stem教育教学设计

第一篇：stem教育教学设计

专题报道：美国北卡罗来纳州中学STEM学校的教学设计及

其启示

作者：赵慧臣

摘 要随着我国STEM教育的不断开展，其教学活动设计成为人们关注的问题。该文分析了美国北卡罗来纳州中学STEM学校教学设计的特点：通过STEM主题整合课程内容，有效连接校内外STEM项目，开展项目学习;通过技术与课程教学深度融合，优化STEM教学过程;开展真实性评价以及STEM技能展示，营造创新的文化氛围;形成社区/行业合作关系以及与高等教育连接，促进教师专业发展;关注缺少支持服务的学生，不断促进教育公平。基于此，我国STEM教育在教学设计方面应吸引社会力量，参与设计STEM教学计划;设计、开发与整合STEM学科的课程资源;提供技术服务和设备支持，服务STEM教学;开展STEM教师专业培养，提高教师的STEM教学能力;关注弱势学生群体，逐步实现教育公平;构建多元化、真实性的评价体系，提升STEM教学效果。关键词：STEM学校;STEM教育;教学设计;教学启示中图分类号：G434 文献标识码：A在“大众创新，万众创业”的大背景下，国家更加注重创新型人才的培养。STEM教育的主要目标是培养学生分析问题、解决问题的综合能力以及提高他们的跨学科思维能力，成为未来教育改革创新的重要方向。2015年教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》中明确指出建议学校探索STEAM教育等新的教育模式。目前已有600余所中学引入了STEM教育课程。目前而言，我国STEM教育在本质、本地化、与创客的关系、人才培养和课程等五个方面都面临着一些争议[1]，其教学活动指导、评价和改善亟需科学有效的标准。量规可以为STEM教学提供更加具体的参考，引导师生按照标准来优化教学过程，提高STEM教学效果。美国北卡罗来纳州中学STEM学校基于量规开展有效的教学设计，分析其特点和启示，可以为我国STEM教学提供指导。一美国北卡罗来纳州中学STEM学校的教学设计概况 北卡罗来纳州中学STEM学校综合了科学、技术、工程和数学四门学科，并且与州、国家、国际和行业的标准是一致的。北卡罗来纳州中学STEM学校“STEM属性(STEM Attributes)”主要描述了一所优秀的中学STEM学校应具备的特征，其教学设计包括10种STEM属性，列出了2-5个“要素”的关键组成方面分别描述每种属性。4个阶段的“实施连续体”——“初期(Early)”“发展(Developing)”“成熟(Prepared)”“典型(Model)”依次排列在页面顶端，代表着每个要素实现的不同深度。北卡罗来纳州中学STEM学校的教学框架如表1所示。其中，1-6是关于STEM教学设计，7-10则主要为STEM教学提供方法与途径。前10个属性适用于中学;第11个属性仅适用于高中。二美国北卡罗来纳州中学STEM学校的教学设计

