基于湖湘文化，探寻STEM课程实施路径

彭金灿

【摘要】STEM教育作为培养学生的探究能力，批判性思维能力，以及与人沟通能力的载体，正在被实践、被研究，被推广。基于湖湘文化视野下的STEM课程，以求通过学生充分地体验与实践，在手脑并用中提升思维与能力，同时激活文化记忆。

【关键词】STEM教育;课程;湖湘文化

在教育的基本构成要素中，教育内容的改革是非常重要的。而我们所说的教育内容就是课程。课程改革一直是未来教育改革的核心。面向未来，课程需要更好地体现时代精神和文化内涵，从根本上解决“为谁培养人”和“怎样培养人”的核心问题.[1]长沙市开福区清水塘鹅秀小学，一所背倚鹅羊山、西临湘江水、应灵山秀水环拥的新建学校，从建校初就致力于以科学+人文的“以STEM教育理念为支撑、进行学校课程改革深层次创新，深入推进学校STEM教育特色课程”的探索与实践。

一、课程背景

21 世纪是科学技术迅速发展的时代，世界各国都在高度关注科技的创新和高素质人才的培养，力争在复杂多变的国际环境中保持本国的竞争力，纷纷制定学生核心素养发展框架，以培养学生的问题解决、应对挑战和实践创新的能力.[2]2016年，我国北师大林崇德教授团队推出包括“文化基础、自主发展、社会参与”三方面六大素养十八个基本要点的《中国学生发展核心素养》。2017 年，中国教育科学研究院印发《中国STEM教育白皮书》，明确指出“STEM 教育应该被纳入国家创新型人才培养战略”.[3]随后，国家又陆续颁布《中国STEM 教育发展报告（起点篇）》《中国STEM教育2029行动计划》《STEM教师能力等级标准（试行）》等政策文件，强力推动 STEM 教育在中国的發展。2017年教育部印发的《义务教育小学科学课程标准（2017版）》第四部分实施建议当中，特别把STEM教育列为新课程标准的重要内容之一。 STEM 教育已然成为当下教育变革的“关键词”，成为培养学生创新能力和实践能力的最佳路径之一。[4]

二、课程价值

STEM教育从国家层面被数次提及，它的价值到底体现在哪？

中国教育科学研究院与比较教育研究所所长，中国教育科学研究院未来学校实验室主任，中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任王素主任说：时代对人才提出了新要求，目前我们处在一个技术高度变革的时代，从互联网、物联网、人工智能到智能制造，所有这一切不仅改变了我们的生活方式，也改变了我们的生产方式，特别是对于未来的就业和产业所需要的人才提出了新的要求。在这个过程中，未来的人才竞争主要是知识与技能的竞争。从国际经验中我们可以看出STEM教育作为培养学生的探究能力，批判性思维能力，以及与人沟通能力的载体，具有非常好的效果。[5]

21 世纪核心素养提到人才应具备学习和革新技能，强调人才应具备“4C 能力”，即批判性思维和问题解决能力 （Critical Thinking）、 沟通交流能力（Communication）、合作能力（Collaboration）、创造与革新能力 （Creativity and Innovation）。[6]教育家布鲁姆的认知领域教育目标分类，将思维学习分为六个层次，自低到高依次是：记忆、理解、应用、分析、评价、创新。其中分析、评价、创新为高阶思维层级。哈佛大学有句名言：“一个人的成功与否，不在于他的经验有多少，而在于他有怎样的思维方式。”STEM 教育正是符合高阶思维能力的培养和4C 人才的培养目标与：通过跨学科活动，促进学生创新能力;通过数学思维与批判性思维整合，促进学生把在进行STEM 教育过程中涌现出的创新设计和想法转化为创造力。所以，通过推进STEM教育，以培养学生更广阔的视野与思维;通过跨越学科边界的知识融合和应用，解决真实世界中富有挑战性的问题，使学生获得多学科解决问题的教育经验。[7]

我们认为：真正的教育，是每时每刻的自我觉知、批判性的独立思考。而培养出具有创新思维、批判性思维和问题解决能力的学生，关键要有规范合理的课程体系、智慧有效的教育方式等。所以，我们清水塘鹅秀小学基于湖湘文化的STEM教育特色课程的实施应该是一种很好的探索。

