STEM教育的乡村认知现状探究与推广可行性分析

赵旌宇

[摘要]STEM教育在乡村小学要实现有效的发展，需要通过多个主体、多个方面配合实施。通过分析目前乡村小学STEM教育存在教师专业背景缺乏、课程资源短缺、学校关注度低、投入过少、家长了解程度低的问题，提出了加大引入有STEM背景的教师、提高教师实施STEM教育的综合能力、针对乡村学生设计相适应的STEM课程、加强学校对STEM教育的投入、加强家校合作的途径，促进乡村小学STEM教育发展，从而推进教育公平，推动城乡义务教育一体化。

[关键词]STEM教育;乡村小学;现状探究;推广分析

[中图分类号]G521[文献标识码]A

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科的简称，于1986年发布的《本科的科学、数学和工程教育》报告中，由美国国家科学委员会首次提出。在此之后，澳大利亚、英国、德国等国家也相继出台关于STEM的政策和培养计划，促使STEM教育全球化。早在2001年，我国科技教育领域已开始陆续有对STEM教育的引入和介绍，但在之后的十年中，国内STEM教育一直处于发展缓慢的阶段，关注点也局限在STEM教育理念及国外经验的介绍。2012年《上海教育.环球教育时讯》曾开辟STEM教育专栏，这是我国教育类杂志第一次较为集中地介绍STEM教育。在《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（征求意见稿）》中，教育部首次提出要指出“探索STEM教育、创客教育等新教育模式”。在教育部2016年发布的《教育信息化“十三五”规划》、2017年发布的《教育部教育装备研究与发展中心2016年工作要点》中，进一步强调了STEM教育对中小学教育发展以及高素质人才培养的支撑引领作用。国内STEM教育国家层面的启动以“STEM教育研究中心”的成立作为标志，2017年6月成立了中国教科院STEM教育研究中心。2018年5月“中国STEM教育2029行动计划”正式启动，该研究中心还先后颁布《中国STEM教育白皮书》与《STEM教师能力等级标准》。STEM教育旨在培养学生综合科学、技术、工程和数学等学科知识的基础上，通过观察、设计、分析、推断和运算的能力来解决问题的综合素养。除科学、技术、工程、数学以外的其他学科知识，比如艺术、语言等的加入，引入了STEM+教育的概念。

在党的十九大报告中，习近平总书记强调，“推动城乡义务教育一体化发展，高度重视农村义务教育”。坚持农村义务教育重中之重地位不动摇，把农村教育办好，是贯彻落实党的十九大精神，办好人民满意教育的关键举措，涉及亿万农民切身利益和国家长治久安。

本文以乡村小学教育为例，通过调查问卷和访谈的方法，以乡村小学教师的STEM教育认知现状作为切入点，对STEM教育在乡村的推广可行性进行分析。其中，调查问卷是基于重庆师范大学STEM教育研究课题组的《中小学STEM教育实施现状调查问卷》，选取部分适用于黄岩区乡村小学的问题，以电子形式通过网络发送给各乡村小学教师，共收回295份，由组织者采用EXCEL、SPSSAU等软件进行汇总统计。

1 STEM教育的乡村认知现状

1.1 对STEM教育持积极态度，但是认识不到位

STEM教育理念进入我国已有近20年的历史。在政府、学校、企业等不同主体的共同努力下，已初步探索出一些成果。访谈中，超过半数的教师认为STEM教育是最近几年国际科学与技术教育新兴的中小学及大学科学教育实践和研究范式且STEM教育已经成为全球性的科技教育战略，是提高国家综合国力的重要基础，认为STEM教育并不是科学、技术、工程的简单叠加，强调他们之间的融合，将这四门学科内容组成有机整体，着力解决真实的问题，即重视学科知识的整合、问题解决的综合性、跨学科性，以更好地培养学生科学实践能力与创新能力。但是STEM课程大部分是在一线城市如上海、南京、深圳等地方开展，乡村教师对于STEM教育的认识不到位。少数教师在大学学习期间学习过关于STEM教育的课程和经过足够的实践训练，大部分教师只是学习了单门学科知识，对于利用STEM课程培养学生解决综合性、跨学科性问题仍处于摸石头过河阶段。