STEM教育鼓励学生整合不同学科的知识，通过动手实践解决当前遇到的问题，培养学生的STEM素养以及跨学科思维能力。北卡罗来纳州中学STEM学校基于量规开展教学设计，有力地促进了课程教学的开展。(一)通过STEM主题整合课程内容，开展项目学习基于项目的学习是STEM教学活动最常用的教学或学习方式之一，因此，通过STEM主题整合课程内容，开展项目学习主要体现在基于项目的学习频率、整合STEM学科知识频率、基于项目的合作频率以及支持STEM教学活动的物理空间设计四个方面[3][4]，如表2所示。1.项目学习的频率逐步提高STEM教育中，学生通过项目实践活动将不同学科知识应用于解决现实问题。基于项目的学习需要教师和同学具备相应的信息技术应用能力、较为完善的跨学科知识体系。因此，基于项目的STEM教学活动以学生学习情况为依据，因地制宜来计划是否适合开展以及如何开展。在初期阶段，学生主要通过教师讲解掌握和获得知识，很少开展基于项目的学习。随着学生跨学科知识内容的拓展、STEM素养的增强以及教师教学能力不断完善，在成熟阶段无论是学生还是教师均每月开展基于项目的学习，并且应用于所有的学科领域。在典型阶段，基于项目的学习活动已经被学生熟练运用，可以经常在STEM领域以及所有学科开展。2.整合STEM学科知识的教师不断增多教师的学科知识整合能力对STEM教学效果产生重要影响。在初期阶段，25%的STEM核心课程和选修课程教师经常明确努力地整合科学、技术、工程和数学四门学科的知识内容，并要求学生组织跨学科知识。在发展阶段、成熟阶段和典型阶段，分别有25%-50%、50%-75%、超过75%的STEM核心课程和选修课程教师整合科学、技术、工程和数学知识，要求学生独立组织跨学科知识。教师需要根据教学情况和学生反馈，结合自身能力有目的、有计划地整合学科知识：不仅仅局限于STEM核心课程以及选修课程，而应将整合作为理念扩展至现实生活中。此外，STEM学生同样需要能够学习、整合和应用跨学科知识。3.基于项目的合作更加频繁基于项目的合作可以为不同学科教师提供交流合作的机会，有利于消解不同教师之间的学科界限。学生则可以通过商讨如何完成学习任务，共同规划学习步骤，并在解决问题的过程中完成知识建构。在初期阶段，不同学科教师之间的合作频率较低。STEM教师每半年通过参与专业学习社区和共同规划来进行合作，共享STEM教学活动计划。随着不同学科教师之间融合加深，从发展阶段、成熟阶段到典型阶段，STEM教师之间的合作、教学活动计划以及教学成果的共享会议的时间逐渐缩短至每季度、每月乃至每周。4.支持项目学习的物理空间设计项目学习的开展需要为师生提供协作交流和成果展示的空间。随着师生STEM素养的不断提高、实践能力的增强以及协作程度加深，STEM项目学习的空间和设备的需求会逐渐加强，需要管理者为师生提供必要支持。在初期阶段，在特定的场合下计算机实验室(教室)被改造成学生合作的空间，项目工作地点作为师生面对面、虚拟协作(展示)作品的空间。从发展阶段到成熟阶段，计算机实验室(教室)从偶尔到经常性被改造为学生合作的空间，甚至可能还有1个专业STEM实验室。到典型阶段，多个设备或空间专门为合作与项目而设置，以支持师生之间的协作交流、成果展示等。(二)校内外STEM项目的有效连接构建学校、社区、高等教育机构和企业之间的STEM网络可以为学生提供参与STEM项目实践活动、聆听STEM专家实践经验华和体验专业的STEM工作环境的机会，从而提高学生在STEM教育中的参与度，使学生认识到STEM教育对生活的价值[5]。校内外STEM项目的有效连接主要体现在STEM网络、学生和STEM专业人员、研究与发展三个方面[6]，如表3所示。1.构建学校、社区、高等教育机构和企业之间的STEM网络STEM教育提倡学校之间、学校与社区或企业之间建立合作伙伴关系，形成协同联动的知识创新共同体。其中，学校教育可以通过创建有效的STEM课程资源、创新教学方法和教学活动，促进学生参与STEM教学，并通过科学的评估改进课堂教学。在初期阶段，中学STEM学校正在寻求与其他学校、社区、高等教育机构和企业之间建立合作关系，为建立优质的中学STEM学校提供有效的计划和解决方案。从发展阶段到成熟阶段，中学STEM学校从正忙于签订与其他学校、社区、高等教育机构以及企业之间商议，执行优质STEM项目或建立优秀中学STEM学校的解决方案。而在典型阶段，中学STEM学校已经与其他学校、社区、高等教育机构和企业之间形成具有共同愿景、互惠互利、甚至可监控、可评估的合作关系。2.逐步增加学生与STEM专业人员的交流机会随着STEM协作共同体的建立，学生参与STEM项目活动、体验专业STEM工作环境以及与STEM专业人员的交流在逐步加深。学校应当构建与拓展多元化沟通途径，鼓励学生进行深层次的探究，期望所有学生都能参与STEM学习。在初期阶段，学校领导者正在制定计划，为学生提供与STEM专家见面交流以及体验专业的STEM工作环境的校内外机会。从发展阶段到成熟阶段，学生每学年至少从两次机会变为四次机会，体验专业STEM工作环境或在校内外进行STEM项目实践活动。而到了典型阶段，学生每月可以获得此种机会。3.通过分享交流不断完善研究与发展的计划方案STEM教育研究与发展规划不仅是学校领导的责任，更需要教师、学生、家长乃至社区的支持。STEM学校领导、教师以及相关人员不断分享交流优秀的实践与研究成果，共同制定和完善STEM教育的计划方案。中学STEM学校领导以及教师共享关于STEM教育目标的优秀实践与研究成果。在初期、发展、成熟、典型四个发展阶段，领导与教师之间的共享频率逐渐提高，逐渐缩减为每年、每半年、每季度、每月。(三)技术与课程教学深度融合，支持STEM教学STEM教育强调将技术融合到课程教学中，提高学生运用技术分析和解决问题的能力。探讨不同阶段STEM教育中技术的运用情况、信息资源的利用状况以及技术与课程的融合情况等，可以让师生及时了解目前技术与课程融合的问题，采取针对性措施以信息技术优化课程教学[7]，如表4所示。