三、课程实施

我们学校的STEM课程以湖湘文化为依托，具体是以湖南民间风俗和“湖南人——三湘历史文化”博物馆陈列主题中的文物为课程载体，我们邀请学生、家长参观湖南省博物馆，然后通过网络问卷，选取学生、家长视角下最感兴趣的的课程载体。

我们希望通过学生充分地体验与实践，在手脑并用中激活学生的文化记忆，沿着探究“我们从哪儿来，当下在哪儿，未来往哪儿去”的路径，增进其对我国优秀传统文化的理解和认同。

我们的课程框架以《杆秤里的STEM》项目为例如下：

课程框架依据人类认识世界的基本规律展开设计，从认知到解释，再到反作用、反观。针对每一个环节，设计对应的课程内容与形式，以确保课程开展的科学性和学生认知的完整性，同时用不同的课程形式培养与开发学生不同的思维能力。

（一）看到，建立探究基础

在每一个项目课程开始前，我们都会布置两项任务：主题阅读+现场识物。我们希望通过这两条途径，让学生“看到”，帮助学生建立探究的基础。

1.主题阅读：我们每一个项目课程都有一个推荐书单，书单里有书籍、有视频、有影片、有书法绘画作品……学校建立专门的资源库，保存、收集、整理这类资料。这项任务我们要求在课程开始前的寒暑假完成，学生根据书单自主阅读、学习、小组分享，等到课程开始后汇报、交流阅读感受。

现场识物：除了看到书上的文字、图片、视频，我们更希望学生通过实地、实物地考察来完善认知，在实践活动中引发探究兴趣与成就感。于是，我们会带领学生走进湖南省博物馆、邀请博物馆的志愿者讲解;我们会引导家长带着孩子走街串巷、深入平常百姓家探寻。如《杆秤里的STEM》项目课程，我们组织学生走进太平街杆秤店，寻找真实的杆秤，采访杆秤制作人。《日晷里的STEM》项目课程，我们邀请湖南省天文协会会长来给学生上大课，讲太阳的故事;我们还将天文望远镜搬到学校的操场，带领学生透过观察色球层和光球层不同的天文望远镜来看太阳。

阅读与识物之后，我们会要求学生将这一过程记录下来，写出自己的预学报告。预学报告作为正式课程之前的自主学习成果，包括他们主动学习的过程、体验与收获，同时，也包括他们对课程的疑问。这项任务一是有利于培养学生的探索精神：独立自学式地预学正是学生自学能力和研究探索精神最好的训练。二是有利于培养学生学习的积极性：坚持不懈地预习，学生的许多见解、判断经过课程学习验证是正确的，就会增强学生的学习兴趣;学生在预学中的问题要在课堂上寻找答案，也会激起学生的学习兴趣。

（二）想到，激发探究动能。

3.提出问题：科学家爱因斯坦曾说过：“提出问题比解决问题更重要。”我们课程的第一节课，便是问题提出。提问的终极目标是成就学生能够成为靠自己的能力给出答案的人。怎样提出好问题？是个关键。其提问本身就是培养学生高阶思维的好机会。第一，我们不仅让学生提出问题，还要思考自己的问题应该归属哪一类;第二，对于最后确定的问题我们组织学生评价，分析为什么这个问题提得好。这里面就包含了对学生分析、联系、评价等思维的培养。

同时，作为教师，我们试图通过让学生自行归类问题而分析出学生的问题意识和能力倾向，以便我们进一步思考怎样帮助学生提出好问题。

这类课程形式非常受学生欢迎，学生放开自己的思维，天马行空中去找寻自己心底的真实问题。有学生会抓耳挠腮：这个问题我该怎么表述呢？有学生感叹：哎，我的问题就是这么的有深度！因为，我们在问题归纳时直接采用了他的问题。

4.学习地图：确定了探究问题之后，我们一般还要指导学生做好自己的“学习地图”，引导学生对自己已有知识和学习期望做一个管理，类似于做旅游攻略，这也是一种高阶思维的主动学习，我们认为值得探索。

