STEM教育理念在高校教学中的借鉴与实施策略

段春红

关键词 STEM教育 高校教学 教学模式 教育理念

中图分类号：G642                                  文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.10.004

Abstract In the new era， our higher education is facing the dilemma that the teaching content lags behind the learners of the new era and the demand of future vocational posts. This paper explores the conjunction of foreign educational concepts to improve the educational dilemma， and holds that STEM educational concepts attach importance to project-based interdisciplinary teaching， scientific concepts at hand， timely updating of teaching contents and corresponding teaching implementation rings. Section， the lessons learned from foreign state-owned vehicles can be used for reference， and the strategies in the implementation process are analyzed.

Keywords STEM education; college teaching; teaching mode; educational concept

1 我国高校教育面临教学内容滞后于新时代学习者与今后职业岗位需求的困境

我国高校的传统授课模式的教学内容组织通常采取以一本重要书籍为主要教材，多本相关书籍为辅助参考教材，同时辅以数字化、网络化学习资源网为参考资源的方式进行。这种教学内容组织方式能够较为有效地抓住该学科的主要教学要点，能保证有较高的内容覆盖程度，而且对教师而言，可以较为容易地以课时形式对教学内容进行教学进度安排，因而受到高校教师的青睐。然而，新时代的高校学习者在自主学习渠道拓宽和加深后，对教学内容有了更高的要求。一方面，学习者希望学习到更新颖、更贴近时代的教学内容;另一方面，学习者希望学习的教学内容能够更加贴近生活、更具有创新精神和实践能力，能够在以后的职业生涯中作用明显。

追寻缘由，新时代学习者这种学习诉求的产生，主要是源自于时代进步后学习者自身综合素质的提高、学习获取渠道的拓宽，以及今后职业岗位要求的加强。首先从学习者自身来看，数字时代的新学习者拥有对数字化工具高熟悉度的使用和长时间的熏陶，早已习惯和接受在网络终端和移动产品上进行资源获取和问题解决的能力，遇到问题能够通过网络搜索到相关解释、说明、解决策略，甚至操作视频。只要学习者不懒惰，具备正常的文字识别理解能力、基本的信息检索分辨能力、拥有常见连入互联网的智能终端（手机、电脑等），在需要对某问题或某方面知识寻求解决策略的时候，就能够通过网上信息检索获得相关的解释与说明，学习后就能提升该方面的知识与技能。其次从工作岗位需求来看，工作中的任务通常都不是简单的任务，而是受多方面影响多因素相互联系与制约的。任务的执行需要员工调动多方面的业务素质，甚至多名员工通力合作才能完成。

然而，传统的按照书本知识结构进行知识传授的方式中由于书本内容相对滞后、不够切合身边的环境等原因，便与学习者对知识的期望产生偏差，甚至有可能其即将传授的内容已经有学习者部分掌握。究其核心缘由，在于书籍类传播载体的一种固有不足：教材知识内容的更新不够及时。具体来说，教材内容的遴选、教学案例的组织其实是学者的一个长期积累过程，优秀的学者在教材的出版上更是需要经过深思熟虑和仔细考量，不仅如此，教材的编写与发布也需要一个较长的周期，耗时几年时间是很常见的。因而，从书籍的酝酿到内容的编写再到书籍的出版，本身就存在某种滞后，难以强求。对高校教师而言，如果教学内容达不到新时代学习者学期预期的情况长时间存在，容易影响教学质量，如不及时进行教学理念和教学模式更新，就有被时代所抛弃的危险。

2 STEM教育理念改善高校教育困境的契合点与主要环节

STEM教育理念是一种立足生活经验和社会实践，旨在培养探究能力、批判性思维能力、与人沟通能力，通过整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）等领域内容和方法进行的跨学科学习范式。[1]STEM教育理念不是简单地将科学技术工程数学等学科进行叠加，而是一种有机整合，一种立足于学生应具备的、能适应终身发展和社会需要的必须品格和关键能力的跨学科整合。它具有跨学科性、趣味性、体验性、情景性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性的核心特征。[2]这种教育理念一方面强调教学内容的多学科整合，避免学习者因缺乏某方面素养影响今后职业岗位中业务的顺利开展，另一方面强调教学内容的及时更新，进一步贴近学习者的学习诉求，正好可供借鉴。

它的主要环节为：选择主题确定学习项目、确定项目学习目标、STEM学习活动设计、STEM学习活动支持文档设计、STEM学习活动实施。具体来说，主题选择主要选择与真实生活密切相关的真实情景问题，可以包括探究型主题、验证型主题、设计型主题、开发型主题等。项目学习目标的表述尽可能描述为可测量的目标，可参考布鲁姆的目标分类。学习活动设计综合考虑任务驱动、思维培养、实践能力的提升，从学习任务、学习内容、活动环节等方面进行设计。支持文档设计主要包括学习活动指导文档、学习记录文档、自主评价表格等的设计。学习活动实施主要为学习者为主体、教师为主导条件下的实施。值得一提的是，STEM教育实施成功的一个关键因素在于问题情境的设置。问题情境设计首要的一点，是遵循“手边的科学”理念，[3]也就是问题情境设计需切合学习者生活，是学习者身边的问题。与其从遥远的地域或年代中设置问题情境，不如在学习者身边寻找，更易构建与学习者个体相关的知识体系，避免将知识变为惰性知识。

