STEM融入学校课程体系的途径和策略

范佳午 李正福

【摘 要】STEM教育深入开展需要融入学校课程体系。本文通过分析我国课程方案、相关学科课程标准、中小学综合实践活动指导纲要等文件，提出STEM融入学校课程体系需要整体设计;融入国家学科课程时应基于课程标准，以共通概念和学科实践为抓手;融入综合实践活动时应面向真实问题，注重综合与融合;开发STEM校本课程应与国家课程互补，提高课程专业性。

【关键词】STEM;课程体系;本土化 ;整体设计

【中图分类号】G423 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）01-066-04

STEM教育强调科学、技术、工程、数学等跨学科交叉融合、重视真实情境、通过实践解决问题或做出产品，聚焦创新思维、实践能力等核心素养培养，近年来成为国内外教育研究和改革热点。课程是学校开展教育教学活动的依据，没有合适的课程位置、系统的设计，STEM教育就很难深入、全面开展。当前基于我国课程政策开展STEM教育本土化系统融入的研究还有待加强。

STEM教育融入学校课程体系需要整体设计

课程体系整体设计涉及根据育人目标，设置哪些门课程，及各种内容、各种形式、各种形态的课程如何相互结合达到整体优化的效果。STEM教育涉及的内容领域和思想方法均十分宽广、具体实施形式丰富多样、没有结构良好的内容体系，因此用单独一门课程难以覆盖STEM全部。且STEM教育与相关学科课程、综合实践活动和劳动课程的交叉融合较多，更适合分散融入各门国家课程和校本课程。应加强从课程体系整体构建和发展STEM教育，顶层设计STEM在各门学科课程、综合实践活动和劳动课程、校本课程中的系统融入和实施，充分发挥不同门类、形式课程的STEM教育价值，提升STEM教育的效率和效果。

当前，我国STEM教育实践中遇到的一些问题必须通过学校课程体系整体设计才能解决。例如，在学校STEM常常以选修的校本课程出现，只有部分学生受益。要使全体学生得益于STEM，还必须将其融入国家必修课程。那么，STEM怎样融入各门相关国家必修课程？STEM校本课程与国家必修课程中开展的STEM教育关系如何处理？这需要通过分析我国现行课程方案、课程标准、有关中小学综合实践活动指导的文件，找出STEM教育融入我国中小学课程体系的结合点、育人功能及要求，明确STEM在我国基础教育课程体系中的位置，开展顶层设计。

从课程体系整体构建STEM教育时，要考虑的方面有：一是横向覆盖。包括培养核心素养的覆盖，学生实践能力、创新思维、合作能力等核心素养以及技术意识、工程思维、科学思维等STEM相关学科核心素养是否均能得以发展;不同类型STEM实践活动的覆盖，学生对工程设计制作、科学探究、数学建模等实践过程是否都有经历;不同领域的覆盖，学生在科学、技术、数学等领域学科的学习过程中是否都能经历STEM教育。二是纵向进阶。怎样合理设置不同学段、不同年级STEM教育内容的深度，使之符合学生当前水平又体现螺旋上升式的进阶发展。三是必修选修。对全体学生STEM核心素养要求的共同基础是什么，怎样通过必修课程得以落实;本校学生对STEM的个性化需求主要有哪些，怎样通过选修课程支持这部分学生发展。四是充分发挥不同课程、教育形式的特有育人功能。例如，建构学科知识体系是分科教育的优势，培养真实问题解决能力、实践能力、创新精神等是STEM教育的优势，两者应发挥各自优势、相辅相成培养有竞争力的科技人才。如果希望以STEM教育为主体去帮助学生打基础、建构学科知识体系就要合理发挥不同教育形式的优势。

