中国香港特区小学STEM教育概述及启示
苏来娣
[摘? ?要]我国香港特区小学的STEM教育主要采取以某一学科主导的跨学科综合学习和以某一专题引领的多学科综合学习两种形式开展。内地小学可借鉴香港特区小学STEM教育的经验，开展以数学、科学、信息技术、综合实践为基础应用学科的跨学科或多学科综合学习，同时融入科技和工程知识，逐步建设促进小学STEM教育全面发展的教育体系。
[关键词]香港;STEM教育;跨学科;多学科;小学
我国香港特别行政区的教育一直注重与全球经济、科技的发展同步，以学生的“全人发展”和“终身学习”为教育目标，致力于学生“九个共通能力”的培养。2015年，香港特区政府在施政报告中提出推动STEM教育，继而开始在香港全面通过STEM教育培养学生的创造力、协作能力和解决问题的能力。
一、香港特区小学的STEM教育
香港特区小学的课程设置有中国语文、英国语文、数学、常识科、艺术和体育，其中常识科包括“个人、社会及人文教育”、科学、科技三个科目。香港特区小学并未设置专门的STEM课程，而是在数学和常识科中渗透STEM教育，强调“以学生为主体”的教学模式和“加强课程知识与生活联系”“综合运用知识和技能解决生活问题”的教学理念。实施STEM教育并不需要每一项教学活动都包含其所强调的科学（Science）、科技（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）等所有元素。所以，香港特区小学的STEM学习模式主要有两种，即以某一学科主导的跨学科综合学习和以某一专题引领的多学科综合学习。
1.以某一学科主导的跨学科综合学习
这种模式强调以数学、科学或科技三个科目中的一个科目作为学习活动的基础，综合其他科目的相关学习内容，丰富基础科目的综合内容和技能运用，可以综合其他科目的一项内容或多项内容（见图1）[1]。以数学科目为主导的跨学科综合学习模式的案例如下。
（1）数学与电脑编程
学习两位数乘法时，学生4人一组，通过micro： bit或者Scratch编程随机产生4个数字，解决掷骰子无法随机产生数字0～9的问题。学生将随机产生的4个数字进行两位数组合与相乘，讨论哪种组合所得的积最小、哪种组合所得的积最大，并进行论证[2]。
（2）数学与科学
学习四则运算时，融入了科学中关于食物与健康的知识，要求计算一日三餐饮食中的钠含量。课程开始，先引入食物安全中心关于饮食习惯的资料，铺垫学习情境;师生讨论养成良好饮食习惯的重要性，认识食盐中的钠;教师示范如何计算一日三餐的钠含量，学生重新安排一日三餐食谱;最后分组讨论计算结果并汇报[3]。
（3）数学与科学、科技
学习速度知识时，教师在课前布置了科技作业——制作一辆橡皮筋动力车。在数学课堂上，师生先讨论速度与时间、距离之间的关系;接着，学生两人一组讨论奔跑和距离不同时比较速度的方法，并使用课前已经制作好的橡皮筋动力车进行测试验证，同时教师提出更多数学问题供学生讨论。最后，学生讨论这一过程中的能量转换和如何改善橡皮筋动力车的构造[4]。
这种以某一学科主导的跨学科综合学习模式比较简单，可在教师擅长的科目中适当融入相应的其他学科知识，教师更容易胜任，并能加强本学科知识的综合性，有利于促进学生综合运用知识和技能解决生活中的实际问题。
2.以某一专题引领的多学科综合学习
这种模式需要识别一个真实而具体的问题，并将解决该问题作为一个学习专题。学生在解决这一问题的过程中，需要先探究问题，引用或学习不同学科领域的相关知识和技能，再综合应用到真实的问题解决中（见图2）[5]。以下列举了一些运用这一学习模式的案例。
（1）复康计划
为了帮助社区独居老年人改善身体无力的情况，学生4人一组负责为他们制定一个复康计划。学生可以通过家访等方法调查了解社区老人的常见问题;通过对调查结果的统计和分析，探讨改善独居老人生活条件的各种思路和方法;选择可行的解决方案，如设计一个智能设备帮助老人控制家中的电器，设计一个警报系统使老人能够紧急求助等。最后，学生需要综合运用科学、科技和数学知识和技能进行实践[6]。
（2）制作摩天大厦模型