1.2 STEM相关学科基础知识储备不足

学科知识是教学能力养成的基石，为了实现STEM课程的有效教学，教师自身必须要具备科学（物理、化学、生物）、技术、工程、数学等方面的知识。

综合表1、图1可知，教师在面对问题1-问题10的看法上基本趋于一致。31%的教师认为自己能够理解实施STEM教育所需要的科学事实、概念、规律、定理和理论等学科知识，并能够运用对科学的认识和理解去解释或者预测观察到的现象，69%的教师则认为不能。特别是缺乏技术知识与工程思维，其中64.75%的教师认为自己不完全具备开展STEM教育的实验技术、教育技术、信息技术、计算机编程技术等技术知识。31.7%的教师认为自己理解工程思维的复杂性、系统性、目的性及价值性等特点且能够将其贯穿应用于STEM课程的设计、实施、评价反思过程中，68.3%的教师则认为还不能。除此之外，还有数学基础知识、空间形式与数量也是欠缺的。

1.3 STEM教育的实施能力弱

教师STEM教育的实施能力是STEM课程有效开展的重要保障。

综合表2、图2可知，教师在问题1-问题10看法上基本趋于一致。34.53%的教师认为自己能够理解STEM的学科知识体系，并根據STEM教育课程的需要，分析其中的相关联系，65.47%的教师则认为不能。34.5%的教师认为自己具备能够促使学生形成独特的跨学科界限的知识事业和思维能力，并能够把来自两个以上学科的思想和方法结合，解决那些不能用单一学科或研究领域来解决的问题，培养学生梳理整体知识观的教育观念，65.5%的教师则认为不能。32.3%的教师认为自己具备理解实施STEM教育所需要的学科教学法知识、技能、科学实践能力、跨学科整合能力、跨学科学习思维和应用工程思维贯穿于STEM课程的设计与实施、评价的意识和能力，67.7%的教师则认为不能。

2 STEM教育在乡村开展存在的问题

2.1 缺乏专业的STEM教育背景的教师

好的教育理念需要好的教师才能够实现。由于经济不发达，区位偏僻等原因，当前乡村教育的根本问题是：没人愿意去、去了不愿教、教好了留不住，导致乡村学校师资队伍弱。现有的乡村教师本来就是数量不多，其中大部分任教的理科教师专业知识背景都是以单个学科为主，若想积极实施STEM课程，无论是专业知识，还是教学方式方法，都必须在实践中不断摸索。

2.2 STEM课程资源缺乏

课程资源是课程要素来源以及实施课程的必要而直接的条件。目前，课程资源的匮乏，也是乡村小学实施STEM教育面临的直接问题。许多教师在教授STEM课程时，会遇到教材不丰富的问题，时常找不到与乡村学生学情相适应的教学内容。这使得学校和教师不得不从国内一线城市的课堂上筛选课程内容，在未衡量课程内容是否合适的情况下，盲目地利用、借鉴就会使STEM的教学效果不能得到保障。

2.3 学校关于STEM教育的关注度低、基础薄弱

由于国内还没有推出技术与工程相关的STEM课程标准，从而导致有关工程和技术领域的内容长期在我国课程体系中关注度不高，基础薄弱，且课程标准都是按照单学科设立的，并不是跨学科。在没有课程标准的参照下，STEM课程的“教什么”“如何教”“教到什么程度”等关键问题不能得到确定。这直接导致学校对于STEM课程没有一个完整的框架与规划。访谈中，大多数教师反映所在学校并未倡导各个学科教师在课堂教学中践行STEM教育。另外，所在学校领导并未对实施STEM课程制定发展规划，且支持学校教师去参加培训，更好地开展STEM教育。

2.4 学校对STEM教育的投入较少

STEM课程其中也涉及研究成果的产品化，需要有专门的STEM实验室和与STEM课程的配套技术设备等作为基础，继而合理安排时间进行动手实践。大多数学校并没有足够的实验室和信息技术设备等环境设施条件开展STEM教育。大部分教师认为所在学校并未对STEM课程投入大量的人力、物力、财力。所在学校每周并没有安排时间给学生专门科技教育活动课程的时间，用以培养学生动手操作、解决问题的能力。

2.5 家长关于STEM教育的了解程度低

大多数乡村学生家长文化程度不高，又因长期外出打工，常年不在孩子身边，实行放养式教育，重养轻教，同时对STEM教育的了解少之又少，忽视孩子关于动手实践等方面的需求。STEM课程意在培养孩子解决问题的能力，这个不能通过量化的方式去评判，但是往往家长仅仅通过学科成绩去断定孩子的智力与能力，极大程度上削弱了孩子STEM课程的积极性。