（三）做到，论证前因后果。

5.主题教学：主题教学是课程最重要的一个环节。我们的课堂教学以“四维”目标为导向，在三维目标的基础上增加“思维目标”。要求不管什么课型（如主题学习型、 主题探究型、问题探究型、问题解决型、课题研究型和工程创新型等），都要有明确的思维培养目标，并体现在教学实施的环节中。

课程实施过程中，我们有教师单，也学生学习单。学习单一般会根据课程内容而定，有的要求课前完成，有的课后再做，如整理某一方面知识的手抄报、如给自己的问题找答案的思维导图、如天马行空的作品设计图等。学习单一部分是可以小组合作完成的。一般我们都会给学生一个星期的时间，在这一个星期里，学生需要查阅资料、需要伙伴合作、有的还需要家长或老师的指导，学生都会利用课余时间去完成。这就需要学生学会收集、整理资料，学会在合作中取舍，学会相信坚持自己的想法，学会自己解决问题……

到了课堂，学生始终站在中央。或分享自己的、团队的前期学习收获，或提出疑惑，或談论某一细节，或通过交流对比寻求方法……教师作为学生学习的组织者、引导者、合作者、协助者，只是给学生提供必要的学习支架，将学习的过程交给学生，将学习的结论留给学生，将学习的收获送给学生。

6.设计分析

学习然后再创造，便是思维的最高层次——创新。

在我们的每一个项目课程中，都有一个必要环节：作品设计分析。我们根据不同的课程载体，要求学生对载体再设计。如：设计一把杆秤、一面鼓、一只风筝……一种以人为本的创新方式，学生提炼自己积累的知识、方法和可搜寻的工具，将物的需求、技术的可能性以及自己对作品的定位整合在一起。因此，我们不能把设计简单地看作是一种想法，他是学生灵感、构思、实施的过程。。从创新能力发展的角度看，若是将这一思维方式转变为一种教学方式或者学习模式，那将对学生的核心素养发展具有重要意义。[8]

7、作品制作

作品制作是STEM课程最核心的环节。

学生通过运用各种工具、工艺进行实践，将设计转化为实物，以完整的作品考量学生对STEM课程所涉及的学科知识的掌握，强调工程、技术的运用、创新意识与实践能力的培养。[9]学生需要选择合适的工具、材料，以小组合作的形式开展实践，这是验证设计、完成项目的重要保障。一方面，学生通过传统与现代工具的使用，实现学习成果的可视化，提升创造性;另一方面，学生通过小组分工、同伴合作实现学习过程任务化，体验解决现实问题的过程。[10]

四、课程反思

我们设想，下一步由学生根据自己确定的问题自行组成学习小组在假期中开展继续研究。这将是一个完整的生成性问题的运用，也是学生对课程过程方法论的再次实践。

在顶层设计上，我们希望建立这样一个“项目主导+项目开放”的STEM课程大循环的方式，思考怎样遵循知识结构的建立和思维方法的培养，打通学段做系统性、阶梯性的整体设计，充分运用好这个培养学生核心素养的最好载体。

课程实施过程本就是一个不断实践反思的过程，我们每经过一个阶段都必须回过头来看看、想想其中的成败得失，不断的调整、不断地改进，不断地发展。我们希望把湖湘文化里的STEM的兴趣之光，德育之光，教研之光整合融入学校特色课程建设中，让这星光不断扩散、不断蔓延，不断壮大。

参考文献：

[1] 吴颖惠.构建以“育人”为核心的课程体系[N].中国教师报，2019- 03 - 06（014）.

[2] [4] [8] 王佑镁，郭静，宛平，赵文竹.设计思维：促进STEM教育与创客教育的深度融合[J].电化教育研究，2019，40（3）：34-41.

[3] 中国 STEM 教育白皮书（ 精华版） [EB/OL].（ 2017- 06- 20） [2020-08-10]http： / /www.ict.edu.cn/ uploadfile /2018/0507/20180507033914363.pdf.

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

[6] [7] 陈鹏，田阳，刘文龙.北极星计划：以 STEM 教育为核心的全球创新人才培养——《制定成功路线：美国 STEM 教育战略》（2019— 2023）解析[J].远程教育杂志，2019（2）：3-14.

[9] [10] 蒋雄超.把握“三条主线” 助力STEM教育实践（J）. 中小学教学研究，2019（3）：9-12