踐行STEM教育理念 培養(yǎng)綜合創(chuàng)新人才

【摘要】STEM是一種典型的采用跨學(xué)科學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教育理念。本文結(jié)合一線教師所面臨的問題，從STEM教育目標(biāo)、教育關(guān)系、教育環(huán)境、教育形態(tài)和教育行動幾個維度進(jìn)行分析?！娟P(guān)鍵詞】STEM；PBL；國家課程；綜合素養(yǎng)聚焦一個問題：培養(yǎng)什么樣的人任何一種教育理念或教育形態(tài)，最終都落腳在“人的培養(yǎng)”，STEM教育也不例外。STEM教育具有跨學(xué)科性、問題探索性、知識生成性和創(chuàng)新包容性等特性，順應(yīng)了我國教育改革方向，不僅回應(yīng)了中國經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型對人才培養(yǎng)的嶄新訴求，同時也是建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、教育強國、數(shù)字中國的發(fā)展途徑。1.STEM教育關(guān)注學(xué)生現(xiàn)實世界問題解決能力的培養(yǎng)STEM教育打破學(xué)科的界限，實現(xiàn)課程目標(biāo)走向綜合化，課程內(nèi)容走向?qū)嵺`化，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了有力“抓手”。STEM教育以改造客觀世界、解決實質(zhì)問題為本質(zhì)屬性，通過大單元設(shè)計和多學(xué)科融合，橫向以真實問題情境促進(jìn)建立學(xué)生不同學(xué)科知識、技能和態(tài)度的關(guān)聯(lián)，縱向依賴學(xué)生個體認(rèn)知和思維的發(fā)展，在不同的學(xué)段凸顯真實問題的多層級、多角度、多樣化的解決思路，實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的螺旋式提升。2.STEM教育注重學(xué)生跨學(xué)科能力的培養(yǎng)STEM作為一個整體概念，并非是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四者的簡單疊加，而是強調(diào)通過對各類素養(yǎng)的整合，培養(yǎng)學(xué)生融會貫通的跨學(xué)科能力。隨著STEM教育實踐的開展，其內(nèi)涵也有所擴(kuò)展，如藝術(shù)領(lǐng)域知識的加入（STEAM），或者“STEM+”“STEMx”等教育模式的出現(xiàn)，其本質(zhì)是通過現(xiàn)實世界問題，使學(xué)生能夠從系統(tǒng)的視角找到各學(xué)科知識的交叉點，統(tǒng)籌建立學(xué)科知識之間的聯(lián)系，完成分析、計劃、解決、評價和反思的問題解決過程，強調(diào)學(xué)生對于學(xué)科知識的理解、整合和應(yīng)用。3.STEM教育致力學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”是STEM教育發(fā)揮獨特育人價值的重要體現(xiàn)。在教育實踐中，通過引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“問題界定、方案設(shè)計、工具研發(fā)（選擇）、實施驗證、優(yōu)化迭代”等解決問題全過程，進(jìn)而在過程中喚醒學(xué)生的真實生活經(jīng)驗，建立學(xué)科知識和真實世界問題的關(guān)聯(lián)，在過程中迭代生成創(chuàng)造性的解決方案，依據(jù)真實的問題情境評價和修正解決方案，鼓勵創(chuàng)新并包容多樣化的解決方案，以創(chuàng)新發(fā)明促進(jìn)知識的逐步深化和有效整合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。理清兩個關(guān)系：STEM教育與項目式學(xué)習(xí)的關(guān)系、STEM教育與日常教學(xué)的關(guān)系STEM的學(xué)習(xí)模式注重多學(xué)科整合的學(xué)習(xí)目標(biāo)，突出知識的理解內(nèi)化和情境遷移，整體學(xué)習(xí)流程有別于傳統(tǒng)的課堂教與學(xué)方式。因此，需要處理好STEM教育與項目式學(xué)習(xí)設(shè)計以及日常教學(xué)的關(guān)系。