STEM课程的设计与实施策略

(江苏省南京市第二十九中学致远校区，江苏 南京 210029)

STEM教育目前无论在国际还是国内，都是一个热点，STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写。其中，科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程是在尊重自然规律的基础上改造世界、解决社会发展过程中遇到的问题与难题；数学则作为技术与工程学科的基础工具，STEM课程重点培养学生的科学素养、技术素养、工程素养、数学素养。因此，在学校开展STEM教育的过程中，要能够真正做到学科的融合，从课程的角度进行设计与实施，同时关注学生的年龄特征，挖掘教师的潜能，提升学校的课程品质。

笔者所在学校在2017年9月被批准为“江苏省STEM教育项目试点学校”，于2018年3月又被评为“江苏省STEM教育项目试点样本学校”。作为课程的主要负责人，从开始申报STEM教育项目起，就开始思考并实施课程的校本化进程，参与了江苏省教育厅基础教育前瞻性教学改革重大项目“具有江苏特色的STEAM教育体系构建与实践研究”的课题研究，承担了“STEAM教育课程内容的开发”和“STEAM课程环境建设案例研究”两个子课题，经过一年多的实践与思考，现就学校STEM课程的设计与实施谈自己的体会。

1 课程的设计必须依托学校现有的课程优势

目前，学校的课程改革正在蓬勃开展，在国家课程的校本化实施、地方课程的活动化开展、校本课程的趣味化探索、特色课程的精品化尝试、项目课程的融合化设计等方面我们做了一些尝试，在此基础上，学校领导就STEM课程做了深入的研究和意见的收集，最后决定在课程价值、课程提纲、面向群体方面做一些探索，设计和开发了《极速赛车》、《人工智能》、《模拟城市》、《自我认知》四门STEM课程，课程之间相互渗透，根据年级划分难度等级和学习内容。

做这样的设计与开发主要是依托学校现有的课程体系，我校是“江苏省青少年信息学奥林匹克活动中心学校”“南京市中小学科技创新星光计划的特色示范项目学校”“江苏省初中物理教育研究基地学校”，学校拥有一支优秀的科技教育和教练员队伍，赛车项目有现成的社团和兴趣小组，每年参加各项比赛都能够取得优异的成绩。科技是一个国家和民族发展的未来，公民的科学素养直接影响着国家的进步、民族的发展。如何从少数的优秀过渡到全体的参与，最好的路径就是课程，我校设计开发了《极速赛车》课程，面对全体学生，把学生取得的学分计入成长手册，已经开设了两届，从实施的效果看，学生和教师的积极性非常高，在课程开设的过程中，挖掘学生和教师的潜能，真正提高了学生和教师的科学素养和工程技术能力。

我们还依托信息技术项目开发《人工智能》课程，依托数学、政治、历史优势开发《模拟城市》课程，依托物理、化学、生物等学科开设《自我认知》课程，目前课程框架已经完成，待进一步细化和完善后开设。

2 课程的开发需要有高层次专家的引领

作为一所义务教育阶段的学校，由于长时间的教学习惯和对课程的理解，对于STEM课程的开发和实施需要一个长期的适应和理解过程，由于我们的教师自身接受的教育是分科进行的，目前在教学过程中采取的方式仍然是分科教学，因此，在开发和设计综合性课程的过程中有很大的难度和障碍，因此，仅仅靠本校教师单独设计出优秀的课程是不现实的，再加上学校目前升学压力的存在，教师还有学科教学任务，因此，我们想到的是借智借力的模式，在学校课程开发的过程中，我们聘请了凤凰传媒和东南大学教授参与指导。

