基于民族传统科技的STEM课程资源开发探析

左成光 任永力 曾恒

摘 要：我国民族地区理科教育质量偏低，这将严重制约民族地区经济社会的可持续发展。STEM教育为民族地区理科教育质量的提升提供了一条路径。基于民族传统科技的STEM课程资源开发在丰富民族地区理科教育资源的同时，也是STEM教育本土化的重要途径。文章在阐述基于民族传统科技开发STEM课程资源缘由的基础上，分析了基于民族传统科技的STEM课程资源开发的一般流程，并通过制作民族传统乐器为例进行分析说明。

关键词：STEM课程资源; 民族传统科技; 课程资源开发; STEM教育

中图分类号：G632         文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）5-026-002

STEM（Science，Technology，Engineering and Mathematics）教育是在真实问题情境下，整合科学、技术、工程以及数学等学科，通过基于项目的学习、基于问题的学习或基于设计的学习发展学生科学素养、创新能力、问题解决能力以及批判性思维等能力或高阶思维，而学生具备这些能力是各国应对第四次工业革命并提升国家竞争力所必须的能力，故而STEM教育受到了世界各国的重视。当前，我国民族地区理科教育质量偏低，这将严重制约民族地区经济社会的可持续发展。STEM教育为民族地区理科教育质量的提升提供了一条路径，但开发本土化的STEM课程资源是首要任务。

一、基于民族传统科技开发STEM课程资源的缘起

民族地区中小学理科教育质量偏低，从而引起少数民族学生进入高校选择理工科专业比率低，毕业生就业难等“连锁反应”，这严重制约民族地区经济社会的可持续发展。建构适合民族地区当地学生发展的课程、开发适合当地课程资源是民族地区推进新课程的关键环节，是提升民族地区理科教育质量的有效途径。

民族传统科技的现代转化是实现民族地区经济“造血式”可持续发展的重要途径。民族传统科技是民族传统文化的一部分，是各少数民族在与其独特的自然和人文环境长期相互作用过程中，逐渐适应这一天地人文系统的智慧结晶。有学者探讨了民族传统科技现代转化的途径及意义[1];中国科学技术史学会少数民族科技史专业委员会、传统工艺专业委员会现已形成定期举行全国中国少数民族科技史暨传统工艺论坛专题研究民族传统科技。此外，特别是在民族传统医药（如苗医药、藏医药）的现代转化方面已经取得了举世瞩目的成就。

民族传统科技是最贴近民族地区中小学生生活经验的理科课程资源。国家中学物理课程标准研制组组长廖伯琴教授对此问题进行了较为深入的研究，并指出：民族地区在挖掘本地科技课程资源方面还有较大的空间，民族地区教师在实验设备匮乏的条件下，应注重体现从生活到课程、从课程到社会的理念，积极开发本地科学实验的课程资源[2]。

在民族地区理科教育质量偏低与民族地区具有丰富的传统科技资源之间存在矛盾的基础之上，运用基于真实情境中问题解决的STEM教育理念，開发具有民族特色的STEM课程资源，为提升民族地区中小学理科教育质量提供了一条新的路径。

二、基于民族传统科技的STEM课程资源开发的一般流程

民族传统科技是各少数民族在与其独特的自然和人文环境长期相互作用过程中，逐渐适应这一天地人文系统的智慧结晶。丰富的传统科技资源要转换成STEM课程资源还需要进一步的开发。在基础教育阶段，我国对各学科的教学都有相应的课程标准，因此，基于民族传统科技的STEM课程资源开发除了需要搜集大量的民族传统科技，还需要以课程目标为靶点筛选STEM项目。最后，同样也需要以课程目标作为STEM项目学习结果的评价依据。

（一）民族传统科技资源库建设

建设内容丰富、可检索的民族传统科技资源库无疑是基于民族传统科技的STEM课程资源开发的有力保障。民族传统科技资源库建设的第一步便是搜集民族传统科技资源，其主要途径有：1.基于田野调查搜集民族传统科技资源;2.基于互联网搜集民族传统科技资源;3.基于民族传统科技的专著搜集民族传统科技资源。在搜集了大量的民族传统科技资源之后，需要按照一定的逻辑顺序对其进行编码，使之便于检索使用。

民族传统科技资源搜集整理的方法。第一种方法，基于田野调查搜集民族传统科技资源。这种方法是针对某一地区的民族传统科技进行系统的实地考察，深入地走访民族传统科技的用途以及工艺流程。第二种方法，基于互联网搜集民族传统科技资源。这种方法可以通过互联网查找民族传统科技资源，包括新闻报道、学术期刊网站检索以及专题研究网站（比如中国科学院自然科学史研究所）。第三种方法是基于民族传统科技的专著搜集民族传统科技资源。这种方法搜集到的民族传统科技资源系统性较强，比如由著名中国科技史大师李约瑟及其后人编著的《中国科学技术史》、廖伯琴教授的《西南民族传统科技》。