STEM教育融入国家课程—— 全体学生获益STEM教育的关键

融入国家课程有利于全体学生受益于STEM教育。国家课程又包含学科课程、综合实践活动课程。

1.STEM教育融入学科课程——基于课程标准，以共通概念和学科实践为抓手

目前施行的科学、技术、数学领域各学科课程标准都在不同位置、以不同程度提出重视跨学科关联，这些要求是在学科课程实施中融入STEM的结合点。例如，小学科学、高中生物、信息技术、通用技术课程标准中均明确提及STEM或STEM+教育;在我国科学领域所有学科的课程标准中，均要求体现STS（科学技术社会教育）或STSE（科学技术社会环境教育），STS、STSE是STEM教育的基础、与STEM教育虽不完全相同但有很多共性[1、2]，在实践中二者可整合实施。高中数学课程标准中要求“数学建模、数据分析”在科学、技术、工程、社会生活中的应用。

结合各學科课程标准中对跨学科整合的要求，可以通过创设跨学科的主题或情境、引导学生领悟共通概念、开展学科实践活动等方式融入STEM教育，其中后两者更有利于学生进行深度融合的STEM学习。共通概念的本质特点是跨学科性，在科学、技术、工程、数学不同领域都具有方法论和解释性价值，但其教学又不能完全独立于学科核心概念，在当前国际科学教育研究中受到高度重视[3]。美国《新一代科学教育标准》（NGSS）提出了科学领域内及与工程技术相关的共通概念：“模式;因果关系;尺度、比例及数量;系统与系统模型;能量与物质;结构与功能;稳定与变化;科学、工程与技术的相互依赖;科学、工程与技术对社会及自然界的影响”[4]。虽然目前我国课程标准中尚未明确提出，但当前高中课程标准提出的科学、数学、技术学科核心素养中存在一些交集，可以将它们做为STEM共通概念，例如，“模型与建模”在上述学科核心素养中均提及（科学在科学思维中、数学在数学建模中、信息技术在计算思维中、通用技术在工程思维和物化能力中）。

开展学科实践活动是实现学科育人的必经之路，各科课程标准对学科实践活动也均提出要求。例如，数学课程标准中的内容模块“综合与实践”“数学建模活动与数学探究活动”，生物课程标准中“教学过程重实践”的基本理念等。虽然是学科实践活动，但只要是解决实践中的真实问题，自然会涉及相关学科的内容，是开展STEM教育的良好载体。同时，不同学科各有侧重地让学生经历科学探究、数学建模、设计制作等学科实践活动，从整体上保证了学生能够经历各种不同类型的STEM实践。

2.STEM教育融入综合实践活动课程——面向真实问题，注重综合与融合

STEM教育与综合实践活动课程的性质、理念、目标、活动形式均高度相符，可用于实现综合实践活动课程目标中“问题解决、创意物化”方面目标，活动方式可以结合“考查探究、设计制作”等。综合实践活动是国家课程，其实施要依据《中小学综合实践活动指导纲要》，但具体内容、活动方式由学校和教师根据课程目标、基于学生发展实际需求设计，中小学校是综合实践活动课程规划的主体。学校在综合实践活动课程中规划融入STEM时要注意：一是与学科课程相互补充、相辅相成。学科实践活动主要从学科视角出发，引导学生关注生活实践、解决真实问题、理解学科间的联系，从选题、研究思路方法、解决问题切入点等方面往往受到学科框架影响。而在综合实践活动中实施STEM教育则应当更突出学生主体地位，引导学生自主提出问题、寻找解决问题的方向思路、调用并学习相关知识技能，经历思考、学习、研究、试误和克服困难等一系列过程，对跨学科STEM实践过程形成更深刻、个性化的体验和感悟。要突出个体建构学习，注重培养学生实践能力、创新思维、合作能力、社会责任感等核心素养。另外，义务教育阶段技术领域因为没有学科课程，综合实践活动还要承担好技术教育、工程教育的重要功能;二是STEM教育可以和相关的主题教育融合。综合实践活动课程的内容不仅仅局限于STEM，还要涵盖更广泛的内容，但课时有限。STEM教育做为综合实践活动可选的内容之一，与其他主题教育不是竞争关系，而可以融为一体。例如，将STEM与中华优秀传统文化教育融合，以传统文化中涉及STEM的主题为载体（如设计修复乐山大佛方案等）让学生开展STEM实践活动。三是综合实践活动过程学生高度自主，但教师要做好指导，引导学生发展STEM核心素养，提升育人价值、避免流于形式。为此，科学、技术、数学学科教师应部分参与到指导综合实践活动中，并和综合实践活动专职教师共同开展集体教研。

