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STEM教育带来课堂结构变革
1978年党的十一届三中全会提出了“改革开放”的方针,极大地推动了中国的发展,也确认了教育和人才对于现代化建设的基础作用.改革开放40年走来,我们在不断地感受和体验祖国各个方面日新月异的变化的同时,对于新时代的人才培养模式与理念也有了重新的思考.传统教育模式对于培养新一代创新型人才稍显不足,此时STEM教育恰好契合了这个需求,逐渐成为当今国际上探索21世纪人才培养的新兴教育理念.教育部新颁布的小学自然科学课标,也把STEM理念融入了小学课堂.
近年来,全球STEM教育的研究如火如荼地进行,笔者分析大量STEM案例后,提炼出STEM教育的八大要素：做中学、基于问题的学习、基于项目的学习、要求合作学习解决问题、科学探究与工具使用、跨学科整合、真实情景下的学习和学习者自主探究建构知识等[1].STEM教育与以往的单科教育有着明显的不同,不仅仅体现在多学科的学习,相较于传统课堂,最大区别在于跨学科的特性以及通过项目学习共同完成知识的建构与技能的习得,与传统典型的知识体系的学习范式有着很大的差异性,而这也给当今一线教师带来了挑战.STEM教师需要具备的基本能力之一就是结合本土课程标准与学科整合,设计与开发具有专题导向的课程.为了应对STEM教育所带来的课堂结构变革,笔者提供以下参考建议.
集结优秀的本土STEM课程案例
目前的STEM课程都是一些研究者结合其当前的条件开发出来的案例,缺乏体系化的课程设计,不像传统学科中有明确的衔接国家课程标准.此外,还有许多中小学使用的 STEM 教材是直接从国外翻译而来,会出现与我国基础教育具体情况不符的情况.国内也涌现出一批积极探索STEM教育本土化的教师,在吸收国外教学经验后开发出适合国内的教学课程,但相比来说,教师在课程实践后没有对其基础理论进行深层次研究与探讨[2,3].因此,在鼓励一线教师积极开发具有地域特色的STEM课程时,教育部门也应加强构建专门的STEM课程案例交流平台,汇聚四面八方的智慧,共同进步[4].
STEM课堂安排
STEM教育作为一种新的教学模式,对教师授课提出更高的要求,在落地时势必与传统的教学方式有所不同.STEM课程一般以工程设计为核心,有意地整合科学、技术、数学等学科的知识,进行有效的跨学科教育[5].国外学者Belland通过元分析发现,目前STEM教育一般以基于项目的学习、基于设计的学习、基于探究的学习为主要学习方式[6].
STEM教育的课程特性也使得活动内容更加丰富、耗费时间更长[7],因此,教师在课堂教学过程中,要有效地管理与分配课堂时间,布置明确、具体的任务并尽量将其制作成任务单[8],使课程进展更加顺利.
STEM学习支架
教师要在STEM活动中适当地为学生提供学习支架,使学生能够更加顺利地完成STEM课程.支架又被称为“脚手架”,包括一对一脚手架、同伴脚手架、基于计算机的脚手架[6].一对一的脚手架是指教师可以在适当的时间为学生提供STEM支架.基于我国人口基数大的国情,学生与教师在人数上相差较大,因此仅仅只有一对一的脚手架还不行,需要同伴脚手架和基于计算机的脚手架来共同配合.同伴脚手架是指在进行STEM项目的过程中,学生通过合作来共同解决问题,在队友或同学需要帮助时给予支持,促进学生进行知识交流和共享的协作学习.基于计算机的脚手架,是指教育者们可以通过计算机的辅助,更好地为学生提供互联网资源支持.国内也将学习支架分为很多种类,最常用的是活动进程型学习支架,支架提供不同学习环节的进程顺序[9].目前国内外对于STEM学习支架的专门研究还不多,国外重实践,国内重理论及设计,需要进一步探究才能将学习支架真正高效地应用到STEM教育实践中[10].
