基于STEM教育的跨学科课程融合研究

王国军

摘要：STEM教育跨学科融合强调利用科学、技术、工程、数学等学科相互关联的知识解决问题，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。其教学活动是根据5E教学模式设计的，包括创设情境、自主探究、交流展示、迁移拓展、评估反思等环节，核心特征：跨学科、体验性、情境性、设计性、实证性等。

关键词：立德树人;STEM教育 跨学科;课程融合;核心素养

为了帮助大家理解“STEM教育的跨学科课程融合”问题。我想就STEM教育教学中的一些关键问题，例如，如何理解STEM教育中的立德树人？如何理解STEM教育跨学科融合？如何实施“核心素养导向的STEM教学”？等等，谈点想法，希望能抛砖引玉，通过本问题研究旨在既对STEM教育理论进行充实，更是细化对操作层面的指导，实现“科学探究”与“创新人才培养”的共生共长，这些都是STEM课程体系、教学设计提供理论依据和实证材料，对推进STEM教育改革具有指导意义。

一、STEM教育中的立德树人

人们会认为“德育”与STEM教育“弱相关”，因为STEM课堂中的科学分析、技术方法、工程思维、数学运算等主要教学活动似乎与人的道德、品性等没有直接关联，但事实上这仅是表面现象，STEM教育教学中的德育是深层次的，有其独特的内涵。STEM教育对培育学生的正确价值观、必备品格、关键能力的贡献就是发展学生的科学、技术、工程、数学等学科核心素养，这是STEM教育立德树人的功能和育人贡献之所在。

普通高中《课程方案》（2017年版）在习近平总书记在全国教育大会上的基础上强调基础教育课程承载着党的教育方针和教育思想，规定了教育目标和教育内容，是国家意志在教育领域的直接体现，在立德树人中发挥着关键作用。义务教育《科学课程课标》明确指出，科学课程是以对科学本质的认识为基础，以提高学生的科学素养为宗旨的综合课程。科学活动以诚信为基石，崇尚求真务实，并且要求科学家具备优良的科学品质和道德。

在STEM教育的实际教学过程中，融合科学、技术、工程、数学等学科具体目标，教学根据目标的内涵进行，学生通过科学探究、“做中学”、体验经历实践等方法来提升科学本质观。可以看出，科学本质是科学知识、科学方法和科学精神的有机整体。所以STEM教育必然是工具性和价值观的统一体，如果课堂教学没有把育德和育智紧密结合起来，那么就没有完整体现STEM教育的真谛。

二、如何理解STEM教育跨学科融合

STEM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）。从狭义上讲，课程整合就是将两种学科、两种以上学科，融合在一堂课中进行教学，强调把知识作为一种工具、媒介和方法融入到教学的各个层面中，培养学生的学习观念和综合实践能力。

STEM教育强调利用科学、技术、工程、数学等学科相互关联的知识解决问题，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。其教学活动是根据5E教学模式设计的，包括创设情境、自主探究、交流展示、迁移拓展、评估反思等环节，核心特征：跨学科、体验性、情境性、设计性、实证性等。学生通过提出问题、猜想假设、設计方案，强化学生的动脑、动手经历，体验主动学习的过程，让学生获得将知识进行情境化应用的能力，通过倾听同伴解决问题的方案，交流并质疑他人的解释，然后小组展示汇报自己的方案，分享他们对探究实践的理解并陈述理由，促进知识的融合与迁移运用，让学生继续进行迁移训练或完成项目的后续科学探索工作，培养学生向真实生活迁移的科学精神和科学理性。

在具体的教学实践中，如何贯彻实践STEM的教育理念呢？

因材施教。因材施教是指教师要从学生的实际情况、个别差异出发，有的放矢地进行有差别的教学，使每个学生都能扬长避短，获得最佳发展。因材施教在STEM教育理念体现得淋漓尽致，在实践操作过程中，学生独特的领悟和思考、作品的差异性更加重视，学生的潜能被挖掘出来。

启发诱导。启发诱导得命名来自于孔子的“不愤不启，不悱不发” （《论语·述而》），善于启发学生思维，诱导使学生在学习上有“欲罢不能”之势。STEM教育理念下的教学，在开始便需要提出问题或设立相应的情境，激发学生的好奇心，并积极加以引导，由问题来驱动，让学生积极去思考和学习。