制作摩天大厦模型是数学科和常识科的多学科综合课题，含有常识科中手脑并用的科学探究活动、常用材料的特性和应用、依据“设计循环”理念制作产品的相关知识，以及数学科中的探究圓柱、角柱的特性和制作其纸样，分为预备、实施和总结三个阶段[7]。
在预备阶段，学生要识别问题、引入相关学习内容并明确学习目标。学生要思考：人们怎样建成高楼大厦，通过哪些测试可以知道大厦是稳固的（如承载力测试、风力测试），并确定目标：制作一栋又高又稳定、可以通过测试的摩天大厦模型。
在实施阶段，学生要测试不同形状柱体的承载力和不同材料的强度;绘制摩天大厦草图，选择粘合材料，并用砝码测其承载力。这个过程需要同伴讨论和分工合作，记录遇到的问题和解决方案，最后通过“设计循环”改善模型。
总结阶段包括过程小结、观摩分享、反思讨论三个环节。一是学生要对实施过程进行小结，分析实施过程中收集的数据，如指出选择制作大厦模型的材料和柱体形状的依据，整合资料等。二是小组之间互相观摩学习、分享经验，也可以把模型照片和描述模型的资料上传到内部网指定空间。三是小组进行反思讨论，包括在专题学习中的收获、第二次测试后摩天大厦的模型是否有改善及其他小组值得学习之处。
（3）课时安排的三种形式
以某一专题引领的多学科综合学习以多学科课程整合的形式开展，因此相当于新增了一门课程，在课时安排上有三种形式。一是学科间联系。根据专题研习需要引用的学科元素进行课程统一规划，在某段时间掌握相关概念。如第1至9周学习与专题相关的科学领域的知识，第10周学习与专题相关的数学领域的知识，第11至16周学习与专题相关的科技领域的知识，最后两周或三周运用综合知识和技能解决问题、汇报展示。二是学科间协作。在一段时间内同时开展专题研习所涉及的相关学科的概念与技能，通过协作促进不同学科知识与技能的融合。如在第1至8周期间，同时通过科学、科技和数学课程，学习专题研习需要掌握的相关概念，在最后两周进行综合实践、汇报和评估。三是STEM学习周。通过设置专门的STEM学习周，用一周的时间进行某一专题的多学科综合学习和问题的解决，将STEM学科的学习活动综合成一套整体的学习经历[8]。
在小学阶段推动STEM教育的目标主要是提升学生跨学科学习的兴趣，帮助学生在科学、科技和数学领域奠定扎实的知识基础，为初中、高中的STEM教育做好铺垫。而在以某一专题引领的多学科综合学习中，学生不仅要识别问题、引用相关领域知识，还要有开拓创新的精神，學会整合资讯，综合应用知识和技能解决实际问题，因此学生要面对更大的挑战。这种学习模式综合性很强，对教师的要求更高，教师不仅要向学生提出真实且具体的生活问题，还要考虑学生的能力和知识水平，并使自己具备相关学科的专业知识和技能。为此，有些学校成立了多学科综合的STEM小组，以加强不同学科之间的协作，统一规划STEM教育。
二、香港特区推动小学STEM教育的策略
香港特区自2001年开始对学校课程进行改革，改革主题为“学会学习”，倡导将教学模式转变为以学生为中心的探究式学习和电子学习，以帮助学生学会自主学习。在已有改革成就的基础上，香港进行了持续性的深化改革，其中推动STEM教育是课程改革的重点。
1.自上而下推动STEM教育的课程改革
香港特区政府提出推动STEM教育后，香港教育局在对各个学校的领导、教师进行“更新课程及推动STEM教育”问卷调查的基础上，提出了采取整体模式推动STEM教育的六项策略，包括更新科学、科技和数学教育学习领域的课程，丰富学生的学习活动，提供学与教的资源，加强学校和教师的专业发展，加强与社区支持者的合作，以及进行检视和分享良好的示例[9]。
一是STEM教育理念下学科融合的课程内容更新。针对STEM教育发展的要求，香港教育局更新了中小学科学、科技和数学教育领域的课程。小学阶段着重更新了小学常识科的课程，补充了“计算思维—编程教育”的内容。在2017年的《小学常识科课程指引》中，增加了大量多学科综合学习的范例和学习要求，在应用STEM教育的跨学科学习中特别标注了相应的STEM学习元素。如计算思维和编程是可以在不同学习阶段以及不同学科中使用的问题解决方法，通过新增“计算思维—编程教育”内容和相应的学习活动，为学生提供获取和应用计算思维和编程技巧的机会[10]。
