新课程改革背景下的高中STEM教育实践

任懿娜 广东省中山市华侨中学

STEM教育作为跨学科综合教育的有效形态，已成为各国创新型人才培养战略的重要组成部分，它强调知识跨界、场景多元、问题生成、批判建构、创新驱动，体现课程综合化、实践化、活动化等诸多特征。近十年来，我国对STEM教育的研究逐渐深入，但是在我国分科教育的课程体系下，STEM教育在高中的落地仍然面临不小的挑战，如缺少各个学段的整体框架设计、缺乏相应的评价机制等。[1]针对这些问题，笔者以所在学校开展STEM教育的实践为例，从课程框架设计、教学组织和差异化评价等方面探讨新课改背景下高中STEM教育的实施策略。

●研究多学科课程标准，开展跨学科STEM项目研究实践

1.STEM教育项目式课程主题设计

STEM教育把学生身边的实际问题转化成一个个充满趣味的学习项目，使学生在完成趣味项目的同时掌握知识。[2]因此，课程主题的选择和设计尤为重要，不管是学科教学还是STEM教育，都要挖掘能真正激发学生探究积极性的学习内容。

STEM教育强调要以真实问题作为切入口，将知识的传授置于真实而有吸引力的问题情境中。[3]自开展STEM研究以来，笔者针对每届高一入学新生都进行了问卷调查或访谈，既总结学生共性的关注点，也关注其个性化爱好或需求，以挖掘能真正激发学生学习兴趣和探究积极性的真实性和实践性兼顾的学习主题，并据此进行项目活动的设计。通过对学生调查反馈信息的汇总分析，笔者发现70%左右的学生对篮球、音乐、游戏、绘画、电影等比较感兴趣；20%左右的学生对诗词、名著、象棋等传统中国文化比较感兴趣；在科学技术创新方面，80%以上的学生表示不懂或不会，没有就此开展过实际探究；在与职业生涯规划相关的社会生活和未来职业方面，大多数学生表示并没有认真思考过。

基于上述分析，笔者结合所在学校学生实际，按照“回归自我、回归生活、回归社会”的逻辑主线，结合综合化、情境化、问题化的特征，将STEM项目主题聚焦于学生“个人兴趣爱好的培养与表达”“科学技术的创新与应用”“社会生活的审思与参与”三个方面，设计和开发了STEM项目课程框架，设置了“我爱科学”“我爱文学”“我爱音乐”等兴趣发展系列课程，“智慧校园”“智慧种植”“科技的温度”等科技创新系列课程以及“职业模拟、智迎未来”“法规背后的原理”“生活中的优化”等社会生活体验类课程，分别应用于学科课堂教学、STEM选修课程、综合实践活动，如下图所示。

项目主题的设计除了学生自主项目框架主题外，还包括项目范例的设计。项目范例是开展STEM项目式学习活动的重要支架。学生在范例问题的解决过程中可以产生新的问题，并通过迭代的思考与探究，生成个性化的探究过程和成果。有了项目范例的支撑，学生的自主项目选题和实施变得相对轻松。

2.研究STEM项目式课程教学组织形式

STEM课程往往采用项目式学习的方式组织和开展教学活动，在此过程中，笔者希望通过STEM项目式学习启发学生发现真实的问题，引导学生从容地参与问题的探究，并开展批判性、发散性的思考，在理解的基础上实现迁移、应用、创新等高阶思维能力。但在实际教学中，笔者发现所在学校大多数高一学生在义务教育阶段几乎没有体验过项目式学习（仅有11%左右的学生表示对此基本熟悉并可以自行开展项目学习）。这就需要教师从发现问题、提炼项目主题、开展项目规划及探究、组织项目交流评价等各环节对学生进行耐心指导。STEM项目式课程既要适应全体学生，也要关注学生的个性化发展，因此，教师应充分调动学生的积极性，发挥课堂内外两个场景的联动作用。

笔者将STEM教育的实践场景分为两种：①有教师引领的课堂内的跨学科STEM教育（下文简称“场景一”）；②学生具有更多自主开放性的课堂外STEM实践活动（下文简称“场景二”）。学习的形式也根据场景的不同有不同的侧重。场景一主要针对全体学生，教学组织形式为“项目范例+学生项目学习”，侧重思维的引导，学习重点是“如何应用知识和技能解决问题”，是学以致用的过程。场景二主要针对个性化学习，学习重点是“根据问题开展不同领域知识和技能的探究”，是按需索学的过程。

学生在经过课堂内外两个场景的一至多个项目主题的学习之后，对STEM项目式课程教学有了更深的理解，基本掌握了开展项目探究的基本流程和方法，在发掘自己兴趣爱好的基础上，能够用科学的方法研究和解决问题，并撰写报告或形成成果，实现从“学会”到“会学”的突破。

●根据不同STEM教育实施场景，设计差异化项目学习评价指引

STEM素养不仅包括科学素养、技术素养、工程素养、数学素养，还包括社会人文素养、艺术素养等。[4]在场景一中的STEM教育中，笔者侧重学生综合应用科学、技术、数学等领域知识开展探究与实践能力的培养，以简化的项目学习流程为线索，用“学科核心素养∩STEM素养”的整合思维，将学科核心素养与STEM素养目标进行交叉融合，用于学生的自评，并作为项目探究方向的指引，具体的评价指引如下页表1所示。

表1

在场景二中，学生有更多的自主性，可以开展个性化的创新实践，因此，在这一场景中，目标和评价更侧重技术的应用创新和工程物化的成果实现。例如，笔者在选修课、课外实践活动中采用项目学习方式开展了STEM教育的评价指引，如表2所示。

表2

两种场景分别辅以不同侧重点的基础评价指引，在评价过程中，学生可以结合更加具体的评价项目开展自我评价，教师也可以将学生在项目学习中的表现、（学科）核心素养的培养情况、跨学科的整合实践的成果作为评价STEM教育项目实施成效的分析量表。

STEM教育倡导跨学科的综合教育，怎么跨学科、怎么综合是实践研究的重点。在研究中，笔者实践了多种跨学科整合教学形式，如：课程联结式—完成一门课，另外一门课跟上；主题整合式—从不同学科视角研究同一个主题；主辅结合式—以一个学科为主，其他多门学科为辅；问题融合式—对一个综合性的问题用多学科的知识进行分析和解决……希望通过这种教育尝试，能够提升学生的文化修养、科学精神、自主发展、责任担当以及实践创新等素养，弥补高中阶段分科教学带来的不足，更好地促进学生全面发展。