对在中小学推广STEM教育模式之我见

◆江育奇

对在中小学推广STEM教育模式之我见

◆江育奇

STEM教育是近年来由国外新引进的教学模式，对STEM教育模式应做理性分析，在应用实践上不宜全盘照搬，应做适应性改进。

STEM教育；中小学；信息技术；教学模式

1 前言

随着科学技术的快速发展，教育模式也在不断更新，STEM教育便是近年来由国外新引进的教学模式。这一模式的应用，目前在国内中小学处于起步阶段，各种面向中小学教师的STEM教育培训课程应运而生。笔者认为，从STEM教育的定义本身及实践考察，结合我国中小学生的认知水平情况和培养目标要求，对STEM教育模式不宜全盘照搬，应做理性分析，结合时代发展要求加以改进，具体问题分析如下。

2 STEM教育的定义探析

“STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是要将四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力。”[1]以上可看作STEM教育比较典型的释义，如何具体理解，有必要从以下三个方面进一步探讨。

何谓“工程”学科 “工程”是一个怎样的学科，这是首先要提出来进行探讨的问题。查《当代汉语词典》：“工程：[名]规模较大，需要投入较多人力、物力的建设项目、工作等：土木～|水利～|图书出版～|希望～。”在“STEM”教学模式中，“工程”怎样去体现？这是在国内中小学实施STEM教育的难点所在。

理工科大学有“工程学”学科，一般的理解是：工程学是一门应用学科，是用数学和其他自然科学的原理来设计有用物体的进程[2]。可见，“工程”与“科学”“数学”之间其实彼此关联，并非是互相独立的学科。众所周知，“工程”无论是在设计还是在建设过程中，都需要使用“科学”和“数学”知识，因此，以四个维度独立的心态去看科学、技术、工程和数学四门学科的观点，从逻辑上讲是有缺陷的。

传统STEM教育的时效性 由于STEM教育缺少信息技术（Information Technology）这一重要因素，从目前的情况来看，显得缺乏时效性。STEM教育诞生时，信息技术并不发达，因此当时并没有将信息技术整合在一起，但在当前信息技术已渗透到社会各个行业的形势下，推广或应用STEM教育模式显然不能缺少信息技术或信息工程技术这一现代以至未来具有广泛发展前景的重要元素。笔者认为，要实现STEM教育所希望实现的大融合愿景，离开信息技术或信息工程技术因素是难以取得理想效果的，因此，应用STEM教育需重视信息技术或信息工程技术的整合，以使这一模式适应时代发展要求，体现时效性。

STEM教育实践 “STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合”，可以说这就是STEM教育理念核心的内涵。现在结合一个实例来分析STEM教育实践性。

在本地区初中阶段曾有过将物理、化学、生物、地理四个学科合并成为科学一个学科，实施学科教学大融合的经历。2003年在课改浪潮中，深圳市将初中物理、化学、生物、地理四科合并为科学学科，实现学科大融合，经多年的教学实践发现，学科大融合存在的问题更多，“作为初中课改的产物，将物理、化学、生物、地理等四科知识‘合四为一’的科学课，在我市经过了数年争议和质疑后，有望于今年秋季开学后重返分科教学”[3]，后来又恢复了分学科教学。这个例子或许并不能完全说明教学模式融合的科学性问题，但从实践角度也可以表明，对于目前国内的中小学来说，实现学科大融合应从实际出发，把握实践要求，特别是注重其科学性。

3 STEM教育要注意结合国内中小学教学实际

STEM教育最早始于1986年的美国。“1986年，美国国家科学委员会（NSB）发布了《本科的科学、数学和工程教育》（又称《尼尔报告》），该报告是美国STEM教育发展的里程碑，提出集成科学、数学、技术和工程教育。2005年，国家科学总院和国家研究委员会（NRC）向美国国会提出《驾驭风暴：美国动员起来为更加辉煌的未来》，期望在21世纪大力发展科学技术，进行国际竞争。”[1]可见，原始STEM教育是针对本科生教育提出的教育模式，是为了强化理科学生的科技理工素养提出的要求，对于理工科大学生来说，这样的要求是无可厚非的。那么，这种源于大学理工科培养目标改革的教育模式，在多大程度上适应我国中小学的教学实际，应是将这种教学模式引进中小学教学中首先要解决好的问题。

关于我国有关义务教育阶段课程开设的规定，在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中明确指出：“提高义务教育质量。建立国家义务教育质量基本标准和监测制度。严格执行义务教育国家课程标准、教师资格标准。深化课程与教学方法改革，推行小班教学。配齐音乐、体育、美术等学科教师，开足开好规定课程……大力开展‘阳光体育’运动，保证学生每天锻炼一小时，不断提高学生体质健康水平。提倡合理膳食，改善学生营养状况，提高贫困地区农村学生营养水平。保护学生视力。”由此可见，目前义务教育阶段学生在学校的主要任务是根据国家课程标准的要求，学习规定课程，特别强调了要加强体育锻炼、增强体质的问题。

2012年11月召开的党的十八大提出：“全面贯彻党的教育方针，坚持教育为社会主义现代化建设服务、为人民服务，把立德树人作为教育的根本任务，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。”[4]可见，关于义务教育阶段课程的要求，笔者认为，对于中小学生来说，无论是文科还是理科，都应从提高综合素养出发，根据要求学好规定的有关课程，要全面、均衡地发展。过早强调强化理科教学理念，或可产生拔苗助长的弊端，导致学生出现偏科现象，偏离基础教育培育综合素质的目标。