在完成民族传统科技资源的搜集之后，还需要按照一定的逻辑顺序对其整理，以便于检索使用。按照一定的理论基础对搜集的民族传统科技进行编码归类，如廖伯琴教授的《西南民族传统科技》以美国人本主义心理学家马斯洛（A.H.Maslow）的需求理论作为理论基础，运用现代自然科学的基本原理，从人的“生理需要”“安全需要”“爱的需要”“尊重需要”和“自我实现的需要”等方面全面地考察了西南少数民族的传统科技，深入地挖掘了西南少数民族传统科技的智慧，诠释了西南少数民族传统科技的当代科技与人文价值。此外，一线教师还可以按照当前我国基础教育的课程设置对收集的民族传统科技资源进行分类，如果搜集到的民族传统科技资源涉及到多学科内容则优先归类为主要涉及到的课程。

（二）以国家课程标准为靶点筛选STEM项目

当前，在我国基础教育阶段的教学还是以分科教学为主，只有少部分学校将STEM课程作为校本课程进行开设，因此，STEM项目主要针对的科目有科学（中学阶段分科为物理、化学、生物等）、综合实践、信息技术、通用技术等课程。这些教学科目都有相应的国家课程标准或课程指导纲要，在筛选基于民族传统科技的STEM项目时，建议以国家课程标准或课程指导纲要中要求的学习目标为靶点，这样筛选出来的STEM项目是符合学生认知能力的，与此同时也丰富了国家课程资源。

（三）以国家课程标准作为STEM项目学习结果的评价依据

对STEM项目学习结果进行评价是课程资源开发过程中需要考虑的重要内容。在对基于民族传统科技资源所开发的STEM项目学习结果进行评价时，建议以目标取向的评价为主的同时，关照过程取向的评价，而这两种取向的评价皆应该统一于国家课程标准。例如，在小学科学课程教学中通过STEM项目进行教学时，STEM项目学习结果的评价应该指向科学知识、科学探究、科学态度、科学·技术·社会与环境等方面的学习目标。

三、基于民族传统科技的STEM课程资源开发案例

以制作一件民族传统乐器为例，说明基于民族传统科技的STEM课程资源开发方法，以期为开发具有民族特色的本土化STEM课程资源提供参考。

（一）课程资源开发背景

音乐是人类最具普遍性和感染力的艺术形式之一，是人类精神生活的有机组成部分。乐器是用于音乐的发声器具，泛指可以用各种方法奏出音色音律的器物。经过数千年的发展和传承，我国民族地区产生了种类繁多的乐器，几乎每个民族都有自己独特的民族乐器，民族乐器的制作技术也就成为我国民族地区传统科技的重要组成部分。民族乐器通过各族人民的演奏发出了乐音，通过音调和节奏的不同组合，形成了悦耳动听的旋律，愉悦了各族人民心情的同时，也陶冶了各族人民的情操。声学知识是义务教育阶段物理学习的内容之一，学生通过制作民族传统乐器不仅能系统地巩固所学的声学知识，还能培养学生综合解决问题的能力，符合STEM教育的基本理念，是声学主题中较好的STEM课程资源。

（二）民族传统乐器制作的STEM课程目标

民族传统乐器制作的STEM课程目标对标于义务教育阶段中物理学科时，主要有两个进阶的课程目标，进阶一的目标是声学基本知识，进阶二的目标是电磁学与声学知识的综合运用。具体分析如下：

课程目标进阶一：声学的基本知识目标

在《义务教育物理课程标准》中关于声学学习目标是：“通过实验，认识声音的产生和传播条件;了解乐音的特性，了解现代技术中声学知识的一些应用。[3]”民族传统乐器中的打击乐器、管乐器、弦乐器等乐器的制作皆能达到上述目标。

课程目标进阶二：电磁学与声学知识的综合运用

在《义务教育物理课程标准》中关于声学学习目标是：“通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用;通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。[4]”如模拟民族传统乐器中二胡的原理，则可以用中学实验室中的支架、磁铁、细铁丝、影响等实验器材制作一件电子二胡。

（三）民族传统乐器制作的STEM项目学习结果评价

根据课程目标，民族传统乐器制作的STEM项目学习结果评价可以分为三个进阶的结果。第一进阶目标是：通过民族传统乐器的制作，学生能准确地分析出所运用到的物质知识。第二进阶目标是：学生能选择合适的材料，制作出不同音色的民族传统乐器。第三进阶目标是：学生能用自己所制作的民族传统乐器演奏一首曲子。这三个进阶中，进阶一是基础能力要求，这一进阶的要求所占权重建议为80%;第二、三进阶的要求所占权重建议为15%和5%。

四、结束语

民族传统科技是各少数民族智慧的结晶，是民族地区得天独厚的理科课程资源。基于民族传统科技的STEM课程资源开发在丰富民族地区理科教育资源的同时，也是STEM教育本土化的重要途径。

基金项目：貴州省高校人文社会科学研究项目（2019qn15），贵阳市财政支持贵阳学院学科建设与研究生教育项目[HC-2020]

参考文献：

[1]廖伯琴.西南少数民族地区的可持续发展与传统科技及其传承[J]西北师大学报（社会科学版），2007（01）：78-83

[2]廖伯琴.从《普通高中物理课程标准》例析民族地区科学实验课程资源利用与开发[J]民族教育研究（1）：32-34.

[3][4]教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M]北京：北京师范大学出版社，2011