1.STEM师生应用信息技术的比例不断增加随着STEM教育不断深入，技术对师生提供的支持逐渐多样化，师生的技术需求不断增加。在STEM教学中，学生需要利用技术手段支持创新活动，通过技术真正实现与传播创意。在不同阶段，STEM教学的师生需要不断加强对相关技术工具的熟练度和使用频率。在初期阶段，STEM课程教学相关的技术工具已经确定，这些技术工具是参加STEM师生要学习和掌握的。在发展阶段、成熟阶段和典型阶段，50%、50%-75%、超过75%的师生精通这些常用的技术工具。2.STEM师生应用教育信息资源的频次不断提高在不同阶段，STEM师生能够获取和利用的技术资源的频次不同。在初期阶段，STEM师生很少能够获得与北卡罗来纳州基本技术标准对应的计算机(基于网络)的教学资源。在发展阶段、成熟阶段、典型阶段，STEM师生分别为每年、每半年、每月能够获得相应的教学资源。这表明，经过培训以及实践活动，师生的信息技术素养不断提高，应用技术手段搜集、分析和应用信息的能力不断加强。3.STEM师生应用计算机与网络技术的能力逐步提高技术不仅是开展STEM教学的核心要素，更是支持STEM教学创新的重要手段[8]。因此，STEM师生的信息技术应用能力对创新STEM教学以及促进学生发展具有重要作用。技术不只是一种支持或辅助教学的手段，更是把创意转化为现实成果的桥梁。STEM师生应该不断创新教学方法和技术应用方式，把信息技术融入创新教学和创意实现中。在初期阶段，STEM师生偶尔运用信息技术来支持教学。从发展阶段到成熟阶段，STEM教师从每周变为每天运用技术工具来支持教学和学习。而在典型阶段，STEM教师将技术工具无缝融合于教学中。4.技术设备的经常维护与有效支持不断提高技术设备的支持与维护程度，可以为STEM教学提供可靠的帮助。从初期阶段到典型阶段，STEM师生获得的支持不断增加。在初期阶段，STEM教师获得有限的教学技术工具的维护和支持，信息技术设备不能长时间工作。从发展阶段到成熟阶段，STEM教师从偶尔到经常会获得教学技术工具的支持和维护，信息技术设备偶尔不能延长工作时间。在典型阶段，STEM师生可以根据自身所需获得技术工具的支持与维护，信息技术设备很少不能延长工作时间。(四)开展真实性评价以及STEM技能展示STEM教育以跨学科方式引导学生通过合作和实践完成项目或生活中的问题，以培养学生解决问题的创新能力。传统的单一的评价方式难以对STEM教学进行客观、真实的评价。STEM教学需要关注真实性评价、教师协作发展评估、STEM成就激励措施、文化创新四个方面[9]，如表5所示。1.开展真实性评价的教师不断增加STEM教学评价应具有多元化的评价理念，发挥师生等多元化评价主体的作用;应考虑学习的过程性、实践的真实性以及教学绩效等因素，开展真实性评价，从而建立面向STEM综合素养的评价体系。在初期阶段，STEM核心课程以及选修课教师被鼓励和支持运用多样化指标与方式评价学生的学习成就。从发展阶段、成熟阶段到典型阶段，分别50%、50%-75%和超过75%的STEM核心课程教师和选修课教师运用多样化指标评价学生的学习成就。2.教师协作发展的频次不断提高教师之间的知识共享、经验交流可以促进教师的专业发展。在评估教师协作发展的过程中，除了要监测学生的学习情况，以通过协作制定或改善评估和发展策略外，还应评估、反思和改进教师的STEM教学能力，以提升STEM教学团队的教学水平。在初期阶段，STEM教师通过协作共享、制定和评估学生学习情况策略的频率较少，每年共享两次。从发展阶段、成熟阶段到典型阶段，STEM教师从每季度转变为至少每月、每周共享评估策略，共同制定、评估促进学生成功的策略，以检测和反映学生学习情况。3.激励STEM学习成就的措施应用频繁为营造积极的STEM学习文化，STEM学习者举行庆祝和表彰活动。从初期阶段、发展阶段到成熟阶段，STEM教师、学生和管理人员由每年、每半年转变为每季度通过现场和在线展示成果的方式为优秀学生进行庆祝。在典型阶段，STEM教师、学生和管理人员每月为优秀学生进行庆祝，通过现场或者在线方式在州乃至国家论坛上展示学生成果。采取相应的成就激励措施可以提高学生STEM学习兴趣、学习驱动力与积极参与STEM项目实践。激励学生的学习成就具体措施：(1)了解学生对STEM教育的兴趣，针对性地激发他们的学习热情;(2)为学生提供积极的情感体验，以减少对STEM学习的负面影响;(3)帮助学生将STEM知识技能与STEM职业联系起来;(4)帮助学生将STEM知识和技能与学生的兴趣和经验联系起来;(5)设立STEM教学奖学金。4.不断营造创新的文化氛围“STEM教育的最终结果是为社会培养更多的具有综合解决复杂现实问题的人，促进社会的发展”[10]。STEM教育领导者鼓励学生不断进行创新，并且会给予创新者荣誉和奖励。在初期阶段、发展阶段和成熟阶段，项目领导者分别每年、每半年和每季度给予STEM学生荣誉以及鼓励创新。在典型阶段，创新的项目文化不断形成，STEM学生创新受到表扬、鼓励以及以物质刺激。为了营造创新的文化氛围，除了增加给予学生奖励以鼓励创新外，还应该形成STEM教师团队的创新文化。具体措施包括：(1)向学生定期展示STEM教育发展现状;(2)鼓励STEM教师向学生宣传、介绍STEM职业;(3)为STEM师生提供丰富的专业知识。(五)开发综合性的STEM课程，形成社区/行业合作关系以及与高等教育连接STEM教学需要教师、学生、管理者、项目领导者、家长、社区、高等教育机构和企业之间建立共同体，通过合作来促进教师专业的发展，主要包括个性化专业培养、工作嵌入式(Job-embedded)专业培养、师生的特征以及专业培养频率四个方面[11]，如表6所示。1.提高教师专业发展的个性化和专业化为了满足不同类型学生的学习需求，教师需要提高STEM教学能力，创新教学策略、教学效果评估方式以及学生学习成就评价方法。