3 STEM教育的推广可行性分析

STEM教育在乡村小学推广的愿景理想的实现情况，取决于STEM课程实施的落实情况。所以，如何进一步推进STEM课程在乡村小学的实施，需要通过多个主体、多个方面共同配合。为推广STEM课程在乡村小学的有效开展，必须采取对应的措施。

3.1 加大引入有STEM背景的教师

实施STEM课程首先要具备相应的师资条件。STEM教育强调跨学科跨领域，要求教师具备较强的综合知识和过硬的专业技能，注重全学科教育和自主创新。其中，对于实践操作能力的要求特别高，能够激发和领导学生通过科学实验掌握科学原理并应用。目前，乡村小学教师的数目偏少，有STEM背景的教师更是严重匮乏。所以，加大引入STEM背景的教师成为乡村小学发展STEM教育的燃眉之急。

3.2 提高教师实施STEM教育的综合能力

教师开展STEM教育的能力对STEM教育质量的好坏和发展程度起到关键性的作用。STEM教育的教师培养与培训是提高实施STEM教育有效性的重中之重。由于STEM课程比科学和数学等学科涵盖的知识面更加广泛，无疑对教师来说是个严峻的挑战。

3.2.1 线上培训。随着信息化2.0时代的到来，互联网时代背景下的知识是共享的。乡村教师作为乡村的智库，无法长时间走出去，可以通过信息化的手段，学习、借鉴开展STEM课程比较好的学校。

3.2.2 线下培训。第一，邀请优秀的教师以开展公开课的方式来小学进行STEM课程的教学，学校教师进行观摩学习。第二，输送有潜力的教师去国内较早涉足STEM教育的学校参观学习。

3.3 针对乡村学生设计相适应的STEM课程

在STEM课程教学中，教师不但要具备科学知识的融合，更要结合实际，从乡村学生的学情入手，开展培养其解决生活实际的能力。比如什么样的课程适合乡村学生，解决什么样的问题，大概需要用多久的时间去完成，如何进行教学设计。

3.3.1 就地取材。由于农村地处偏僻，拥有生物资源丰富等天然优势，可以着力设计、开展生物方面的STEM课程。如鱼菜共生，通过组装鱼菜共生装置，记录菜的生长和鱼的成长，与此同时还可以控制其他条件相同、温度的不同来探究温度对鱼和菜的影响，培养学生解决食品安全问题的能力。

3.3.2 外部引进。STEM课程如船模、3D打印机、车模、航天、机器人、DV摄影等内容在国内相对比较成熟。对于引入这些较为成熟的课程，可以培养学生科学、技术、工程和数学素养，也可以加强学生发现、表达、解释和解决多种情况下问题的能力。

3.4 加强学校对STEM教育的投入

3.4.1 增添教学设施。由于STEM教育强调对学生实践能力的培养，拥有操作性、体验性、参与性强的特点，学校应该建立STEM实验室，增加相应的科学仪器的投入，提高学生在学习中的体验和乐趣，以更好保障教学效果。为锻炼孩子的动手能力，STEM教育的器材设备必不可少，如孩子的工程科学实验器材。除了一些大物件器材，诸如方块积木、橡皮泥、凹凸镜等一些可以培养孩子动手能力、探究科学的小器材也是不能忽略的。

3.4.2 增设课外科学探究课程。由于应试教育的大背景，主课老师占据着大部分的时间，教学方法多为传统的讲授法、讲解法，教学手段和教学模式比较单一。此外，学生动手实践的时间几乎没有。开展课外科学探究课程，利用每周固定的课余时间不局限于课堂的课程，有利于培养学生的动手操作、自主学习、合作探究的能力。

3.4.3 建立STEM课程教学激励机制。在推动教育公平、推动城乡教育一体化的进程中，乡村小学教师队伍建设一直处在至关重要的一环，整体教师队伍水平的高低直接影响到农村基础教育的改革和发展。因此，无论对于教师个人的成长，还是对整个STEM课程建设，制定STEM课程教学激励机制，增强教师的教学积极性，具有重大的现实意义。

3.5 加强家校合作

无论是国家还是基层，无论是教育系统还是文化系统，都在大力倡导家校合作、强调学习型社会建设。家校合作本质是“合作”，是家长和学校为了共同在学校里，教师承担主要的指导角色，带领学生进行课堂学习。离开校外，学生绝大多数时间是与父母、长辈相处，家庭的教育观念对学生STEM相关能力的培养起到间接影响。那么，父母、长辈可以通过鼓励孩子观察、提问、思考、表达的方式来培养孩子的综合能力。

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