关于STEM教育的研究述评

罗高洁

摘 要：STEM教育就是将科学、技术、工程和数学融合在一起的教学，也是一种整合性很强的教学模式，主要提升学生的科学探究素养和实践操作能力。STEM教育在教育目标上表现出综合性，在课程内容、实施方面表现出动态性，实践性是在实践中探究科学知识和解决现实问题的凸显，学习里涉及的操作能力与逻辑思维的习惯将直接影响学生的问题解决能力和创新能力。同时，对各学科实践SETM教育的研究进行比较，可以发现一些目前实施过程中存在的问题。

关键词：STEM教育；综合性；动态性；实践性

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）22-0048-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.22.027

美国国家科学委员会20世纪80年代提出STEM教育的概念。STEM教育是一种具有很强综合性的教学方式，主要提升学生的科学技术素养和学生的实践能力。教学中开展STEM教育的教学方法，能够进行跨学科的学习和提升学科之间的关联性，让学生的知识点能广泛有效地联系起来，提升学生的综合能力、逻辑思维能力和实践能力，促进学生形成科学、技术、工程与数学的全方位素养，成为全面发展的人才。

一、 STEM教育的特点研究

STEM教育的综合性首先表现于教育目标上，虽然目前没有一个目标来作为标准，但是整体上希望学生能接受到STEM教育，培养学生的综合能力和综合利用四个方面知识与技能的能力，具有逻辑思维和技术能力，能够创新设计，有效解决问题，并能建立起学校与 STEM教学资源之间的桥梁。STEM教育的综合性反映到具体实践中，不仅表现于课程内容的综合，而且表现于课程教学方式的多元化。Rodger W. Bybee对素养的组成部分进行了研究，他认为素养通常包括概念正确理解能力，实践操作能力，解决相关的个人、社会、全球问题的能力；素养包括学科的综合性以及四个相关的互为补充的部分。

STEM教育在课程内容、实施方面表现的动态性和多元性，是以STEM教育系统的知识开放性及各学科要素间的动态联系为基础，同时离不开课程内容的深度、意义的多层次刺激学生的丰富学习，使他们掌握广泛的知识与实践技能，并能帮助学生提高认知能力，帮助学生形成广泛的知识体系，养成科学思维解决问题的习惯和培养学生有效解决现实生活中遇到的困难、问题的能力。Rockland Ronald和Bloom Diane S探索了将工程学整合到中等学校科学和数学课程中的实践，用实例将物理、生物和化学的知识点融合进行教学，三个学科之间知识交叉和知识关联性能辅助学生全面地掌握知识和运用知识。

STEM教育的实践性是对过程与实践的充分表现，工程学中涉及的工程设计和需要的工程思维将深深地影响学生解决问题的能力和形成创新思维的能力。STEM教育的实用性还体现在具体的教学实践中，一方面，能进行有组织的课程教学和优良的设施设备促进了学以致用，从理论知识向实践操作的转变；另一方面，课程强调激发学生的学习兴趣，以积极参与活动为基础，基于培养学生解决问题的能力而学习，基于学生获得实践的课堂体验而合作学习。

二、 STEM教育的实践研究

近几年来，STEM教育一直受到各学科教育的关注。教师为了增强学科间的联系和配合，开展了跨学科教育的实践研究。目前，国内很少的学科采用STEM教育来实践教学，但是还是有化学、数学、生物和物理学科进行了初步的尝试。

初步探讨了STEM教育与中学化学教学结合的教学模式中，强调教师引导教学，以学生学习为主体。在某一种教学情境下，教师提出问题，学生运用STEM四方面的综合知识和科学探究学习方式，让学生主动收集资料和探讨问题、分析解决问题等，在整个教学过程中提升学生的设计能力和解决问题能力，将各学科的知识能更好地结合起来，帮助学生实现知识的融会贯通和综合运用。

初中数学课程中的STEM教育初探中强调在教学中掌握数学方法，领会数学思想；科学与数学融合，培养求实精神；技术与数学整合，培养信息素养；工程与数学整合，体现生活化，综合实践活动。教师在设计STEM教学中的工程问题和涉及的数学概念是以自己的教学经验与相关生活经验为基础，从问题中包含的数学知识或概念出发，归纳总结进而设计、提出相关综合性的题目让小组讨论，学生共同解决问题，让学生积极展开思维活动，主要提高学生将理论知识运用于实践的能力和自主解决实际问题的能力。

将STEM教育与高中生物学教学相结合，通过确立课题、撰写计划书、实验探究及将实验结果应用于生产生活，让学生体会到实验设计和实施操作的具体过程，感受到科学理论知识与生活实践之间的紧密联系，帮助学生在今后的学习中能將有效地科学研究成果应用于生活实践中，处理生活中的困难。

凸显STEM教育的初中物理教学设计初探中在教学方法上，构建学生能够自主探究问题和实施项目的学习过程；在培养目标上，鼓励学生积极参与科研实践，拓宽学生的认知领域。结合STEM教育的相关理念，设计了以下体现STEM教育的物理环形教学模型：建立问题情境，提出问题假设；围绕STEM开展合作学习；开展组件交流，得出结论；教师评价，提出反思意见。

目前，我国对STEM教育的实践研究发现在教学中还是缺乏真正实践，并且各学科对STEM教育实践还在进行初步的探究阶段。为了贯彻学生全面发展和培养学生终身学习的能力，增强中学数学与理化生等学科教学的交叉配合，中学展开STEM教育是时代发展的趋势。但是，在实践中遇到很多困难，例如，如何了解学生对学科融合的理解和学习，如何更好地将学科融合贯穿在一起；教师从单一知识教学到丰富知识厚度的跨学科教学，对教师的专业水平需进一步学习培养；STEM教育资源的缺乏；学生学习间的冲突等。

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