不同阶段STEM教师所具备的专业能力不尽相同，STEM教师专业化培养、个性化培养的内容和程度有所区别。在初期阶段，STEM教师参加大规模的专业培养课程，这些课程主要为初学者介绍相关的STEM教学技能。在发展阶段，STEM教师参加大规模专业培养课程，侧重于重要的STEM教学技能，可能会包括基于问题的教学策略、整合STEM或边缘学科信息内容。从成熟阶段到典型阶段，STEM教师已经确定了独特的专业培养目标，并实现从25%到50%的STEM专业培养活动以满足个性化、专业化的专业发展需求。2.以工作嵌入方式促进教师专业发展工作嵌入式培养主要指运用基于工作的或实践活动的培训方式，对STEM教师进行专业能力培养。通过参加与STEM相关的工作和实践活动，教师可以更好地把握STEM学科知识与现实问题之间如何连接，建立STEM课程知识与项目实践之间的紧密联系。尽管培训方法主要是工作嵌入式或基于实践活动，但不同阶段教师培训的频率或程度不同。在初期阶段，STEM教师每学年接受两次专业培训。在发展阶段，STEM教师每季度接受专业培养。在成熟阶段到典型阶段，STEM教师专业培养由每月一次变为多次运用工作嵌入式的方法。3.针对学生的特征和需要，进行因材施教为了开展个性化的教学，STEM教师针对不同的教学内容和学生采取具有针对性的教学方法和教学策略。在不同阶段，STEM教师专业培养活动侧重于个性化教学的程度不同。在初期阶段，STEM教师专业培养活动侧重于标准化、照本宣科的教学策略。从发展阶段到成熟阶段，STEM教师专业培养活动由每年转变为每季度，侧重于根据不同类型的学生教授具体内容。在典型阶段，STEM教师专业培养活动经常侧重于根据不同类型的学生教授具有针对性的内容。此外，个性化教学培训还应关注学生需求：(1)项目实践活动能够满足不同学生的学习需求，并且学生可以自主学习;(2)项目实践活动应运用技术来关注学生个性化的学习需求、学习风格以及兴趣爱好;(3)学生须在规定时间内完成学习目标[12]。4.逐步增加教师专业培养的时间和内容教师专业培养时间主要指STEM教师每学年参加与STEM相关的专业培训的时间。在初期阶段、发展阶段、成熟阶段和典型阶段，STEM教师每年参加与STEM相关的专业培养课程时间分别为10-20小时、20-25小时、25-30小时、30小时以上。教师专业培养时间的增加，有助于有丰富教师专业培养的内容，有利于提高STEM教师的教学能力。(六)关注缺少支持服务的学生，不断促进教育公平STEM教育鼓励并倡导营造创新性、探究性、开放性和包容性的教学、文化，关注处于不同社会阶层和文化背景的学生，尤其是女性、少数民族和经济欠发达地区的学生。STEM教育被寄希望于作为减少辍学率、失业率和贫困率的关键因素。中学STEM学校领导为解决弱势群体支持服务不足的问题，专门设计了指导方针，以提高弱势群体学生参与STEM学习的机会，主要在探究文化以及关注弱势学生两个方面[13]，如表7所示。1.培养探究文化探究文化主要指中学STEM学校致力于营造探究和创新文化，把所有学生都纳入创新文化氛围中，以培养他们的探究能力和创新能力。培养探究文化既需要为师生共同参与探究学习提供合适的环境，又需要鼓励所有学生参与探究式学习活动，引导学生通过合作提出问题、做出假设、验证假设并得出结论。在不同阶段，中学STEM学校尽管均强调将所有学生纳入到文化中，但对创新文化的重视和塑造方式不同。在初期阶段，一些学校领导者向STEM参与者阐释什么是探究文化和创新。在发展阶段，中学STEM学校的核心参与者维持探究文化和创新。在成熟阶段，探究文化和创新在大多数中学STEM学校参与者之间处处存在。在典型阶段，探究文化和创新存在于中学STEM学校学生、教师和管理者之间。可见，随着STEM教学的开展，探究文化与创新的渗透群体不断扩展。2.关注弱势学生群体中学STEM学校专门为弱势群体学生设计相关指导方针，提高弱势群体学生参与STEM学习的机会以及维持其长期参与性。人们对弱势群体学生长期参与STEM教育的关注度逐渐加深，体现在指导方针与具体实践方面的增多。在不同阶段，STEM学校对弱势群体学生的关注程度不同。在初期阶段，中学STEM学校没有清晰的方针或具体实践活动致力于从STEM教育方面来提高弱势群体学生的长期参与性。在发展阶段到成熟阶段，1项到至少2项指导方针或具体实践活动致力于从STEM教育方面提高弱势群体学生的长期参与性。在典型阶段，若干项指导方针或具体实践致力于在STEM教育方面提高弱势群体学生的长期参与性。三美国北卡罗来纳州中学STEM学校教学设计的启示 针对我国中学开展STEM教学的需要，本文分析和总结STEM教学需求和关键要素(教师学生素养、课程资源、支持服务、协作方式、教学策略等)，兼顾国际经验和本土特色开展STEM教学实践。(一)吸引社会力量参与，顶层设计STEM教学计划STEM教育虽被国内专家和学者倡导，并已经逐步开展起来，但其顶层设计和阶段性规划有待强化。STEM教育的顶层设计和实施规划需要国家层面的推动下，吸引社会力量的支持，为开展STEM教育提供战略指导和有力支持。例如，美国政府发布《美国创新战略：确保我们的经济增长和繁荣》将STEM教育提升到国家教育发展战略高度，不仅有“项目引路”“变革方程”等第三方社会组织的积极参与，并且获得了英特尔公司、考夫曼基金会等大型企业和基金会提供的支持[14]。以顶层设计为导向、以实践为检验标准，设计STEM教育实施计划和评估指标，有助于逐步推进STEM教育的发展，完善STEM教育实施效果。(二)设计、开发与整合STEM学科的课程资源整合STEM学科的课程资源不是简单地把四门学科课程知识进行线性叠加，而是把原本独立、分散的不同领域的学科知识和技能以活动为基础，通过形式多样的学习活动(基于项目的、基于探究的、基于主题的和基于问题)支持学生在解决问题的过程中实现不同学科知识与方法在不同情境中的迁移、运用和生成。STEM课程资源建设的关键在于如何通过与现实生活紧密相连的、与社会需求相对应的主题将不同的学科知识融合在一起：(1)设计STEM课程资源要强调基于问题与真实情景。