标识码：A? 论文编号：1674-2117（2019）21-0100-04

    ● STEM教育的特征

    STEM代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics），它是培养综合运用STEM知识解决现实问题的能力的教育。

    美国学者Yakman增加了艺术（Arts）学科，提出了steam金字塔结构框架，并总结出跨学科、艺术性、情境性、设计性、团队协作性5个特点。[1]余胜泉和胡翔指出STEM教育中四门学科的教学必须紧密相连，以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移应用于解决真实世界的问题，提出跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性9个特征。[2]

    2017年2月，教育部颁布《义务教育小学科学课程标准》，首次以科学课为依托，提出STEM教育的标准。该标准强调STEM教育的核心是一种跨学科的学习方式。随后，2017年6月发布的《中国STEM教育白皮书》指出，应将STEM教育纳入国家创新型人才培养战略。

    ● STEM教育的实践情况

    1.機器人学习

    欧洲国家及美国采用机器人学习作为STEM学习的项目之一，主要是使用工具包建造和编程机器人[3];美国麻省理工学院在1994年设立了“设计和制造LEGO机器人”课程，终身幼儿园（Lifelong Kindergarten）与乐高公司合作，设计了视觉化程序编辑工具——RCX Code，结合硬件组成了乐高机器人，到2007年又推出Scratch编程软件，学生能够使用积木式编程软件实现对机器人的设计、制作和控制。美国加州项目引路计划（PLTW）开发的STEM课程，要求学生能够设计、构建机器人。[4]Mataric和Koenig等人搭建了适合各个年龄段学生的机器人试验台和编程方法，详细介绍和描述了机器人项目工作簿和试验台，提供项目中机器人的软件、硬件以及材料，为机器人教育工作者提供了参考。[5]美国卡耐基梅隆大学发布了5门机器人课程，以锻炼学生的科学、技术素养。[6]

    我国的机器人教学2000年在北京景山学校率先开展，主要是进行机器人竞赛培训，内容包括了解机器人概况、熟悉机器人硬件、掌握机器人编程、设计并开发机器人项目等。2018年11月，推出了小学到高中的首套人工智能教材，并于2019年在上海投入使用。

    2.外展活动

    一些学校采用了“外展（outreach）活动”开展STEM教育，活动由STEM公司执行，人员是K-12学生及其教师。开展形式有：研究机构（公立或私立）专家的客座课程;工业实验室邀请学生到其工作环境中，展示他们的工作方式，或由业内专家开发作业，由教师执行必须在公司内部解决的真正问题。在荷兰，已经启动了一个“青年和技术网络”（Jet-Net），以便STEM行业与高中合作创建活动，展示高中科学（STEM）如何适用于学生的世界观。2012年，Jet-Net模型也在丹麦推行。在美国，项目引路计划、New Tech高中和pTech项目是整合学校学科和现实世界学科的最大工业合作范例。

    3.3D打印技术的学习

    许多国家和机构正积极探索3D打印技术和STEM教育的融合，以推动技术驱动教学创新。从资助类别来看分为两类：一类是由政府直接拨款主导而发展起来的教育项目，典型的有英国3D打印教育试点工程、澳大利亚3D打印教育推广项目;另一类是政府引导，社会机构、公司资助开发或自行开发的一系列活动或课程，如美国PLTW部分项目、日本DHM项目、Stratasys 3D打印课程等。[7]目前开展的3D打印使用情况分为六个类别：①学生的3D打印学习;②教育者的3D打印培训;③作为教学中的辅助技术;④以学习为目标的工艺成品;⑤创建辅助技术;⑥支持外展活动。[8]

    ● 存在的不足

    尽管国内外对STEM教育已经进行了比较多的探索，但目前国内的STEM教育还存在若干急需要解决的问题。

    1.国内科学的STEM课程设置的欠缺

    STEM教育目前正处于初步发展阶段，教师只知道STEM的含义，却不知道如何整合课程。目前存在三种类型的“STEM课程”：第一种是从国外购买，照搬和翻译国外学校STEM教育的课程资源和设置体系;第二种是由本校的信息技术教师按照自己的经验直接开发，这种形式是国内较为常见的形式，绝大多数是依托Scratch创意编程、Arduino创意电子等进行开发;第三种是公司为了销售硬件的需要开设配套的STEM课程，或者公司委托高校来开发相关设备销售的配套教材，用于社会的培训。由此，课程标准便显得尤为重要，它作为教育者从事教育工作的“指挥棒”，是教师明确课程性质、课程目标及实施建议的参考性文本，是教师进行理念转变的指导性文件。若无课程标准的设定，教师无法真正理解STEM教育，则无法保证教学质量和水平，各学校冠以“STEM教育”的头衔就无法真正达到培养人的目标。

    2.国内STEM教学资源稀缺

    以美国为主的发达国家已进行了较长时间的STEM教学，并产生了较多实用的课堂案例，国内的教师目前大多处于模仿阶段，且迫于学校的课时安排，极少能够抽出超过两节课的时间完成一堂完整的STEM课。目前有陈如平、李佩宁编写的《美国STEM课例设计》一书，其中包含美国中小学课堂中的50个课例，可以供国内的教师学习研究。但仅有此类课例是不够的，真正适合我国的教学设计应该是符合我国学生发展核心素养的，做到立德树人，实践、探索真正符合我国发展的教学案例。