從科學(xué)教育走向STEM教育

1、從科學(xué)教育走向STEM教育這是中國(guó)未來(lái)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室獨(dú)家策劃的第一屆中國(guó)STEM教育發(fā)展大會(huì)系列報(bào)導(dǎo)第9篇注：全文長(zhǎng)4000字，閱讀時(shí)間約為8分鐘王志宏西安高新國(guó)際學(xué)校校長(zhǎng)本文整理自王志宏在第一屆中國(guó)教育發(fā)展大會(huì)上的主題報(bào)告，以下為口述實(shí)錄：王志宏：四年之前，基于對(duì)科學(xué)教育的重視，我們學(xué)校從一年級(jí)開(kāi)始便開(kāi)設(shè)了小學(xué)科學(xué)課程。今年教育部明確要求從小學(xué)一年級(jí)開(kāi)始要開(kāi)設(shè)小學(xué)科學(xué)課程，從這個(gè)意義上來(lái)講，我們比國(guó)家的政策預(yù)先開(kāi)始了四年。基于對(duì)STEM育的重視,三年之前，我在學(xué)校組織了一個(gè)專(zhuān)業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)美國(guó)所倡導(dǎo)的STEM教育展開(kāi)了比較系統(tǒng)和深入的研究。近幾年，在和美國(guó)教育者的同行交流過(guò)程當(dāng)中，他們突出說(shuō)的

2、一句話是“STEM教育一定要從小學(xué)開(kāi)始！”在美國(guó)，對(duì)小學(xué)開(kāi)設(shè)STEAMS育的重視程度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中學(xué)。所以，我希望我們中國(guó)的STEM教育一定要從娃娃抓起，從小學(xué)開(kāi)始。經(jīng)過(guò)三年的基礎(chǔ)性研究，從去年的九月份開(kāi)始，我們學(xué)校在一至六年級(jí)將STEMI程納入到了學(xué)校整體的課程體系當(dāng)中。我將從四個(gè)方面介紹我們學(xué)校從開(kāi)展科學(xué)教育到走上STEM育，整個(gè)探索和實(shí)踐的過(guò)程。1體現(xiàn)課程價(jià)值的完整體系我們?cè)谖磥?lái)社會(huì)所面臨的情境以及需要解決的問(wèn)題，一定具有開(kāi)放性、綜合性和復(fù)雜性的特征。面臨這樣一種社會(huì)，我們單靠一方面或者一個(gè)學(xué)科的知識(shí)，實(shí)際上已經(jīng)難以解決問(wèn)題。所以，我們應(yīng)用多角度、多維度、系統(tǒng)性的知識(shí)和能力使我們的學(xué)生形成

3、綜合性的素養(yǎng)。這就要求我們一定要做好學(xué)科內(nèi)整合以及學(xué)科之間的整合，將課程整合與技術(shù)融合，構(gòu)建體現(xiàn)課程價(jià)值的完整體系。這個(gè)理念是我們學(xué)校課程改革的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。結(jié)合對(duì)STEMfe門(mén)課程性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，我們學(xué)校STEMI程以小學(xué)科學(xué)為基準(zhǔn)，以科學(xué)的核心概念為基點(diǎn)，以新型技術(shù)事物的體驗(yàn)和應(yīng)用為基線，開(kāi)展基于實(shí)踐項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的核心目的是形成以grit為首的教育理念，通過(guò)項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，使我們的孩子具備堅(jiān)毅、激情、自制力、樂(lè)觀態(tài)度、感恩精神、社交智力和好奇心?；赟TEMfg整性、創(chuàng)新性和融合性的特點(diǎn)，我們將團(tuán)隊(duì)建設(shè)、課程建設(shè)、空間建設(shè)“三線建設(shè)”并行，形成了STEM課程特點(diǎn)，有四大方面：一個(gè)