1.STEM教育與PBL在方法論層面的一致性STEM教育強調(diào)基于真實世界問題的探索、跨學(xué)科知識整合和鼓勵創(chuàng)新方案設(shè)計等理念，在方法論層面與PBL教學(xué)法十分契合。在STEM教育中采用PBL教學(xué)法，應(yīng)倡導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)實世界的探究活動，尋找有意義的切入點，立足項目設(shè)計，充分利用STEM教育的實踐優(yōu)勢，促使學(xué)生整合跨學(xué)科知識技能，以小組方式進(jìn)行周期性的開放探究活動，完成一系列設(shè)計、計劃、問題解決、決策、作品創(chuàng)建、成果交流等活動。整個開展過程引領(lǐng)學(xué)生探索問題、求證方法、歸納答案、創(chuàng)新認(rèn)知，提升高階思維能力，最終達(dá)到知識建構(gòu)和能力提升，進(jìn)而發(fā)展STEM素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)和人文素養(yǎng)等核心素養(yǎng)。2.STEM教育和日常教學(xué)之間的綜合化實踐關(guān)系STEM教育應(yīng)建立在多學(xué)科融合的基礎(chǔ)之上，將日常教學(xué)作為學(xué)生學(xué)習(xí)的“主戰(zhàn)場”；需要立足實際，從國家課程出發(fā)，明確它和日常教學(xué)間的實踐關(guān)系。首先，設(shè)計綜合化的STEM教育目標(biāo)。在新課程方案中，要求在“增強綜合素質(zhì)上下功夫”。因此，可從綜合化課程的角度落實學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。其次，建設(shè)連貫統(tǒng)一的STEM課程體系。在現(xiàn)有課程的基礎(chǔ)上，利用學(xué)生已有知識、概念和生活經(jīng)驗的習(xí)得水平，建立綜合性的活動課程，并在課程中強化跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的設(shè)置，在滿足課程方案要求的同時，在不同學(xué)段之間設(shè)計課程的銜接內(nèi)容，形成較為連貫的課程體系。最后，強調(diào)STEM教育綜合性實施和過程性評價。鼓勵嘗試將藝術(shù)、科學(xué)、勞動、信息科技、綜合實踐活動等課程進(jìn)行整合實施，探索大單元、大概念的整合設(shè)計，推動以素養(yǎng)為導(dǎo)向開展綜合素質(zhì)評價。營造三類環(huán)境：創(chuàng)新實驗室、勞動技能室和創(chuàng)新教育實踐基地為了有效推動深圳市南山區(qū)的STEM教育，做好學(xué)習(xí)環(huán)境的支撐，南山區(qū)從建設(shè)創(chuàng)新實驗室、勞動技能室，拓展創(chuàng)新教育實踐基地三類教學(xué)環(huán)境著力，推動數(shù)字化教育真正落地。1.探索未來教育創(chuàng)新實驗室建設(shè)創(chuàng)新實驗室是面向?qū)W生的、開放的、以特色創(chuàng)新教育項目和課程為載體的創(chuàng)新實踐空間。在“新理念、新領(lǐng)域、新技術(shù)、新手段”的引領(lǐng)下，南山區(qū)未來教室和創(chuàng)新實驗室通過七年的建設(shè)周期，已建成113間未來教室和88間創(chuàng)新實驗室，充分尊重師生的自我發(fā)展、跨學(xué)科教學(xué)的需要，充分發(fā)揮創(chuàng)新實驗室的效能。2.推進(jìn)校本特色勞動技能室建設(shè)南山區(qū)教育局采取統(tǒng)籌資源、撥付經(jīng)費、項目申報、分批次建設(shè)等策略，為全區(qū)60多所中小學(xué)建設(shè)了校內(nèi)勞動技能室。校內(nèi)勞技室既為學(xué)生提供了校內(nèi)勞動實踐場地，也為學(xué)校設(shè)計特色勞動教育課程提供了支撐。例如，在小學(xué)設(shè)計建設(shè)了烹飪室、手工室、木工室、陶泥室、校園農(nóng)田等，有的學(xué)校甚至整合設(shè)計了生物園與地理園作為土培水培園地；初高中學(xué)段的學(xué)校設(shè)計建設(shè)了各類職業(yè)體驗環(huán)境，如車間、維修間等。3.統(tǒng)籌打造校外創(chuàng)新教育實踐基地2017年以來，南山區(qū)教育局利用地域高新產(chǎn)業(yè)密集的資源優(yōu)勢，出臺多項政策文件推動“政企?！