高中STEM教育的现状与对策

张禄 任健

2015年和2017年，江苏省科协和教育厅在全省中小学及幼儿园中先后遴选出269所STEM教育项目试点学校，其中高中学校有50所。2017年到2019年，江苏省已连续召开3届全省STEM教育大会，并在第二届STEM教育大会上发布了《江苏省基础教育STEM课程指导纲要（试行）》（以下简称《纲要》）。两年多的时间里，STEM教育在全省幼儿园和小学、初中学校中得到了广泛开展，那么，在面临高考压力的高中学校的开展情况又是如何？主要存在哪些问题？为此，本研究以江苏省第三届STEM教育大会为契机，对江苏省高中教师进行了专门的问卷调查。

问卷设计与调查概况

本研究在设计调查问卷的框架时，主要围绕学校对开设STEM课程的支持情况、STEM课程的开设情况两个方面展开，具体内容涉及四个部分：学校的基本情况、STEM教学的教师和课时情况、STEM课程涉及的内容、教师对学校开设STEM课程的态度。

问卷调查面向江苏省高中教师，调查对象主要为参与2019年江苏省第三届STEM教育大会的教师代表，也有部分通过网络远程调查，覆盖全省13个设区市。本次调查共有66人填写问卷，有效问卷为65份，无效问卷1份（幼儿园教师填写，学段不匹配）。教师所在学校的基本情况如表1所示，通过对两个问题交叉分析得到了如下图所示的结果。

从教师所在学校的基本情况可以看出，参与调查的高中学校里有67.69%的都是区级及以上的STEM教育项目学校或课程基地，有36.92%的高中学校尚未开设STEM课程。结合交叉分析不难发现，得到上级主管部门（尤其是省级部门）支持的学校在开设STEM课程时更加积极主动，少数得不到支持的高中学校也在探索STEM课程。另外，未开设STEM课程的学校也积极参加了此次活动，有理由认为这些学校是有开设STEM课程需求的。

调查结果分析

1.STEM课程的综合性已得到学校认可，但实际开展仍面临一些现实困境

在理论研究领域，STEM课程的综合性似乎已经达成共识，那么，在一线教学实践的学校中是否已达成共识呢？调查显示（如表2），学校中参与STEM教学的教师数量至少会有2人，近半数（占比46.3%）的学校则会安排5人甚至更多的教师参与到STEM教学中;对于教师的学科背景，有信息技术、通用技术、物理学科教师参与STEM教学工作的学校相对较多，分别占比82.9%、68.3%、68.3%，同时也有相当比例的学校能够关注到数学、化学、生物、地理、艺术等学科教师的参与度。这些数据充分表明，在学校实践中，STEM课程的综合性已经得到广泛认可，并开始了初步尝试。

通过分析参与STEM教学的教师的基本情况（如表3，将教师数量作为自变量X，将教师学科背景作为因变量Y），可以发现，当参与STEM教学的教师数量达到5人或以上时，教师学科背景涉及面更均衡，甚至占比4.5%的学校中已经有艺术学科的教师参与;当参与STEM教学的教师数量不足5人时，学校STEM教学工作基本由信息技术、通用技术和物理学科的教师担任，其他学科的教师参与度相对较低。通过访谈发现，由于江苏省高考政策原因，作为三大主科之一的数学学科教师的高考成绩压力比较大，因此参与STEM教学的积极性不高;化学和生物学科自身的难度较大，尤其是很难满足相应的实验条件，在现有的STEM课程中涉及较少;由于当前高中STEM课程中涉及的内容基本可以分为软件和硬件两个方面，而信息技术、通用技术或物理基本能够包含这些内容。值得说明的是，有相当一部分学校的通用技术教师是由信息技术或者物理教师兼任，所以在调查中很难将这三门学科完全区分开。

在学校开设STEM课程的数量和课时情况的调查（如下页表4）中发现，开设STEM课程数量为3门的较少（占比12.2%），而周课时超过2课时的学校占比仅有7.3%，每门课程每周基本只有1课时。鉴于高中生的学业压力，每周开设1或2课时的STEM课程是较为现实的做法。