4、是全員參與；二是整合課程，包括小學(xué)科學(xué)、信息技術(shù)、綜合實(shí)踐和結(jié)構(gòu)搭建、航模、機(jī)器人等等能夠體現(xiàn)工程及技術(shù)這些維度的課程融合在一起，形成我們整合性的課程。三是體系完整，有必修課、選修課和競(jìng)賽課；四是大小課運(yùn)用上采取的是小課單節(jié)，大課兩節(jié)，這樣課時(shí)的劃分是基于每一個(gè)項(xiàng)目自身的要求，我們靈活的使用課程。團(tuán)隊(duì)建設(shè)我們學(xué)校的團(tuán)隊(duì)組成分成兩個(gè)部分，核心成員是我們的科學(xué)老師，成員除科學(xué)老師之外的所有老師都深入、系統(tǒng)的了解STEM教育的一些理念。從專(zhuān)業(yè)發(fā)展上來(lái)講，我們要求核心成員自學(xué)和互學(xué)，自學(xué)是讓老師精通自己的專(zhuān)業(yè)，互學(xué)就是跨學(xué)科學(xué)習(xí)。因?yàn)镾TEMW程對(duì)老師的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和跨學(xué)科素養(yǎng)的要求非常高，所以必須要這樣

5、學(xué)習(xí)。同時(shí)要開(kāi)展全學(xué)校共同式的教學(xué)和全科式的教學(xué)，讓STEM勺實(shí)踐深入到每一個(gè)老師和每一個(gè)學(xué)生家庭當(dāng)中。另外，組織成員外出學(xué)習(xí)和考察，積極的開(kāi)展校內(nèi)的一些研討課。我們學(xué)校STEM教師核心團(tuán)隊(duì)的成員，有14名專(zhuān)業(yè)的科學(xué)教師。這14個(gè)老師來(lái)自于物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、工程管理，計(jì)算機(jī)科學(xué)、食品工程、人文科學(xué)等各個(gè)專(zhuān)業(yè)，我們STEMt組建的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)際上本身就是跨學(xué)科的，符合育對(duì)教師的綜合性表現(xiàn)。為了加強(qiáng)學(xué)校STEMa育的推進(jìn)，2016年上半年，STE幗際論壇由我校承辦舉行。我們聘請(qǐng)了美國(guó)專(zhuān)家給學(xué)生上STEM課程，同時(shí)我們也聘請(qǐng)到美國(guó)波斯頓麻州大學(xué)教育領(lǐng)導(dǎo)主任、國(guó)際領(lǐng)導(dǎo)研究院的院長(zhǎng)作報(bào)告，給我們系

6、統(tǒng)的講解了美國(guó)的STEM教育的一些經(jīng)驗(yàn)和啟示，同時(shí)我們也邀請(qǐng)到了波士頓藝術(shù)學(xué)校STEM5?驗(yàn)室主任做匯報(bào)。我們還承辦了全國(guó)中小學(xué)生STEM教育研討會(huì)，并被授予了“全國(guó)中小學(xué)STEM教育示范基地”的稱(chēng)號(hào)。此外我們還邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家做“科技與創(chuàng)新教育”的主題報(bào)告、“STEM教育與中小學(xué)改革教育”等主題報(bào)告。開(kāi)展STEMI程以后，學(xué)生都制作了自己的科技作品。另外，我們把我們教師團(tuán)隊(duì)的核心成員派遣到全國(guó)各地組織進(jìn)行學(xué)習(xí)，前往世界機(jī)器人大賽學(xué)習(xí)等等。課程建設(shè)我們學(xué)校STEMI程采取的三級(jí)設(shè)置對(duì)學(xué)生進(jìn)行分級(jí)培養(yǎng)，有必修課、選修課和競(jìng)賽課。必修課整合了小學(xué)科學(xué)課、信息技術(shù)課、綜合實(shí)踐課，融合了工程技術(shù)類(lèi)的課程