问题是跨学科知识与技能的连接点，而真实的情景是学生进行跨学科知识迁移的支架;(2)整合STEM课程资源需要不同学科教师和专家的智慧，更需要加强社会力量的支持。例如，美国STEM创新课程与英特尔公司、美国宇航局、美国航空航天协会、VEX机器人等共同合作，为美国STEM中学、高中学校提供课程资源;(3)STEM课程资源的整合要充分兼顾学校的特点和实际情况，建设符合学校特色的校本课程。(三)提供技术服务和设备支持，服务STEM教学STEM教育中的科学探究与工程设计需要技术手段的支持。开展STEM教学的技术服务为STEM师生提供所需技术设备和信息资源的维护和更新，并为师生利用技术创新教学过程、开展团队合作、分享创新成果等提供咨询、培训等支持。具体包括：(1)设置技术应用的情景，帮助学生了解该技术的应用价值;(2)提供STEM实验室以及设备，并进行技术培训;(3)进行产品制作的演示，不仅为学生讲解产品制作的原理，而且让他们在制作过程中进行探究;(4)进行总结和反思。由于受办学水平差异的影响，STEM教学活动没有特殊或先进的设备是情有可原的，但用来支持学生和教师创建作品的STEM房间或学习区是实施STEM所需的。学校要为师生提供STEM教学相关的技术设备，然后根据学内容、教学目标以及教学实施情况组合合适的教学设备。此外，STEM学校要重视利用社会组织(科技馆、博物馆等)所创设的STEM相关模拟实验室或提供STEM学科的设备[15]。(四)开展STEM教师专业培养，提高教师STEM教学能力STEM教师专业能力对开展STEM教学、促进学生发展方面来说至关重要。然而，我国基础教育阶段虽然有数学、科学、技术等课程，但课程之间的界限鲜明，整合上相对薄弱，对教师教学能力的培养主要针对某门学科或某单个领域。STEM教育跨学科、综合性的特征对教师提出了更高的要求。“STEM教师需要采用一体化的教学和学习方法，不需要明确地区分出具体学科内容，在教学处理上形成动态的、连贯性的学习。”[16]首先，教师要掌握多门学科的知识技能和教学方法，并将它们融合到具体的教学活动中;其次，采用多元化的培养方式(职前培训、进修等)对教师进行培训，增加STEM教师实习项目的数量和参加STEM项目的频率，提高其STEM教学能力。例如，采用基于实践活动、工作嵌入式等培训活动，提高教师的STEM教学能力和创新教学策略，以满足不同类型学生的学习需求;最后，引导教师通过知识的共享、经验的交流与成果的展示及时根据实际教学情况改善教学策略。(五)关注弱势学生群体，不断促进教育公平STEM教育倡导关注弱势学生群体，满足弱势群体的教育需求，提高弱势学生群体参与STEM学习的兴趣与机会。尤其重视女性和少数民族的学生，鼓励STEM教师到贫穷地区和少数民族地区教学以缩小教育差距，促进教育公平。首先，需要明确解决STEM领域弱势群体的需求问题，尤其是关注女性和少数民族的学生;其次，针对弱势群体的需求问题，发挥信息技术优势，提高弱势群体学生的STEM参与程度;最后，通过针对性的招聘工作使STEM教育项目延伸到弱势群体[17]。(六)构建多元化、真实性的评价体系，优化STEM教学效果鉴于STEM教育的跨学科、综合性等特征以及其重点培养学生的问题解决能力，STEM教育采取更加灵活的方式准确评估STEM教师教学效果和学生学习成就。STEM教学评价要以促进学生发展为根本目的，侧重于利用多元化、过程性评价等方式来了解教学效果，并及时调整和改进教学活动，以提高学生分析、探究和设计等能力。真实性评价强调在完成任务或作品的过程中评价学生的表现，注重评价学生创新能力、实践能力和团队协作能力，更适用于以培养学生跨学科综合能力为目的的STEM教育。STEM教育评价可采用表现性评价以更加真实全面地评价学生的学习成就[18]。作为真实性评价的具体表现，表现性评价指在真实的情境中，通过对学生完成作业或成果作品表现的观察和判断来评价学生的学习成就。参考文献：[1]赵兴龙,许林.STEM教育的五大争议及回应[J].中国电化教育,2016,(10):62-65.[2][3][4][6][7][9][11][13]Friday Institute for Educational Innovation.Middle School STEM Implementation Rubric[DB/OL].http:///docs/stem/schools/rubrics/middle-school.pdf,2016-10-09.[5]周鹏琴,徐唱,张韵,李芒.STEM视角下的美国科学课程教材分析——以FOSSK-5年级科学教材为例[J].中国电化教育,2016,(5):25-32.[8]丁杰,蔡苏,江丰光.科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究——第二届STEM国际教育大会述评[J].开放教育研究,2013,(2):41-48.[10][16]詹青龙,许瑞.国外STEM教育研究的热题表征与进路预判——基于ERIC(2005-2015)的量化考察[J].中国电化教育,2016,(10):66-73.[12][17]CTEq.Design Principles Rubric[DB/OL].http://changetheequation.org/sites/default/files/CTEq%20Design%20Principles%20Rubric.pdf,2016-06-02.[14]钟柏昌,张禄.项目引路(PLTW)机构的产生、发展及其对我国的启示[J].教育科学研究,2015,(5):63-69.[15]蔡苏,王沛文.美国STEM教育中社会组织的作用及对我国的启示[J].中国电化教育,2016,(10):74-78.[18]李杨.STEM视野下的科学课程构建[D].宁波：浙江师范大学,2014.作者简介：