2.STEM课程内容逐渐丰富，对课程开发提出更高要求

关于STEM课程内容的调查，主要包括课程的来源、涉及的学科和开展的形式，如表5所示。在STEM课程的来源方面，有73.2%的学校都会采购校外课程（主要为相关企业开发的STEM课程），更有87.8%的学校使用自编课程，说明学校已经开始了多种尝试，但由于缺乏国家层面的课程标准，多数课程类似于实验说明书或者产品介绍。在STEM课程开展的形式方面，项目式学习成为STEM课程常态，90.2%的学校都会采用项目制作的形式，而技术试验和科学实验也分别占到了85.4%和65.9%，表明高中学校在STEM课程的开展形式上已经足够丰富。值得说明的是，由于此调查项目选项的三种形式有所交叉，很难严格区分，故此调查项目设置为多选题。从STEM课程涉及的学科来看，与参与STEM教学的教师学科背景基本保持一致，仍以信息技术、物理和通用技术为主，说明在高中学校，师资对STEM课程内容的选择具有决定性作用，对于开发STEM课程而言，需要尽量涉及各个学科的教师。整体而言，STEM课程的内容已经日渐丰富，但在综合多学科知识时只存在于表面形式，亟须更深层次的融合。

在对学校STEM课程开设情况的满意度调查（如表6）中发现，已开设STEM课程的满意率为53.6%，未开设STEM课程的学校满意率仅为8.3%，说明开设STEM课程是教师们的一种期待，而如何开好STEM课程则成为学校的一个难题，开发出具有普适性的STEM课程将变得更有意义。

建议与对策

多数被调查者对如何开展STEM课程充满期待，在调查中有50.8%的教师提出了自己对STEM课程的一些设想，结合上述调查结果，我们认为，要在高中学校中开设STEM课程，以下几个方面值得关注。

1.学校予以重视，提供保障措施

学校给予足够的重视，是顺利开展STEM课程的前提。笔者认为，学校层面可以着重在师资和课时两个方面提供保障。师资方面，学校应组建一个“学科整合”的STEM教师团队，并尽量涉及STEM相关的各个学科，如技术、物理、数学、化学，甚至生物、地理、美术等学科，结合调查分析，STEM教师团队应超过5人为宜。团队建设不是简单地做加法，也不是硬性地捆绑，团队内在的凝聚力和执行力是开展STEM教育的关键，因此需要学校层面提供更多的关注和引导。值得注意的是，在STEM项目中对信息技术的应用比例不断增加，信息技术应当成为STEM教师团队的必备学科。在此基础上，学校应注意为STEM教师团队提供相关的师资培训，不断提升教师的专业素养，并建立相应的激励制度，将其列入教师工作绩效考核评价体系中。课时方面，高中学校应尽量保障STEM课程的开设，为素质教育和新课程改革提供研究范本。笔者认为，虽然有高考的压力，但是学校仍然可以在信息技术、通用技术和艺术类必修课、校本选修课、社团活动课、综合实践活动、研究性学习课程等课程中适当提供一些STEM项目的学习。当然，学校也可以在既有课程框架下努力开拓STEM教育的机会，例如，将国家政策与地方课程、校本课程相结合，将校内与校外科技教育基地相结合等。另外，学校也需要在经费投入、专用教室、学生活动等方面提供一定的保障。

2.选择合适项目，开展STEM教学

高中学校STEM课堂教学中的项目应具备何种特点呢？笔者认为，适合开展STEM课堂教学的项目应具备以下三个显著特点：解决真实问题、跨学科、微型化。STEM教育需要以真实情境中的问题来驱动，通过对问题解决的思考与实现，体验科学探索的方法和工程技术制作实践的真实过程，从而获得智慧和能力的成长。而跨学科意味着教师在STEM课堂中，不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是放在特定问题上，强调利用多学科知识解决问题，实现跨越学科界限，从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力的教育目标。另外，由于高中生的課余时间普遍较少，STEM课程的项目需要尽量在课堂内完成，综合考虑器材使用、半成品收纳、教学连贯性、课时与学分等方面。结合相关的教学经验，笔者建议，一个完整的STEM项目应在6课时之内完成，这就要求STEM项目需要微型化，即微项目。微项目可以说是针对课堂的子项目，设计微项目分解学习内容与学习进程，是整体项目在内容、时间上划分出来的一个相对独立的部分，在项目选题内容、组织实施和检测评价方面有一定的价值定位，对整体项目实施来说是必不可少的一个中继环节。当然，不同类型的STEM项目需要不同的教学方法。

3.依据相关标准，设计STEM课程

在调查中发现，87.8%的学校都会尝试自编STEM课程，由学校教师根据自身情况自主设计开发STEM课程。但是课程设计不仅包括课程内容设计，还包括课程活动设计，在我国STEM教育实践中存在着只重视活动形式而忽略知识学习的问题。因此，在设计STEM课程时需要做到有据可依，尤其是教育部颁布的普通高中各学科课程标准（2017年版），其中部分学科已经关注到STEM相关的跨学科内容。

本文系江苏省教育科学“十三五”规划2018年度青年专项重点资助课题“江苏省高中STEM教育基地实验项目的设计与实践研究”（课题批准号：C-a/2018/02/19）阶段性成果。