7、。選修課按照四個(gè)模塊，開(kāi)設(shè)了八門(mén)課程，四個(gè)模塊是航模、機(jī)器人、創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)、綠色奧秘；八門(mén)課程是綠色創(chuàng)意、robot、偉大的建筑師、scratch魔法、智能樂(lè)園、航模F3、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、航模F1,還有競(jìng)賽課、機(jī)器人等等。我們還開(kāi)了展STEMW討課，比如放飛的風(fēng)箏、探秘太陽(yáng)系、彈球游戲、細(xì)胞模型、揭開(kāi)龐貝古城消失的面紗等。我們采取“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”的方式，把一些國(guó)內(nèi)外知名的專(zhuān)家、教授、請(qǐng)到學(xué)校來(lái)，一是這些教授給我們帶來(lái)了前沿的科技知識(shí)，二是教授們給我們學(xué)生傳遞嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和精神。我們邀請(qǐng)到中國(guó)科學(xué)院、科普宣講團(tuán)的專(zhuān)家徐邦年教授走進(jìn)我校，帶來(lái)“飛向藍(lán)天”的科普講座；邀請(qǐng)荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)創(chuàng)客團(tuán)隊(duì)，帶著他

8、們的純電動(dòng)摩托車(chē)，為我們展示創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和快速充電的尖端科技。還有西安市科學(xué)協(xié)會(huì)工作人員走進(jìn)學(xué)校，開(kāi)展“關(guān)注天宮二號(hào)發(fā)射”體驗(yàn)航模樂(lè)趣進(jìn)校園的活動(dòng)。我們還開(kāi)展了科技、實(shí)踐活動(dòng)，組織我們的孩子“走出去”?？萍忌鐖F(tuán)一行170多名學(xué)生組成高?？茖W(xué)云，到陜西示范大學(xué)，走進(jìn)他們學(xué)校各實(shí)驗(yàn)室和博物館，讓孩子近距離接觸最尖端的科研現(xiàn)場(chǎng)和科研成果。組織學(xué)生到西北瀕危藥材資源開(kāi)發(fā)，國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室去探究學(xué)習(xí)，到西北國(guó)土資源研究中心的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室去參觀和學(xué)習(xí)，到氣象站參觀學(xué)習(xí)等。另外，我們也從我們四千多個(gè)學(xué)生家庭當(dāng)中把在各自專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域、已經(jīng)取得過(guò)相當(dāng)成績(jī)和有一定造詣的學(xué)者請(qǐng)進(jìn)到我們的學(xué)校，開(kāi)展家長(zhǎng)課堂周。有的家長(zhǎng)給孩子們上

9、火山噴發(fā)的課，“創(chuàng)意樂(lè)高”等課程。空間建設(shè)我們學(xué)校的空間建設(shè)分成了兩個(gè)大塊，第一大塊就是功能部室區(qū)區(qū)域，總共11間教室，作為STE瞰驗(yàn)教室，有4間微機(jī)教室、2間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、兩間科學(xué)儀器室，1間科學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室，1間勞技教室，1間科技活動(dòng)教室。第二大塊是STEM課程實(shí)驗(yàn)中心區(qū)，包括功能教室區(qū)、公共閱讀區(qū)，學(xué)生展示區(qū)、專(zhuān)業(yè)加工區(qū)、創(chuàng)意互動(dòng)區(qū)、教師活動(dòng)區(qū)等等。基于我們對(duì)科學(xué)教育的重視，對(duì)STEM育的重視，僅功能室以及STEM教室我們拿出兩千多畝為孩子們從事STEM活動(dòng)提供空間。STEMK驗(yàn)室2發(fā)展學(xué)生思維的科學(xué)途徑我們認(rèn)為，對(duì)學(xué)生的教育一定要從基礎(chǔ)思維能力的培養(yǎng)和綜合思維能力的培養(yǎng)兩方面進(jìn)行結(jié)合。思維