辟Y源統(tǒng)整，先后成立兩批“南山區(qū)中小學(xué)生創(chuàng)新教育實踐基地”，為學(xué)校集體開展創(chuàng)新教育提供校外平臺。目前，南山區(qū)已經(jīng)建設(shè)了26個社會創(chuàng)新教育實踐基地，隨時對學(xué)校學(xué)生與家長開放。探索四類課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)課程的實施與教學(xué)形態(tài)的構(gòu)建是STEM教育理念落實的關(guān)鍵，南山區(qū)探索出了四類課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)。1.基于基礎(chǔ)型課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)為了STEM教育理念在課堂中普及和常態(tài)化實施，南山區(qū)從2017年開始在全區(qū)50多所學(xué)校開展“基于國家課程的項目式學(xué)習(xí)”和“構(gòu)建思維發(fā)展型課堂提升師生學(xué)習(xí)力”的研究，扎根課堂，培養(yǎng)教師，變革教學(xué)，開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)、項目式學(xué)習(xí)、思維發(fā)展型課堂教學(xué)實踐，促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維能力提升，也形成了一批優(yōu)秀的跨學(xué)科學(xué)習(xí)案例。2.基于拓展型課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)南山區(qū)各中小學(xué)校在“好課程”建設(shè)基礎(chǔ)上，匯聚具有校本特色的拓展型課程知識庫，主要有主題課程、專題課程、綜合課程等呈現(xiàn)形式，利用課后服務(wù)時段，以興趣班的方式開展互動式、啟發(fā)式、探究式、研究型等教學(xué)實踐，凸顯學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)，激活學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。3.基于創(chuàng)新型課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)南山區(qū)各中小學(xué)校在創(chuàng)新實驗室、勞技室和創(chuàng)新教育實踐基地等環(huán)境資源支撐的基礎(chǔ)上，建設(shè)貫穿學(xué)校全學(xué)段的人工智能教育、創(chuàng)客教育等創(chuàng)新型課程，如編程教育、機(jī)器人教育、航天教育等，開展做中學(xué)、玩中學(xué)、體驗式等教學(xué)實踐，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。4.基于外腦課程的創(chuàng)新教學(xué)形態(tài)南山區(qū)積極開展“校外腦庫”計劃，利用區(qū)少年創(chuàng)新院和49個校級分院，充分發(fā)揮南山區(qū)科研院所、高等院校、高新技術(shù)企業(yè)的優(yōu)勢，引進(jìn)區(qū)域高校和高科技產(chǎn)業(yè)資源，邀請科技領(lǐng)域的專家學(xué)者、業(yè)界精英等創(chuàng)新教育導(dǎo)師，開展博士課堂、院士大講堂、院士進(jìn)校園等活動。多位中國科學(xué)院院士、知名專家走進(jìn)南山區(qū)中小學(xué)校，開展科普活動，指導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究。自2016年開始，南山區(qū)開設(shè)“博士課堂”500余節(jié)，為學(xué)生講解科學(xué)課程。未來五大行動：從頂層設(shè)計到生態(tài)構(gòu)建南山區(qū)加強推進(jìn)創(chuàng)新教育的頂層設(shè)計，重點構(gòu)建以課程為核心的創(chuàng)新教育體系，在大灣區(qū)構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)的生態(tài)圈，通過區(qū)教育局和中小學(xué)兩個層面，整合大灣區(qū)教育、智力、科技、文化資源，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)，培養(yǎng)面向未來的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。