第二篇：第二届中国STEM教育发展大会，共筑STEM教育新生态！

来自全国各地的1600多名教育工作者现场参加了6月30日上午的开幕式，数万人通过视频观看现场直播。开幕式·领导致辞

开幕式由福田区教育局局长田洪明主持，教育部教材局巡视员申继亮、中国教科院党委书记殷长春、香港教育局副局长蔡若莲及福田区区长高圣元等相继致辞。教育部教材局巡视员申继亮

教育部教材局巡视员申继亮高度评价会议在深圳召开具有特殊意义，并从课程改革和课程建设角度对大会提出三点希望和建议。第一，他认为实施STEM教育，首先要把提高学生综合素质作为着力点，希望通过实施STEM教育，探索在分科教育的情况下，把知识有机融合，使碎片化知识结构化，让信息变成知识，让知识变成能力。第二，要把实施STEM教育的核心放在提高学生的问题意识和培养学生创新精神上来。“我们的学生，解决别人的问题多，探究自己的问题少。学生解决的问题里面有固定答案的问题多，开放性的问题少，涉及到单一知识的问题多，涉及到综合知识的少。如果不改变这个现状，创新精神、实践能力无从谈起。”第三，要将探究实践作为STEM教育的主线，让学生在学好课堂知识的同时，从现实生活和成长过程中，选取真实的问题，综合运用各科知识，动手实践提高问题解决能力。中国教育科学研究院党委书记殷长春

中国教育科学研究院党委书记殷长春在致辞中指出，STEM教育有助于培养学生的科学探究能力、创新意识、批判性思维、信息技术能力等未来社会必备的技能。虽然我国STEM教育取得了显著进展，但总体而言还面临很多问题和挑战，如缺少国家战略高度的顶层设计、缺少社会联动机制、缺少贯通不同学段的整体设计、缺少标准与评估机制、缺少教师专业发展指南与相应的教师培训、缺少国家级的示范项目等。中国教育科学研究院2017年成立了STEM教育研究中心，成功举办全国首届STEM教育发展大会，并在较短时间内发布了两项科研成果。今年5月，中心还与金地集团联合启动“中国STEM教育2029行动计划”。殷长春在发言中充分肯定深圳、成都等城市出台相关文件，鼓励引导中小学开展STEM教育的做法，而江苏、香港等地不余遗力对STEM教育的推动也得到他的点赞。香港特别行政区教育局副局长蔡若莲