10、在對(duì)學(xué)生整體教育中占重要地位，發(fā)展學(xué)生的思維主要從兩個(gè)方面的結(jié)合進(jìn)行考慮的。學(xué)生的基礎(chǔ)思維能力包括觀察能力、聯(lián)想能力、想象能力、空間認(rèn)知、類(lèi)比推理等；綜合思維能力包括問(wèn)題提出、問(wèn)題解決、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、科學(xué)探究等。例如，結(jié)構(gòu)搭建認(rèn)識(shí)齒輪課，通過(guò)讓孩子組裝機(jī)器人，讓孩子們觀察齒輪的內(nèi)部構(gòu)造，來(lái)固定齒輪，最后使齒輪嚙合，讓孩子體驗(yàn)整個(gè)知識(shí)形成的過(guò)程，讓孩子動(dòng)手、動(dòng)腦，自己解決問(wèn)題。在智能樂(lè)園里，通過(guò)讓學(xué)生結(jié)構(gòu)搭建、路線規(guī)劃、電腦編程、反復(fù)調(diào)試，最終將發(fā)散性思維和集中思維進(jìn)行優(yōu)化。發(fā)散思維可以讓我們的孩子產(chǎn)生更多的想法，集中思維可以讓我們的孩子在眾多的想法當(dāng)中選擇最優(yōu)的一種方法來(lái)執(zhí)行，優(yōu)化孩子的整體思維。

11、3踐行課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提到，小學(xué)科學(xué)是基礎(chǔ)性的課程，也是實(shí)踐性課程以及綜合性的課程，核心目的讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手、動(dòng)腦培養(yǎng)孩子的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力以及批判性的思維。從科學(xué)課程到STEMI程，我們進(jìn)行了整合，如下圖所示：比如STEM課程導(dǎo)體與絕緣體，S為電路基本知識(shí)，T為運(yùn)用規(guī)律解決故障，E為電路連接的設(shè)計(jì)與搭建，M為感知電壓與電流的比例關(guān)系。通過(guò)電子模擬設(shè)備項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生檢測(cè)電路、驗(yàn)證排除、接通電路、安全用電，其核心是讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后討論合作去探究問(wèn)題，最后一直到讓學(xué)生自主的來(lái)解決問(wèn)題。養(yǎng)蠶和植物的繁殖抨插課程，通過(guò)觀察、對(duì)比、記錄和研究，讓學(xué)生深刻的認(rèn)識(shí)，形成自己

12、的完整的一個(gè)知識(shí)體系。在綠色創(chuàng)意中，讓孩子制作種子畫(huà)、葉脈畫(huà)、植物標(biāo)本，將主動(dòng)參與、動(dòng)手動(dòng)腦與證據(jù)結(jié)合。種子畫(huà)STEMa育實(shí)際上是以項(xiàng)目為主線，教師為引領(lǐng)，學(xué)生為主體的一種自主學(xué)習(xí)和探究的一種形式。我們的基本流程是，老師發(fā)布STEM®目，研究課題，最后由學(xué)生合作來(lái)完成，根據(jù)已有知識(shí)、技能與自我創(chuàng)意，利用工具材料，最終建構(gòu)知識(shí)、解決問(wèn)題。4培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要載體核心素養(yǎng)是我們課程改革的風(fēng)向標(biāo)，每一門(mén)課程都擔(dān)負(fù)著核心素養(yǎng)某一個(gè)方面的構(gòu)成，比如數(shù)學(xué)課和科學(xué)課，擔(dān)負(fù)的核心素養(yǎng)的要素是批判性思維和創(chuàng)造性思維，要讓孩子明白知識(shí)從哪里來(lái)，知識(shí)到哪里去，建立回歸生活的學(xué)習(xí)方式。但知識(shí)技能不等于核心素養(yǎng)，已有的知識(shí)技能要在真實(shí)或虛擬的情境中，進(jìn)行知識(shí)遷移、來(lái)解決新的問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生再一次深化認(rèn)識(shí)已有知識(shí)技能，自主建構(gòu)知識(shí)體系的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)所謂的核心素養(yǎng)。例如在關(guān)心天氣課程中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生去研學(xué)、旅游、考察，讓學(xué)生主動(dòng)關(guān)注天氣，了解和認(rèn)識(shí)天氣變化，最終能夠明確天氣現(xiàn)象、認(rèn)識(shí)天氣符號(hào)，并學(xué)會(huì)描述；會(huì)進(jìn)行室外觀察，比如云雖、降水、溫度、風(fēng)等；能夠?qū)W會(huì)專(zhuān)業(yè)測(cè)雖，用溫度計(jì)、寒暑表、風(fēng)向標(biāo)等測(cè)雖；了解一