高中STEAM课程本土化与科普教育实践探索

卢 飚

(天津经济技术开发区第一中学 天津300457)

0 引 言

一直以来，我国高中教育的重心往往集中于文化课上，而在很大程度上忽略了青少年科普教育。目前，很多学校在实现应试教育向素质教育的转变中还存在只注重传输知识，没有切实落实培养学生创新能力、思维能力、探索能力等新课标的教学要求。此外，当前高中生课业负担较重，没有过多时间、精力投入到科普知识学习中去。教育部发布的《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》对未来5年教育信息化的规划提出：有效利用信息技术推进“创客空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的科技信息意识与创新意识。STEAM 教育的特殊性决定了它将成为青少年科普教育体系中重要的一环，它将科学、技术、工程、艺术、数学 5门学科交叉融合，具有跨学科和整合性的教育特点，旨在更加有效地促进学生实践能力与创新能力的提升，以及学生解决生活中实际问题能力的提升。STEAM 课程的兴起，为青少年科普教育提供更为广泛的舞台。同时，如何在高中阶段开展好 STEAM 课程本土化的实践改革也成为亟待解决的问题。

1 STEAM教育简介

2015年，联合国教科文组织发布报告《反思教育：向“全球共同利益”的转变？》指出，“学习的模式在过去 20年里发生了巨大的变化，知识来源改变了，我们与知识之间的交流互动方式也改变了。然而正规教育系统变化缓慢，目前的状态与其过去200多年间的情况依然非常相似”“还是为了满足一个多世纪之前的生产需求而设计的”。扭转这一基于知识供给与消费的传统教育模式的关键在课程改革。在此背景下，世界各国都把课程作为撬动教育变革的支点，试图通过课程改革来培养学生的跨学科素养，进而提升人才培养质量。特别是2009年1月11日，美国国家科学委员会(National Science Board)代表NSF发布主题为《改善所有美国学生的科学、技术、工程和数学》的公开信，从而揭开了 STEAM 教育的序幕，并引发了全球的 STEAM 教育运动。STEAM 是由 Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程)、Arts(艺术)、Maths(数学)5个单词的缩写组成的。STEAM教育打破学科界限，实现多专业融合，例如技术和工程结合，艺术和数学结合，科学和工程结合等。它有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，是一种重实践的超学科教育理念。

2017年，中国颁布了《普通高中课程方案和课程标准》(修订版)，义务教育课程方案和课程标准尚在修订之中，从已经颁布的课程方案和课程标准以及义务教育课程改革的实践进展来看，集中体现出育人为本、素养为核、情境为场、问题为纲、技术为翼等价值取向和发展趋势。作为跨学科课程的典型代表，STEAM 课程以其开放性、主体性、情境性、关联性、发展性，从开始产生就顺应了中国课程改革的发展态势，并受到全国中小学和幼儿园的欢迎。

2 高中STEAM课程的开发和本土化研究

高中阶段的教育重点是挖掘人格潜能，深化自我认知，提升研学能力。STEAM 课程可以激发学生思维逻辑的培养和建立。在快速发展的互联网时代，教育的使命依然是培养完整的人、幸福的人和面向未来的人，每一个走出学校的学生都应该具备独立思考、批判性思维、责任担当和持续发展等基本素质。

在高中阶段STEAM课程开发中，如何通过搭配组合课程体系，引导学生学习到跨学科知识，是十分重要的环节。以天津经济技术开发区第一中学为例，学校建立了“STEAM 学科实验室”，并逐步予以完善。STEAM 作为选修课在高一年级率先开设，其跨学科知识学习课程特点及创新的教学模式，吸引了众多学生报名学习，成为热门选修课。学校研发提供了“以课程体系为核心”的 STEAM 全生态链解决方案，内容包含空间设计、课程体系、评价体系、培训体系、教具设备 5大体系。STEAM 课堂更注重学习的过程、尝试和探索，而非唯一的正确答案，这是其独特之处，也是这个时代值得探索的教育前行方向。

