2010年前后,STEM教育成為基礎教育階段國際科學教育的主流。美國發布新一代科學標準,首次在K12教育中把工程、技術與科學結合起來,展現出STEM教育的發展趨勢;世界科學院聯合組織(IAP)認知科學的研究表明:相互有聯系的知識要比分離的知識碎片,更容易用于新遇到的情況,這支持了整合科目(綜合課程)的做法;我國科學教育的變革,從2016年的《中國學生發展核心素養》,再到今年2月份,教育部出臺的《小學科學課程標準》,首次在基礎教育中把工程、技術與科學結合起來,展現出STEM教育的發展趨勢。STEM教育已然成為科學教育的主流趨勢,那么,究竟STEM教育是什么?
STEM教育是科學、技術、工程、數學教育的統稱,以集成與融合為核心教育思想與理念,意在培養具備優秀綜合素養人才,提高學生對從事STEM行業工作意愿,同時促進學生鏈接STEM學科能力、綜合解決問題能力的發展與提升。STEM教育通過把四個領域內學科知識和技能的教與學整合到教學中,使學生學習的零碎知識變成一個互相聯系統一的整體,以消除傳統教學中各學科知識割裂、不利于學生綜合解決實際問題的障礙,是一種跨學科的學習方法,凸顯出跨學科、趣味性、體驗性、協作性、設計性、藝術性、實證性、技術增強型的特點。
在國內,開展STEM教育主要通過融合課內外教育,以跨學科整合模式開展課程或系列活動。而跨學科整合的基本取向主要有兩種:一是學科知識整合取向——基于問題的學習模式,強調把學習設計在復雜、有意義的問題情境中,通過學生合作解決嵌入于真實情境中的問題或與真實世界相關的問題,促進學生對所學知識的理解與建構,從而習得隱含于問題背后的科學知識,形成解決問題的技能和自主學習的能力。二是生活實踐整合取向——基于項目的學習模式,項目學習一般以開發最終作品或“人工制品”為出發點,在教師的指導下,學生按自己的設計思路,采用科學的方法完成作品設計。
從STEM教育實現方式可以看出,課程、學生與教師、課程空間是其必不可少的三大要素,同時三者之間相輔相成。課程空間為課程提供所需的硬件資源(STEM實驗室、工作坊)、活動空間與輔助,支持著STEM教育的開放性和跨學科的多元性,同時支持著學生的學和教師教的過程。為更好地理解STEM課程空間該如何建設,葉兆寧副教授以南京市江寧區東山小學的創客空間、常州市景虹小學的未來學校、江蘇省興化中學的STEM課程的實踐場所、南京外國語學校(初高中)的STEM實驗室為實例,展示了不同的STEM課程空間,并提出要以課程、項目帶動STEM空間的創設。
STEM課程空間是學??萍冀逃w建設方案的一部分,為課程與教育服務和提供支持,其重要性不言而喻。STEM課程空間設計時要注意與課程內容相結合,動態地實現空間的創設;打造全新的開放式平臺,提供創新創意分享的空間,配備生產制造物件所需設備和資源,支持學生將創意靈感轉化為實物;資源可及,為創客提供低成本、甚至是免費的生產制作資源和工;創新的組織形式和服務方式,促進學生的自主參與和管理;實踐導向,追求開源、共享、創新的文化范式;開放共享,消除時間和空間障礙,提供思想交流碰撞的空間。
最后,為STEM課程空間的運營葉兆寧提出了幾點建議:
1、制定開放時間和方式;靈活的管理模式;
2、建立實驗室規范;促進學生參與實驗室的管理與運營;
3、開展創新類的活動,激發孩子思維熱情;
4、充分利用課程空間組織具有科教意義的活動和基于項目的展示;
5、以趣味優先的科技類活動,豐富校園文化,選撥和培養優秀的學生;
6、注重STEM研究項目的拓展和更新,動態發展STEM課程空間。
(文章整理自第28屆北京教育裝備展示會“基礎教育裝備合作與發展分論壇”,東南大學學習科學研究中心副教授葉兆寧所作主題報告)