STEM评价方式
目前,STEM教育在评估教师教学、学生学习方面都还需要进一步深度探索.中国的 STEM 教育还处于发展初期,所以相应的标准和评估机制都还没有建立起来,也是目前难以推广之处[3].笔者通过对过去的STEM实证研究进行分析,总结STEM教学的评价大致区分为11种评价方式,主要强调STEM项目学习中过程性与总结性评估并重[11].STEM评价不只是简单地评价学生的产品,而是从不同维度尽可能全面考察,还应让学生参与评价的过程.
信息技术支撑STEM教育
随着技术的不断发展,STEM也在采用不同的技术进行连接.为促进学生自主学习,线上学习成为一种很好的选择方式.网站学习、电脑软件、手机商城也出现了很多的STEM教育软件,特别是美国等西方国家,开发了很多优秀的学习资源,供教师教学、学生学习.在研究STEM与课堂相结合时,对学习技术的理解不能仅局限于某一固定学习平台或学习工具,而更多的是在物理性的课堂环境中,尝试设计并整合不同的学习技术,为STEM中的科学探究提供技术支持[12].换句话说,学习技术与课堂教学的整合,并不是将学习技术简单地“添加”到原有的课堂教学情境中,而是需要有教育理论和学习技术设计上的考虑.
STEM中的师生角色
STEM课程使得学生和教师的角色产生了变化.STEM项目大多数没有具体的评判标准,因此不同的学生在不同的设计中可能会在完全不一样的设计理念、设计形式、设计方式中产出功能相同的作品.学生的作品没有一致性,并不代表学生没有完成任务.学生的“半成品”可能是卡在某个现有的知识点,没能够往下走.或者在实践过程中,学生会提出“天马行空”的问题,甚至难倒教师.因此,教师和学生的角色需要转变,在一个共同探究的氛围中进行学习与知识传递.STEM教师对于STEM教育的有效执行起到关键作用.只有具有跨学科经验与课程开发能力的教师,才能带动并影响课程的变革,因此要进一步加强STEM师资的培训[8,9,13].
STEM教育对培养21世纪具有国际竞争力的创新型人才具有重要意义,近些年国家逐渐重视,并出台一系列政策支持开展STEM课程.目前我国正处在积极探索本土化STEM课程的阶段,教育工作者应将重心放在STEM课程的实施上,开发具有我国特色的STEM课程体系及实践模式.此外,建议开展国家级STEM项目、各地方政府结合当地特色设计STEM项目、教育局结合区域资源的STEM项目,联系政府、高校、企业、社会机构、中小学形成STEM教育生态网络,不仅促进资源共享,也促进学习型社会的形成,共同来推进21世纪人才培养.
参考文献
[1]江丰光. 连接正式与非正式学习的STEM教育——第四届STEM国际教育大会述评[J]. 电化教育研究,2017(2).
[2]石寅霞,乔爱玲. 基于内容分析视角的国内STEM教育研究概况综述[J]. 中国教育技术装备,2017(16).
[3]中国STEM教育白皮书,2017.
[4]詹青龙,许瑞. 国外STEM教育研究的热题表征与进路预判——基于ERIC(2005-2015)的量化考察[J]. 中国电化教育,2016(10).
[5]Fan,S. and K. Yu,How an integrative STEM curriculum can benefit students in engineering designpractices. International Journal of Technology and Design Education,2017. 27(1).
[6]Belland,B.R.,Instructional Scaffolding in STEM Education. 2017.
[7]Moreno,N.P.,et al.,Preparing Students for Middle School Through After-School STEM Activities.Journal of Science Education and Technology,2016. 25(6).
[8]江丰光,吕倩如. STEM教师教学反思日志分析研究[J]. 开放教育研究,2017(3).
[9]李克东,李颖. STEM教育与跨学科课程整合[J]. 教育信息技术,2017(10).
[10]张瑾. STEM+教育中学习支架设计研究[J]. 现代教育技术,2017(10).
[11]江丰光,蔡瑞衡. 国内外STEM教育评估设计的内容分析[J]. 中国电化教育,2017(6).
[12]蔡慧英,顾小清. 设计学习技术支持STEM课堂教学的案例分析研究[J]. 电化教育研究,2016(3).
[13]常咏梅,张雅雅,金仙芝. 基于量化视角的STEM教育现状研究[J]. 中国电化教育,2017(6).
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