为了更好地推进 STEAM 课程本土化，学校STEAM团队在辅导老师的带领下参加全国青少年科技创新大赛、世界机器人大赛、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛梦赛道等科技、创客类比赛，取得了优异的成绩。通过设计竞赛活动和展示平台，锻炼学生的综合能力，让 STEAM 课程具有多元性、延续性。通过课程的学习，同学们自主思考和探索，用纸张、电池、LED灯等生活中的常见物品完成互动电子艺术作品。这不仅仅是一门科学课，更强调科学精神及艺术审美，让学生学会用不同的角度观察世界，从而培养思维能力。在体验式学习中，提升对美的感知、创造力、探索精神、表达能力及团队协作能力，给不同的学生展示自我与合作的空间。学校还提出了“立足 STEAM 课程，全面培养科学素养”的理念，利用STEAM课程培养学生的创新能力和科学素养。STEAM 课程的引进与开发，实现了各学科专业的科学素养的培养。实践证明，这种以解决实际问题为目的的开放式项目学习，对打开学生思维和创新能力非常有益。

谈到STEAM课程的本土化研究，就必须从中美STEAM课程教育的差异谈起。美国的STEAM建设是源于顶层设计，从理论到 STEAM 师资力量，再到实践的改变，经历了一个循序渐进的过程。进入我国短短几年来，随着学校需求的出现，尽管 STEAM 教育市场逐渐显现，但课程设计还未成熟，在专业师资力量缺乏的情况下加速进入一线课堂，也为教学带来一定困扰。天津经济技术开发区第一中学借助相关培训机构技术支持，在美国原版教材的基础上进行了本土化的设计，更符合我国的教学需求。根据不同年级学生的语言程度和知识水平的差异，按照从易到难，分为初级、中级和高级不同等级，同时配备教具套件、纸版教材、电子课件和资源素材(视频、音频、动画、文档等)，采用游戏化教学、项目式学习和个性化学习等教学方法，帮助学生适应课程，鼓励学生用于探索，相互协作。STEAM 的课堂常常是基于真实问题解决探究式的学习、基于设计的学习，它强调在看似杂乱无章的学习情境中培养学生的设计能力与问题解决能力，因为真实的问题是劣构、错构的问题。STEAM 课堂上教师围绕一个真实问题，让学生参与到一个班级范围内的小组中去开展研究，往往可能通过面对面的方式、网络的方式与校外学习支持者、学习伙伴开展交流。在学习与研究的过程中，学生被要求使用技术搜集、分析数据，并设计、测试和改进一个解决方案，然后与其同伴交流研究成果，从而实现对学生综合实践能力的提升。

3 依托STEAM课程的科普教育实践探索

天津经济技术开发区第一中学在全域科普的大背景下，提出“以普及带提高”的科学素养培养思路，构建STEAM立体课程体系。学校积极与区域内高等职业院校进行沟通合作，探索构建“大手拉小手”的科技课程教学模式。利用高职院校专业齐备、学生动手能力强的特点，在 STEAM 课程的教学中，聘请高职院校中经过专业培训的学生团队作为实践活动指导教师参与课程教学、社团活动以及校本教材的开发。以各类科技竞赛、创新大赛的比赛为契机，借助高职院校的师资、场地、技术的优势，与 STEAM 课程日常教学中的项目相结合，推进学生综合素质的不断发展。

学校以 STEAM 教室为依托，全面实施素质教育，以增强大众的创新精神、培养实践能力、提升科普素质为目标，积极开展科普基地建设。基地建设旨在为在校生、周边学校、广大市民提供学习交流的平台，使受众人群掌握科技基础知识，体验科学探究活动的过程，培养良好的科学态度、情感与价值观，增强全民对科学技术的兴趣和爱好。科普基地建设以寓教于乐的方式，打造特色科普活动亮点，激发民众探究科学的热情。

在校内科普活动的开展过程中，结合学校社团活动，将科普活动做到趣味化，使得学生在多元的活动中培养科学实践精神和自主实践能力，进行独立的观察、研究、实验、总结和汇报，提高学生提出问题、项目组织、团队合作与总结演讲能力。校外科普活动以科技周、全国科普日以及主题科普活动为依托，充分发挥全域科普的组织优势、工作机制优势和队伍优势，进一步加强与周边学校和周围社区的合作，联合行动，最大范围地为民众提供科普服务。以“科技伴我成长”为主题，以打造科技爱好者之家为主，为大众打造科学学习、实验的氛围，并积极开展航天科技、人工智能、物联网、3D 打印、编程、机器人、无人机等活动。通过不同的项目，引导发展学习能力、探索能力和实践能力。

基地作为在校教师的培训和科学交友探索与实践的平台，与天津滨海职业学院合作，建立了专兼职科技教师培训机制，为科技教学培养后备力量。学校依托基地定期组织科学实践活动或科技竞赛活动，了解广大青少年对科普活动的需求，并征求周边学校、周围社区活动参与者和教师们对科普基地开展活动的建议和意见，为丰富科普活动提供支持。