当然，STEM教育有其优越性，在人才培养方面亦有可取之处，但在应用时应考虑教育教学的阶段性，从实际出发，统筹考虑教育教学目标，结合中小学生的知识基础、认知水平、培养目标情况，避免STEM教育在国内中小学推广中可能出现的一定局限性问题。

4 STEM教育实例分析

这里是一个STEM教育的案例，借助类似案例有助于提升对STEM教育模式的理性认识。

这是“有关光的STEM活动案例——照亮世界的光”的实例，实例基本情况如下。

适用年级：小学四年级。建议时长：50分钟（知识演示和介绍20分钟，“动手做”活动30分钟）。

1）单元内容概要。在这个对光进行探究的单元中，学生学习描述光与物体相互作用的五个词汇：透明、半透明、不透明、反射和折射。在动手活动中，学生探索各种材料，研究它们是如何与光相互作用的，并学习使用半透明、透明、不透明、反射和折射等五项特征，来描述光与物体的相互作用。

2）与工程学的联系。每天能够看到很多东西是至关重要的。工程师和科学家们已经发明了很多照明设备以帮助人们在黑暗中看到物体。灯光工程师设计用于居住和工作的照明系统。如果没有他们的专业知识，由于恶劣的照明条件和人的视觉疲劳，人们每天看到的景象将会变差。对于光的原理的理解，使工程师们创造新型的照明设备，设计更节能和更符合人体视觉要求的灯泡和装置。而为了设计照明系统和新的设备，工程师必须理解光的性质，以及光是如何与不同材料相互作用的（案例详见文献[5]）。

现在从以下两个方面来分析这个问题。

1）小学生能理解什么是“工程学”吗？要理解什么是“工程学”，前提条件是必须知道什么是“工程学”，那么，现在的小学生知道什么是“工程学”吗？由于小学根本没有开设“工程学”课程，因此，小学生知道“工程学”的可能性不大，要让他们能理解以上“与工程学的联系”，真正达到STEM教育的目标，显然还有相当大的距离。

2）以上“与工程学的联系”这段话本质上是什么？回头再来看看以上“与工程学的联系”这段话的本质是什么。

①这一描述不符合“工程”或“工程学”的内涵，因此将其强行说成是“与工程学的联系”，感觉上很牵强，在学生不理解什么是“工程学”的前提下，要他们理解“工程学”在案例中的作用就难上加难了。

②以上“与工程学的联系”本质上应该是“与科学的联系”，因为这是小学科学课的教学内容，从内容上看也是科学的知识，再细分应该归入物理或光学知识，但是后面的两个学科是小学生根本没有接触到的学科，说起来可能更加不好理解，因此将以上“与工程学的联系”说成“与科学的联系”更加贴切一些；而如果为了强调这个案例与“工程学”的联系，将其说成是“与工程学的联系”，则有牵强附会之嫌，且无实际意义。

综上所述，以上“与工程学的联系”还是没有突破在小学没有“工程”学科，怎样去体现“工程”这一难题。

5 STEM教育的现实意义探讨

在中小学开展STEM教育的现实意义，也应是要加以探讨的问题。众所周知，在中小学教育教学工作中倡导素质教育的模式，一方面，素质教育是一种以提高学生综合素质为目标的教育模式，它重视对人的思想道德素质、能力进行培养，关注学生个性发展，对提高全民族的素质具有深远的现实意义；另一方面，素质教育可以用于任何学科的任何课堂，因而素质教育是目前中小学校备受关注的教育模式。显然STEM教育难以适用于语文、英语等文科的教学工作，数学、物理、化学、科学能用上STEM教育模式的教学内容也不多。根据STEM教育的定义，这一教学模式应该是用于带有实践性的课程，较接近于目前的“创客”活动或“综合实践活动”课程，对实践场所有一定要求。

素质教育与STEM教育两种教育模式对比，无论是教育模式的适用范围还是教育效果，都有较大的区别。因此，在国内中小学推广STEM教育应注意其局限性，在一定的范围、适合的课程中开展，不宜全盘照搬、“拿来主义”，以发挥出这一模式的积极作用。

6 结语

根据以上分析，由于我国中小学没有“工程”课程，因此，SETM对于我国中小学来说其实只是STM；基于STEM缺少“信息技术”这一关键因素，所以要与时俱进，必须进行相应改进和修订，将信息技术融入其中。另外，要充分考虑中小学生的认知水平情况和培养目标阶段性要求，对STEM教育模式增强理性认识，在推广中要结合我国中小学的教育教学实际，增强科学性和实践性。因而，在中小学教学中实施这一教学模式必须慎重为之。

[1]余胜泉,胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究,2015(4):13-22.

[2]工程学[DB/OL].http://baike.baidu.com/item/工程学/889 686.

[3]傅欣彦,等.初中科学课实在不“科学”[N].深圳晚报, 2011-01-17(7).

[4]马宝娟.新中国成立以来党的教育方针的价值取向历史演进分析[J].南京工业大学学报:社会科学版,2015(4): 59-65.

[5]周建中.有关光的STEM活动案例:照亮世界的光[J].中国科技教育,2015(5):15-18.

G620

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1671-489X(2017)13-0071-03

10.3969 /j.issn.1671-489X.2017.13.071

作者：江育奇，深圳市宝安区教育信息中心，高级教师，研究方向为教育技术与教育装备（518101）。