二是从学校层面上推动校本STEM课程的发展。香港教育局从学校领导层的培训开始，提升校长和主管课程的中层领导在STEM教育方面的专业能力，促进学校STEM教育的开展、评估和检视。同时，加强对小学数学和常识科教师的STEM技能培训，包括STEM课程规划、教学法、评估和相关专业技能的提升等，具体如学习立体打印技术，参加计算机科学教育工作坊、小学“计算思维—编程教育”工作坊等。香港教育局鼓励学校与学校之间建立实践共同体，分享STEM教育实践经验;同时，加强与STEM相关专业机构的合作，为学校提供技术和资源方面的支持，以帮助学校顺利开展STEM教育。
三是提供全面的学与教的STEM教育资源。STEM教育的开展，不但要更新课程内容和提高教师的STEM专业技能，同时还需要大量的教学资源。香港教育局除了为每所学校提供一笔发展STEM教育的津贴，还会提供相关的教学资源与更新，例如小学常识科中与STEM相关的主题资源、以编程为主题的网络教学资源、推动STEM教育的电视节目、STEM教育主题网站等，以及与创客活动相关的硬件设备使用课程，如3D打印设备、微控制器、激光切割技术等课程。
2.全社会参与和支持STEM教育的发展
香港教育局与不同政府机构、相关STEM专业团体加强联系和合作，通过共同推动不同计划实现社会对STEM教育发展的支持和参与，其中也包括加强与家长组织的联系。例如，通过“创新科技嘉年华”博览会，既可以得到相关STEM专业团体的支持和参与，也可以向家长和学生科普STEM知识;香港各大学举办的STEM活动日，也加强了大学与中小学STEM教育的联系。
三、香港特区小学STEM教育的启示
我国内地的小学课程设置比较细致，除了语文、英语、数学、艺术（美术和音乐）、体育外（与香港特区小学的科目一一对应），还设置了道德与法制、科学、信息技术、综合实践、书法等科目。从我国香港特区小学常识科的课程内容来看，更像是内地小学科目中道德与法制、科学、信息技术和综合实践科目的综合，但内地小学课程中与科技和工程技术相关的内容不足。内地小学可在以下方面借鉴香港特区小学STEM教育的经验。
1.从基于STEM教育理念的跨学科或多学科融合教学开始
可以尝试在STEM教育理念指引下，通过数学、科学、信息技术、综合实践科目开展教学活动，并融入相应的科技、工程技术的内容。
一是开展以某一学科主导的跨学科综合学习。可以将数学、科学、信息技术、综合实践等作为开展STEM教育的基础学科，使用以基础学科为主导的跨学科综合学习模式开展STEM教育。依据基础学科的内容联系生活实际，引入STEM相关学科的学习内容，逐步融入科技、工程技术的知识，使用以学生为中心的探究式学习，提高学生动手、动脑的实践技能，培养学生综合应用知识和技能解决实际问题的能力。
二是从学校层面推动以某一专题引领的多学科综合学习。内地小学的学科比较多，但通常一名教师也会兼任两三个学科的教学。可以利用课程和教师的特点，成立学校STEM教育小组，在教师兼任的多学科教学中，设计多学科综合学习。教师应根据现代科技的发展，结合工程技术知识，选择真实而具体的生活问题情境，根据要解决的问题设计专题，通过专题引领任教学科和STEM相关学科内容的学习。这样，就需要在学期初规划好专题研习的课程内容和教学安排。
2.提高学科教师的STEM专业知识与技能和教学能力
学校STEM教育的发展，需要具有STEM素养的教师。在教学上，不仅要转变教学模式，还要提升学科教师的STEM专业知识和相关技能。全球科技发展迅速，学科教师的知识也要不断更新，保持与现代信息技术、科技和科学知识同步。
一是补充科技和工程方面的知识。香港特区小学的常识科有6大学习内容：健康与生活，人与环境，日常生活中的科学与科技，社会与公民，国民身份认同与中华文化，了解世界与认识资讯年代。其中，“日常生活中的科学与科技”包含了培養学生手脑并用解决实际问题的重要内容，这是我国内地小学课程中较缺乏的。教师可参考香港教育局2017年版的《小学常识科课程指引》中有关科技方面的学习要求，提高自身对物品材料的认识和制作技能，掌握科学探究的一般方法和工程设计的一般流程。教师应及时补充科技和工程方面的知识，紧跟时代的发展，才能更好地开展STEM教育。