开发STEM校本课程—— 与国家课程互补，提高课程专业性

校本课程与国家课程是互补关系，在贴近学生生活、体现学校特色和优势、满足学生需求等方面具有优势，也更灵活、能快速反映时代特点和科技发展、便于试验新的教育思想理念。STEM教育在实践中作为一种新理念，在校本课程中有较大发挥空间。

学校在规划STEM校本课程时要注意：一是基于学校课程体系整体设计，使校本课程与国家课程互补。学校要利用校本课程弥补国家课程的不足。例如，目前国家课程中，工程教育分散在各个学科和综合实践活动中，系统性偏弱。有条件的中学可以挖掘资源，结合学生现有基础，针对感兴趣的学生开发深度合适、实践性强、兼具一定系统性的工程教育课程。再举一个因缺乏整体思考而没有处理好校本课程和国家课程关系的反例：现实中有学校希望成为STEM特色校，开发很多门STEM校本课程（仅选修的学生能享受到），但同时学校的科学、数学等学科教学却以应试为目标，忽视课标关于STEM、STS、解决真实问题等方面的要求，信息技术、通用技术课没有受到应有重视，综合实践活动应付了事，这就舍本逐末了，绝不能将几门特色STEM校本课程与学校STEM教育特色划等号。二是关注学生多元个性需求。校本课程可以针对部分兴趣浓、有特长的孩子，在深度、创新性等方面适当提高，弥补国家课程注重共同基础而忽视学生个性需求的不足。由于STEM涉及面广泛，有条件开发多门STEM校本课程的学校，其STEM校本课程群也应该形成合理的结构：各门校本课程涵盖科学探究类、设计制作类、思维发展类等不同类型的STEM实践，使学生能有多元选择、获得不同经历和积累丰富经验。反之，如果某校开发了十几门STEM校本课程，但全部是设计制作类，虽然门数很多但种类单一，不能满足学生多元需求，在这个意义上也谈不上种类丰富。三是不断提升STEM校本课程设计和实施质量。校本课程质量的关键在于其是否有较高的育人价值、能有效促进学生STEM核心素养的发展，课程内容是否符合学生兴趣特点和能力水平，实施方式和评价方案是否有利于课程目标的达成，而不在于课程资源是否“高大上”“时髦”等外在形式。由于当前中小学STEM相关学科教师多是理科学位毕业，本身对技术、工程的理论学习和实践经验都较缺乏，有条件的学校在开发STEM校本课程时，可积极引进校外从事技术、工程工作的专业人员（包括挖掘学生家长资源）参与校本课程开发，提高STEM校本课程的专业性和课程质量。

将STEM融入学校课程体系的途径、价值意义、实施策略和建议总结如表1所示。从课程体系视角研究STEM教育有重要意义，未来还有很多研究有待深入，如STEM教育的總目标是什么？结合不同门类与形式课程开展STEM的特点、功能和价值，以及怎样互补、形成合理的课程结构？STEM与分科教育怎样配合共同服务于科技人才培养的国家战略？STEM教育从国家人才战略到课程体系整体设计，再到具体课程的开发和教学实施，宏观、中观、微观协同推进，STEM终将融入我国中小学教育，发挥其独特育人价值，服务于立德树人根本任务。

注：本文系北京市教育科学“十三五”规划2018年度一般课题“STEM教育融入普通高中学校课程行动研究”（课题批准号CDDB18157）成果

作者单位：北京教育科学研究院  教育部课程教材研究所

参考文献

李雁冰.“科学、技术、工程与数学”教育运动的本质反思与实践问题[J]. 全球教育展望，2014（11）： 3-8.

袁磊，赵玉婷. STEM 教育的冷思考：STEM教育与STS教育的辨析[J]. 现代远距离教育，2017（5）： 30-35.

高潇怡，孙慧芳. 美国科学课程发展的新趋向——基于共通概念的科学课程构建[J]. 比较教育研究，2019（1）： 53-59.

NGSS Lead States.Next Generation Science Standards： For States， By States[EB/OL].https：//www.nextgenscience.org/.2020-02-16.