香港特别行政区教育局副局长蔡若莲随后介绍了香港的经验。据她介绍，香港教育局在2016年底发表了《推动STEM教育，发挥创意潜能》的报告，提出更新课程、加强教师培训、增加学生活动等多项推动STEM教育的建议策略，除了向公营学校发放津贴，鼓励学校购买资源和设备之外，教育局还鼓励学校更新科学、科技、数学等课程，以适应科学与科技的最新发展。此外，香港教育局也为中小学的领导和中层管理人员提供技能的提升培训，加强他们课程总体规划和跨学科领域、跨科目的协作能力。蔡若莲也提及香港与内地在STEM教育方面的合作，比如中国教育科学研究院与香港岭南大学共同发起的内地与港澳青少年STEM教育创客挑战比赛。据其介绍，本次大会共有40多位香港校长、老师、学者及教育局的人员前来参加。福田区区长高圣元 福田区区长高圣元致辞时提到，深圳市委、市政府坚持把“创新”作为城市发展的主导战略，STEM作为跨学科综合教育形态对落实中央和各级政府创新教育的战略，培养教育人才，提升国家未来竞争力有重大的意义。高圣元介绍，中国教育科学研究院与福田签约合作共建中国教育改革试验区以来，福田区教育局在中国教育科学研究院指导下积极探索STEM教育推进方式，坚持项目引领，搭建交流平台，优化人才梯队，借助科研机构、企业积极开发STEM课程，提升了福田STEM教育的品质，扩大了福田STEM教育的影响力。 开幕式·主旨发言在由深圳教科院院长叶文梓主持的主旨发言环节，中国科学院院士、南方科技大学校长陈十一，中国工程院院士、哈尔滨工业大学校长周玉，以及中国科学院大学副校长杨国强，从高校的角度畅谈拔尖创新人才培养。福田区教育局局长田洪明全面介绍了STEM教育的福田探索。作为本次大会的“总统筹人”，中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任王素，就如何构建STEM教育新生态提出诸多真知灼见。

中国科学院院士、南方科技大学校长陈十一演讲主题：从STEM到STEAM再到STREAM的南科大探索

中国工程院院士、哈尔滨工业大学校长周玉演讲主题：培养引领未来的一流高素质创新人才

中国科学院大学副校长杨国强演讲主题：发挥科教融合优势，培育高素质人才

福田区教育局局长田洪明演讲主题：STEM教育的基层探索 中国教育科学研究院STEM教育研究中心主任王素演讲主题：构建STEM教育新生态

开幕式·圆桌论坛贯彻落实十九大精神、写好教育“奋进之笔”，STEM教育也是重要一招。在开幕式的圆桌论坛上，上海市教育委员会副主任倪闽景、深圳市教育局副局长赵立、香港岭南大学社会科学学院院长魏向东以及南方科技大学副教务长黄克服等，围绕“基于STEM教育的人才培养路径”这一主题，介绍了地方政府的探索经验及未来发展思路。STEM教师场景化实战培训坊作为科教领域每年一届的专业盛典，本次大会在注重新观点交流的同时，更加注重新实践的分享;在注重与会者高质量的同时，更加注重与会者的参与和互动，以期每位会议代表都能从中斩获丰盈。为此大会特别设置了包括“课程开发与整合”、“跨学科理解与实践”、“教学实践”、“空间设计”等多维度展示STEM教育实践的“STEM教师场景化实战培训坊”。11间不同主题的实战培训坊给老师带来前所未有的全方位课堂体验，身临其境的感受最专业、最先进的STEM跨学科教育形式。每一间实战培训坊都精心打造了各自的STEM特色课程，准备了丰富多样的STEM教具赠送现场参会人员，现场活动火热持续整个下午，给所有参会校长和老师留下了深刻的印象。

课程主题：创新的艺术——设计思维与STEM教育 STEM教育产品：上海STEM云中心课程通过对知名设计公司和大型企业的成功设计案例进行分析，带领教师们将设计思维应用于STEM教育领域，通过体验式教学方式(Experiential Learning)，在掌握设计思维这个方法的基础上，和教师一起探讨如何用设计思维开发STEM课程，促进学生学习。课程使教师们了解了无论是在教学中培养学生的创新能力，还是教师自己具体设计STEM课程，高精尖的技术或硬件场所都不是必须，学生和教师更不用成为某个领域的专家，只要掌握了正确的方法，立足于任何一个生活中的小事小物都可以进行创新，创新的关键在于掌握一套可以激发创新能力的方法，这就是设计思维的魅力。