二是更新信息技术和创客方面的知识。现代信息技术日新月异，计算思维和编程教育是信息技术学科发展的重要内容。计算思维不仅体现为使用计算机进行运算和处理问题的能力，还体现于日常生活的方方面面。如儿童日常游戏中蕴含的指令、次序、规则和胜负条件等，都包含着计算思维的基本概念。在编程教育方面，教师不仅要学习编程技能，同时要有运用编程解决生活中实际问题的意识和相应的综合课程设计能力。创客教育主要通过信息技术学科开展，也是STEM教育的发展方向之一。教师要及时更新信息技术的专业知识、必要技能以及观念，在根据学生年龄特征开展信息技术教育时，教学重点并不只是让学生掌握编程技能，更重要的是通过课堂实践帮助学生建立解决难题的信心，形成解决实际问题的工程思维。
三是掌握以学生为中心的探究式教学法。以学生为中心的探究式学习是推动STEM教育发展的重要教学模式。以学生为中心，就要了解学生的实际生活经验和学习兴趣，从学生的需要入手选择恰当的问题，注重课程内容与学生实际生活的联系，增加学生的活动探究时间，着重发展学生的同伴合作能力和应用知识技能解决问题的能力。教师可以在自己擅长的学科教学中进行教学实践，有意识地提高课堂中学生自主学习和同伴合作或讨论的时间，加强学科内容与学生实际生活的联系和应用，逐步掌握以学生为中心的探究式教学法。
3.建设小学STEM教育学与教全面发展的教育体系
STEM教育是推动教学深化改革的重要抓手。全面建设小学STEM教育系统，可以从课程改革和课程内容更新入手。例如，可以将道德与法制、综合与实践两门学科合并，增加一门科技与工程学科;或者设置专门的STEM课程，将道德与法治、综合与实践、科学、科技和工程学科作为其内容的五大范畴。同时，建立小学STEM教育发展体系，提供相应的学与教配套教学资源和教学范例，促进学校和教师STEM教育的专业发展。
在《义务教学小学科学课程标准（2017年版）》中，我国首次将STEM教育列入课程标准。2018年5月，中国教育科学研究院发布《中国STEM教师能力等级标准（试行）》，明确了对STEM教师的能力要求。培养具有STEM素养的人才已成为我国教育发展的共识，我国香港特区小学开展STEM教育的经验值得借鉴。
参考文献
[1][5][9]香港教育局.推动STEM教育——发挥创意潜能报告（2016）[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/renewal/STEM_Education_Report_ Chi_20170303.pdf.
[2]香港教育局.小学数学STEM教学活动示例——利用编程辅助乘法的学习[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/kla/ma/res/STEM%20example_pri_Multiplication_chi.pdf.
[3]香港教育局.小学数学STEM教学活动示例——健康饮食：食盐的摄取量.[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/kla/ma/res/STEM%20example_pri_healthy_diet_chi_r.pdf.
[4]香港教育局.小学数学STEM教学活动示例——橡皮筋动力车.[EB/OL].[2020-02-13].https：//www.edb.gov.hk/attachment/tc/curriculum-development/kla/ma/res/example_Pri_1_rubber_chi.pdf.
[6][8]香港教育局课程发展议会.科技教育学习领域课程指引（小一至中六）[Z].香港：香港教育局课程发展议会，2017.
[7]香港教育局课程发展议会.小学常识科课程指引[Z].香港：香港教育局课程发展议会，2017：108-109.
[10]香港教育局课程发展议会.计算思维-编程教育小学课程补充文件[Z].香港：香港教育局课程发展议会，2017：4.
（责任编辑? ?郭向和）
