STEM来了，学科之间如何“拆墙”

文/刘博智 董鲁皖龙

STEM来了，学科之间如何“拆墙”

文/刘博智 董鲁皖龙

图/摄图网

当中国课改轰轰烈烈地行进到深水区时，美国教育圈也开始掀起一场教育革命，而在这场革命中，催生出了一门新的交叉学科——STEM，即Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）。

如今，在欧美红透半遍天的STEM已悄然进入中国中小学的课堂。STEM这场变革到底会给中国教育带来什么，如何克服“异地栽植”带来的水土不服？

一次特殊的合作教学

“今天，我们让滑翔机飞起来。”在北京中关村三小三年级的一节活动课上，来了两个老师，一个是学生们熟悉的语文老师朱一文，另一个是正在该小参观学习的芬兰全科老师Jaana Hekkanen。

此前，两位老师已在微信上沟通了很久。从讨论课程主题到分别在各自国家的课堂上试验，时间花了大半年，而一切都是为了这一堂合作教学课。

在让滑翔机飞起来之前，中关村三小的孩子们已经做了7节课的准备。前5节课，朱一文带着孩子们做思维导图，了解滑翔机的力学原理、制作方法。第6和第7节课调试滑翔机，朱一文给每个小组的学生发了一张表格，用来记录数据、发现飞行问题、寻找原因、调试解决。

在这场合作教学课上，经过一次次师生间的问答，学生们不断地调整滑翔机，最终他们的滑翔机达到了沿直线飞行、机翼左右平衡、俯仰适度的要求。

在首都师范大学教授孙明明看来，这节滑翔机课恰恰体现了项目教学的优势。这节课里讲到了三个力，重力、差力和升力，而中国课标只要求讲重力和差力，项目教学是超课标的，这给了孩子们更大的发挥空间，也给了老师很大的发挥空间。

“在传统教学中，学生是主体，老师是引导，而在项目教学中，老师成了一个支持者。”孙明明认为，这也对老师的素养提出了挑战，项目式教学要求老师不仅要有广博的知识，而且要有跨学科的素养。“未来，你的数学是体育老师教的，将不再是一句调侃，而是变成了现实。”

美国威斯康辛大学白水分校教授梁国立认为，这种基于项目教学的STEM教育是对当下时代要求的回应。中国制造业在2010年已排名世界第一，美国社会产生了紧迫感，因而提出发展STEM课程，以增加他们在制造业中的竞争力。

一场学科之间的“拆墙”运动

STEM的一个核心关键词是学科融合。在一些学校，学科融合的课堂形式不仅见于STEM课堂中，也在对传统学科教学进行的重构中。

文献[2]的炉子结构与操作方法不改动，但是安装在焙烧炉内的电热管应该改作换热管。笔者曾经在广西冶金研究院钢铁室的轧钢车间使用过一台电热丝炉，5 mm直径的电热丝就敞口搁置在炉子内壁的耐火砖上，电热丝用了很多年都不需要更换。因此笔者想到必须将文献[2]焙烧炉中的电热管改作换热管，管内再也不需要安装电热丝。自制或购买一台电热炉，用高温风机通过保温输送管向焙烧炉内的换热管内通热风，以传热方式加热炉内的钼精矿，从换热管出来的余热风返回热风炉回收余热。调节温度分别提供焙烧炉与脱油脱水炉。

STEM教育代表了课程组织方式的重大变革。北京师范大学教育技术学院教授余胜泉曾撰文指出，目前中小学最广泛应用的课程模式是分科教学模式。然而，要让学生为未来的职业发展做准备，他们必须超越学科的界限进行思考。STEM教育的课程设计应该使用“整合的课程设计模式”，强调对知识的应用和对学科之间关系的关注。

说起来容易，但分门别类的课程如何“拆墙”呢？美国马里兰大学教授赫希巴奇提出两种最基本的课程模式：相关课程模式和广域课程模式。

对于这两种模式，赫希巴奇举了两种课堂的例子。在一种课堂里，上物理课可能需要学生预先掌握数学概念，数学和物理教师要通过沟通，让这两次课的时间节点相近且数学课的教学排在前面。这就是所谓的相关课程模式，它将各科目仍保留为独立学科，但各科目教学内容的安排注重彼此间的联系。

在另一种课堂模式里，教师要围绕建构和测试太阳能小车组织课程。教师要通过设计太阳能小车，将科学、技术和工程等STEM学科相关知识渗透在内，让学生通过活动进行学习。广域课程模式取消了学科间的界限，将所有学科内容整合到新的学习领域。STEM教育的广域课程模式不再把物理、化学作为独立的学科存在，而是将科学、技术、工程和数学等内容整合起来，形成结构化的课程模式。

一件舶来的华美外衣如何穿好

实际上，从2015年开始，STEM教育已经开始出现在我国的文件和规划中。

2015年9月，教育部发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》，意见明确指出，建议学校探索STEM教育、创客教育等新教育模式。在中国的校园里，也逐渐出现了新的教育模式的探索。

中关村三小的语文老师孙敬斌中规中矩教了十几年的语文课，2015年开始，他的课堂发生了一次“革命”。

“我从没想过自己的语文课可以跟其他学科的老师一起上。但我发现四年级语文有《潮水》这篇课文，科学课里有水溶解的课，品德课里有节约用水的内容，这些都是讲‘水’，为什么不让它们流到一起呢？”

有了这个想法后，孙敬斌就开始跟其他学科的老师一起梳理内容融合点，然后进行课堂设计。

在梁国立看来，像孙敬斌这样习惯了传统的分科教学的老师，要迈出跨学科的这一步，似乎并不容易。

“怕帮别人挣了钱，荒了自己的地。”孙敬斌坦言，刚开始“革命”时，自己确实抱着这样的顾虑。

STEM火到中国后，很多学校迫不及待地想披上这件舶来的华美外衣。有段时间，很多学校都找到上海STEM云中心创始人张逸中，想要做STEM课程，但一聊之后，张逸中发现有些校长并不了解STEM。

“有的人只是饿了，需要一碗米饭，给他一碗红烧肉，未必是好的。”张逸中说。由于STEM教育的出口始终是走向信息时代的创新，课程设计有信息化的内在要求，学校一旦采用STEM课程，学生必须具备基本的科学素养，学校需要有一定的硬件环境及师资，如果连学校领导都没有弄清楚做STEM教育的目标，张逸中并不建议这样的学校盲目参与。※