近三年南山區(qū)將推行下列五大行動。1.加強頂層設(shè)計，推進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型近年來，南山區(qū)充分應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，改變傳統(tǒng)的工作思路和流程，樹立數(shù)字化意識，實現(xiàn)數(shù)字思維引領(lǐng)的價值轉(zhuǎn)型。2021年印發(fā)《南山區(qū)中小學(xué)推進(jìn)人工智能教育的指導(dǎo)意見》，全市率先推進(jìn)人工智能普及教育，打造全國人工智能教育示范區(qū)。2022年發(fā)布《南山區(qū)“十四五”教育發(fā)展規(guī)劃》，明確要成為“智能教育發(fā)展的先鋒”的教育信息化建設(shè)目標(biāo)。同時，在全市率先發(fā)布《技術(shù)賦能教育創(chuàng)建智慧教育城區(qū)——南山教育信息化“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，提出南山智慧教育“六新”模式；印發(fā)《南山區(qū)創(chuàng)新教育行動計劃（2022-2025）》，持續(xù)大力推進(jìn)創(chuàng)新教育，實現(xiàn)中小學(xué)創(chuàng)新教育的普及。2.合理統(tǒng)籌，完善創(chuàng)新機(jī)制一方面，構(gòu)建統(tǒng)籌機(jī)制，形成由教育、科創(chuàng)、科協(xié)、實踐基地共同參與的中小學(xué)創(chuàng)新教育工作統(tǒng)籌機(jī)制。構(gòu)建“家—?！纭甭?lián)動的多位學(xué)習(xí)環(huán)境，形成創(chuàng)新教育資源整合和協(xié)調(diào)生態(tài)圈。另一方面，健全組織架構(gòu)，結(jié)合區(qū)教科院成立的創(chuàng)新指導(dǎo)中心的指導(dǎo)意見，配備專職教研員與工作人員，實現(xiàn)創(chuàng)新教育研究、創(chuàng)新課程開發(fā)、教師隊伍培養(yǎng)等多項目標(biāo)；在校內(nèi)成立創(chuàng)新教育工作小組，組織和落實校本創(chuàng)新教育工作，實現(xiàn)市、區(qū)、校三級聯(lián)動的教育工作機(jī)制。3.協(xié)同共創(chuàng)，構(gòu)建創(chuàng)新教育課程體系首先，從頂層治理視角出發(fā)，制定有關(guān)創(chuàng)新教育課程開發(fā)與實施指導(dǎo)意見，以綱領(lǐng)明確課程內(nèi)容和培養(yǎng)方式。其次，充分鼓勵課程的自主開發(fā)，充分發(fā)揮學(xué)校組織力量和名師專業(yè)引領(lǐng)作用，協(xié)同大灣區(qū)實踐基地單位，用案例、游戲、項目等形式，呈現(xiàn)基本原理、思維、方法、技術(shù)的策略，開發(fā)并實施創(chuàng)新教育課程。最后，實現(xiàn)課程的可持續(xù)發(fā)展與應(yīng)用，即整合各類教育資源，創(chuàng)建集創(chuàng)新課程、微課學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)科技館、專家講座等一體的線上創(chuàng)新教育個性化學(xué)習(xí)平臺，優(yōu)化創(chuàng)新課程的內(nèi)部生態(tài)。4.名師引領(lǐng)，培育創(chuàng)新教育師資隊伍南山區(qū)一直重視加強教師數(shù)字能力建設(shè)工作，形成了體系化的教師數(shù)字素養(yǎng)提升行動，未來也將繼續(xù)從兩個層面重點加強對教師、管理者等團(tuán)隊建設(shè)。第一，首創(chuàng)線上教師培訓(xùn)平臺。自主開發(fā)基于教師培訓(xùn)、學(xué)生學(xué)習(xí)與家長教育于一體的MOOC平臺，為師生提供豐富的教育課程。第二，實施教師與管理者兩支隊伍“梯級”培養(yǎng)計劃。教師隊伍“梯級”培養(yǎng)系列從新崗教師、骨干教師、名教師至特級教師；管理者為“梯級”培養(yǎng)系列從啟航、護(hù)航至領(lǐng)航。南山區(qū)注重建設(shè)培養(yǎng)課程體系，加強中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0培訓(xùn)，實現(xiàn)了三個100%，全區(qū)100%的中小學(xué)、幼兒園參與，100%的教師完成了網(wǎng)絡(luò)和校本研修，100%的單