3 STEM教育理念在国际上的应用先例

我们所处的时代是一个技术高度变革的时代，互联网、物联网、人工智能各种智能手段不断更新和普及，未来人才竞争的竞争更多地是知识技能的竞争，这就引起各国对人才培养的重视。从国际环境看，在提升知识技能的项目中，美国国家科学委员会1986年发表的《本科的科学、数学和工程教育》报告被认为是美国STEM教育的开端。美国提出STEM教育理念的目的在于美国政府遇到了创新人才不足的困境，想以教育的方式解决美国创新人才培养的问题。[4]创新是指以现有思维模式得出有别于常规或常人的思路，利用现有知识与物质，为满足社会需求而改进或创造新的事物、方法，并获得一定有益效果的行为。创新是人类主观能动性的高级表现，也是推动社会发展的重要动力。在各学科中，科学学科侧重知识和规律的理解与掌握，技术学科侧重技术和技法的运用与实践，工程学科侧重项目和问题的整体设计与各步骤环节的衔接，数学学科侧重逻辑和数理的推算与演练。将这几种学科的侧重点结合到一起，正是创新人才培养所需的核心素质：既有理论知识的支持，又有技术手段的掌握;既有项目工程思维和团队协作理念，又有严谨、科学的逻辑推算。或许正因如此，美国才提出在STEM跨学科教育的理念后最近又出台了《STEM2026》对STEM教育在未来十年的发展提出新愿景。[5]

随后德国也引入了STEM教育的理念（MINT），不过其原因是德国虽为欧洲主要经济体但出现了不利于工业持续发展的高质量综合性劳动力匮乏现象，[6]而高质量专业技术人才的培养需要以真实环境中的真实项目或问题进行培养。英国、芬兰、日本、韩国、澳大利亚等国也有类似综合型人才培养策略的实施。这些国家对STEM教育理念的使用和关注可以为我们提供前车之鉴。

4 STEM教育理念的实施策略

理念固然重要，实施过程也不容马虎，只有把握实施要点才能更好地为教育教学服务。第一，STEM教育是以提升学生的科学精神和团队能力为教育目标。科学精神也就是让学习者学会坦然面对真实情景中的问题，通过科学的、理智的思考，采用适当的与时俱进的方法和手段进行原因分析，做出合理的应对策略。团队能力则从真实社会工作中真实需要的团队精神出发，让学习者承担一定压力、付出一定劳动、配合一部分队员、做出一部分贡献，最终完成团体目标。这两种能力都是现代社会普通劳动者在团体工作中普通极为常见的能力需求。

第二，STEM教育是让学习者面对真实情景中的真实问题，以寻找问题解决办法为学习任务进行的任务驱动式学习。强调是真实环境中的真实问题，而不是书本中或历史里的问题，主要是为了适应时代的变迁、同时又贴近学习者近期或将来的生活。强调以问题解决为任务的任务驱动方式，是为了区别于普通的围绕某个主题的多角度学习，也就是说，STEM教育有着明确的问题解决能力培养的学习目标。

第三，STEM教育需要根据具体待解决问题整理出解决过程中与之相关的不同学科知识。这其实是对教师增加的工作要求，由于学习者可能并未经历过类似的问题，难以理顺其间所需知识，故而需要教師的引导和帮助。这也是教师作为导师的价值体现，教师将问题解决过程中可能需要的知识以及先后顺序做出排列，就像为学习者搭建了通往问题解决目标的脚手架，学习者可以沿着这条学习路径或快或慢行进，最终达到目标，而不用担心走错方向南辕北辙。

第四，STEM教育需要让学习者学会综合运用包括科学探究的方法、工程思维的方法、技术制作的方法、数学的方法等常用问题解决方法来分析问题、解决问题。常用的问题解决方法本身就是在真实问题解决过程中常用到的解决手段，综合起来为达到目的服务。

第五，STEM教育以项目方式进行，以各阶段任务驱动，通常不是一节课堂就能实现。这些真实环境中的问题由于其自身的复杂性才被选择以STEM教育的方式开展教学，同样也由于其复杂性，需要分阶段进行，需要的时间相对较多。

基金项目：本文受2018年度贵州财经大学校级科研基金项目“基于MOOC的财经高校教学模式优化与实践研究”（项目编号： 2018XQN02）资助

参考文献

[1] 李克东，李颖.STEM教育跨学科学习活动5EX设计模型[J].电化教育研究，2019（4）：5-13.

[2] 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（4/21）：13-22.

[3] 陈晓慧等.STEM教育研究与实践的理念与路径——访不列颠哥伦比亚大学科学教育专家Samson Nashon教授[J].中国电化教育，2019.4（总第387期）：1-4.

[4] 赵兴龙，许林.STEM教育的五大争议及回应[J].中国电化教育，2016（10）：62-65.

[5] 王素.《2017年中国STEM教育白皮书》解读[J].教育与教学，2017（14）：4-7.

[6] 傅骞，刘鹏飞.从验证到创造——中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育，2016（4）：71-78+105.