主体地位。教学是在教师指导下的学生认识过程。学生是学习的主人，是求知者。学生的学习主体地位被教师“满堂灌”夺走，极大地束缚了学习主体的发展。在STEM教育理念中，就是要培养学生的主体意识，变被动的“要我学”为主动的“我要学”，从单纯的学知识到自觉主动地掌握知识。教学过程变成了师生交流、互动、共同成长的双向过程。

三、核心素养导向的STEM教学

STEM教育的跨学科课程融合教学，一方面教师要转变教育理念、更新教学观念，在教师观、学生观、教学观、学习观等方面;另一方面学生要扩大学习概念，充分发挥学生的主观能动性，掌握学习方法，学会学习并具有终身学习的愿望和能力，更有利于挖掘出学生的潜能，培养学生的创新意识和创新精神，成为全面发展的创新人才。

上好STEM融合课就是落实科学、技术、工程、数学等学科核心素养。怎样才是“上好STEM融合课呢”？

STEM教育容易培养学生的创新思维和创造思维，在实际教学中容易实现的是S（科学）和M（数学），而不容易实现的是T（技术）和E（工程），STEM融合课基于5E教学模式，根据STEM教育的特征和课程融合理论，基于学科核心素养的基本特征，在课程实施的教学方法上，倡导像科学家那样探究，像工程师那样去解决问题，在课程评价上从正确价值观、必备品格、关键能力三个维度来进行程。通过跨学科融合、探究性问题驱动以及在真实情景中合作学习，培养学生的STEM教育各学科核心素养。C392480C-C289-47CC-85D1-03011118D2BF

通过真实情景下的实际问题解决，充分调动教与学的自觉性、主动性，STEM课程融合要求教师要认真钻研，精心备课，同时要求学生积极参与，这必然督促学生在课下认真阅读及查阅相关资料，以满足课堂上参与相关主题的讨论和学习的需要，提高课堂教学效果。为使教与学有机地统一起来，教师与学生在课堂上必须互相呼应，有利于教学双方最佳状态的发挥，是有效提高课堂教学效果的好方法。

未来社会的发展具有诸多的不确定性，人工智能将获得极大的发展，知识的边界会扩大，知识也更容易获取。在这种情况下即使学科和核心知识不变，但是在学习的过程中，学科的边界也会被淡化，而STEM教育强调在分科基础上将实践、学科概念、共通概念的三维融合。面对这种不确定性，STEM教育更加注重高阶思维的培养，并最终服务于每一个人未来的终身学习。

核心素养的习得依赖于深度学习，因为深度学习和核心素养之间的联系就在于——迁移，而STEM教育的跨学科课程融合即运用先前所学的知识和技能支持新的学习以及在文化关联的新情境中解决问题。从这一角度而言，STEM教育的跨学科课程融合是一个过程，这一过程的重要学习结果之一即核心素养，其形式为可迁移的知识、技能和态度的综合体。核心素养的属性决定了它的习得必然依赖于深度学习过程，而核心素养一旦形成又会有力支持深度学习，两者是相互加强的良性互动循环关系。

以上我们从几个方面阐述了STEM课堂落实科学、技术、工程、数学等学科核心素养的条件、策略和方法，其最核心的观点是STEM融合课程后育人要回归到科学、技术、工程、数学等的学科本质，不搞花架子，实实在在地把STEM融合课教好。我们都应以“研究一个项目任务的基本套路”为指导设计和展开课堂教学，促使学生通过一个个项目任务的研究，体悟具有普适性的STEM融合课思想和方法，逐步掌握解决TEM融合课问题的那个“相似的方法”，进而逐步形成“STEM融合课的思维方式”。科学、技术、工程、数学等学科核心素养就潜移默化、润物无声地得到落实了. 让我们一起努力！

参考文献：

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[5] 李慧，王全喜，张民选.美国 STEM 教育的探析及启示[J]上海师范大学学报，2016

[6]孟红娟，黄勃，王梦珂.STEAM与创客教育的问题及其整合路径探究[J].现代教育技术2020

注明：“2021 年度河南省教育信息技术研究课题+课题名称：《基于STEM教育的跨学科课程融合研究》+课题立项号：1352020004”。C392480C-C289-47CC-85D1-03011118D2BF