首先，我们向专家介绍了自己学校的课程状况和开设想法，让专家协助我们拿出课程的框架和设想，经过多次协商和修改，形成课程雏形，再经过所有参与教师集体讨论和进行可行性研究，在广泛收集意见、建议的基础上，由专家帮助完善课程内容，并对全校教师进行培训，在此基础之上，我们让教师自愿报名，遴选上课教师，然后再由课程专家进行集体培训，为了确保STEM课程的全覆盖，我们利用课表上专门的时间进行授课，从先期上课的效果来看，学生、教师、专家对此都非常满意，特别是通过专家和教师共同备课和研讨的《极速赛车》课程，虽然初一学生还没有系统学习物理、化学和工程等知识，但在科学思维和工程能力方面得到了很大的发展，连东南大学的教授都惊叹于学生的能力和水平，特别是面对问题时的小组合作和质疑过程，学生的能力让全体教师感到惊喜。这样的课程能够培养学生的科学思维和科学精神，促使我们加快《人工智能》等课程的开发和实施，专家的眼界和引领是我们做好STEM课程的有力保障。

3 课程的实施需要教师核心团队的积极参与

STEM课程的实施是一个复杂的综合工程，不可能所有的教师都有能力或者兴趣参与其中，因此，在刚刚开始实施的过程中，必须要有课程开发和实施的核心团队，而且，团队成员必须是具有高度热情的人员。

我校采用教师自愿报名和学校遴选的方式确立教师团队，在前期全员培训的基础上，第一期确定由29位教师实施初一全体学生的STEM课程，在实施过程中把教师按照学科专业、兴趣特长、年龄结构等进行了合理的搭配，并要求经过专家培训和集体备课后才可以走进课堂，因此，课程的开设有趣、有序，课堂的氛围热烈、高效；教师和学生在上完之后都有了更高的热情和兴趣，并期待后续课程的开设，特别是室外实践课的实施，充分调动了师生的热情和积极性。

4 课程的开设需要开发学生的科学潜能

一门课程的开发和实施，必须具备它的现实价值，STEM课程的开发和实施尤其重要。以学校的《极速赛车》课程为例，我们设计了能源、结构学、赛车操纵等模块，有各自的课程目标和内容大纲，涉及太阳能赛车、赛车机械传动、赛车之无线通讯、速度知多少等。

以太阳能赛车为例，课程目标设定为：(1) 通过课程的学习，了解能源的来源；(2) 通过收集信息，了解能源的转化率；(3) 学习发动机的相关知识，使学生了解能源转化效率等内容。

内容大纲为：(1) 太阳能量知多少。太阳是理想的清洁能源吗？太阳能能替代全球的化石燃料吗？做好太阳能电池板的测试与探究。(2) 阳光下的飞驰。设计太阳能赛车，进行组装和设计，以分组的方式比一比谁的赛车动力更强劲。(3) 借用白天的阳光，研究电能的存储、转换的效率等。

从课程的设置我们可以看出，每一个板块都涉及了科学、技术、工程、数学的相关知识，学生在实际的课程实施过程中也表现出了超常的兴趣和能力，这样的课程值得我们大力推广。

5 课程的开设需要学校硬件设施的投入保障

随着课程开发和实施的进一步深入，目前学校的设备和设施尚不能完全满足现实需求，这就需要有资金和硬件的投入，因为综合课程的开发和实施必须有配套的设备和器材作为基本保障，为了开发和实施好STEM课程，我们专门成立了STEM课程中心，拿出了近600平方米的专用教室进行设计装修，并由一名主任专门管理，同时，加大硬件设施投入，学校已经投入的资金近200万元，在未来两年的时间内我们还将投入300万元打造我们的STEM课程中心。

我们的学生在专用教室内进行课程教学(如图1)，从目前的课程开设效果看，STEM课程的教育实施将是未来的课程趋势，我们也将会加大各个方面的投入力度，把学校的STEM课程打造成为全省领先的课程，在所在区域起到示范和引领的作用。

图1

我们在STEM课程的开发和实施方面开展了一些工作，随着课程的深入和实施，我们也发现了很多的困难和瓶颈，例如：教师的综合素养不足、学生的课业负担偏重、学校的经费投入困难等，我们坚信随着上级主管部门对于这一课程的重视和引领，一定会让这一课程的实施环境越来越好。