课程主题：培生STEM示范课——肺活量计STEM教育产品：培生STEM项目来自广州知名小学的一线STEM教师跟现场超过50名老师分享了他的实战教学经验，并以培生课程为例进行了教学过程和教学活动介绍。听完了课程理念和实施方法论，紧接着由培生STEM高级课程专家郑良栋博士带领现场老师经历了一堂培生STEM示范课——肺活量计制作的具体实施。通过项目式主题探究的学习和实践，在实操和相互协作中共同解决问题，同时在过程中融合科学、技术与数学知识的应用。2个小时的课程在老师们的忘情投入中飞快地度过了。无论是亲身体验了本次课程的老师，还是在旁观摩的观众都对培生的STEM课程体系表现了极大的兴趣。

课程主题：E.M.T VR航天STEM实践教学系统

STEM教育产品：幻景科技幻景航天STEM实践教学课程是以航天工程为载体，重在培养学生在学习航天知识的过程中，运用多学科知识来解决航天工程的现实物理现象，并形成数学建模的高阶思维能力。系统将VR，三维技术全程贯穿课程当中，将三维空间里的数学模型数据迁移到VR端，运用虚拟现实技术检验成果。同时配合完整的教师端进行教学，教师端的备课系统可以全面辅助教师进行专业的航天知识跨学科授课。通过教师端的管理系统，完成对学生端的控制、知识推送、成果汇总及评价。

课程主题：图形化编程在编程与算法入门学习中的作用与实践 STEM教育产品：编程猫利用编程猫自主研发的图形化编程工具，以拼搭积木的方式全景展示对问题的逻辑思考过程，将静态于纸面的数学题目以一种动态的方式呈现。本着“无趣味，不编程”的教育理念，编程猫为全球少儿研发了包括图形化编程、Python代码编程及3D沙盒式编程在内的全维度编程平台及系列编程课。通过学习，孩子们可以创作出奇妙的游戏、软件、动画等，全方位锻炼逻辑思维、创造力等核心素养。编程猫的工具与产品可以以图形化动态展示的方式，将数学问题中的逻辑推演过程动态化和简易化。 课程主题：妙小程宇宙大探险

STEM教育产品：妙小程少儿编程本课程以妙小程宇宙大探险为故事背景，每一节会完成通过编程的方式完成一个任务，在这个基础上学习编程知识，并辅助知识加油站，对编程重难点以有趣生动的方式进行着重讲解，使学习者在任务驱动的基础上轻松有趣的学习编程知识。课上，妙小程少儿编程独创的“媒体化+智能化+场景化”编程教育模式，引起了到场老师们一致的认可，生动有趣的各类教学动画视频也让老师们整节课听下来津津有味。

课程主题：人工智能编程与机器人STEAM课程的融合 STEM教育产品：全童科教全童科教的STEM教师场景化实战培训坊以“STEM跨学科理解与实践”、“STEM课程开发与整合”、和“STEM教学实践”3个维度进行人工智能和编程STEM主题展示。通过循序渐进的机器人制作和编程项目，将人工智能和编程课程与机器人STEAM课程融合，采用以终为始、赛学合一的教学方式，最大限度的激发孩子的学习潜能，保持学习兴趣，提升学习效果。循序渐进、以终为始、赛学合一。

课程主题：STEM未来计划课程体系建设与实践

STEM教育产品：青云在线通过两个课程案例分析，透析课程内容的跨学科的融合、课程架构的设计、评判标准的设置、团队合作的搭已经相关知识的应用体现。通过STEM项目的模块化学习，让教师更好把地控教学过程，让学生更易于掌握学习进度，获得较好的学习体验。 课程主题：DIY饮料机

STEM教育产品：寓乐湾课程围绕倾倒大瓶饮料时操作不方便和容易飞溅的问题，通过学习大气压强的知识和并联电路的连接方法，利用电子元件和多种材料自主设计并制作饮料机，项目充分展示了创客制作与学科知识的融合，以及STEM各元素的融合。沉浸式STEM场景化教学为参会者带来了前所未有的全方位课堂体验，为参会者们实地展示了具有STEM学科知识融合、探究式学习特点的课堂教学，用专业先进的STEM跨学科教育形式，引导体验者们在教学体验中思考和学习教学方法与技巧，让STEM教师快速掌握专业技能。预告近期，中关村互联网教育创新中心公众号将相继推出第二届中国STEM教育发展大会参会专家发言内容，敬请期待。

文章来源|中关村互联网教育创新中心公众号

责任编辑|吴建伟浙江STEAM云中心声明1. 本公众号刊载文章仅代表作者本人观点，不代表本单位观点;

第三篇：美国STEM教育报告（中）

摘要：在美国，没有太多中小学生对STEM感兴趣，而在高中生中，追求高质量的课程，为将来成为科学家、工程师、数学家做准备的，也只有相当小的比例。

问题：公众的态度

美国社会似乎可以接受STEM学科的欠佳表现。在我们的文化里，数学和科学不好没什么大不了的。一个人可以在演说中对公众宣称：“我的数学不好”，而不会有说“我阅读不好”时的羞耻感。

在美国，没有太多中小学生对STEM感兴趣，而在高中生中，追求高质量的课程，为将来成为科学家、工程师、数学家做准备的，也只有相当小的比例。

——在美国，只有15%的本科生选择自然科学或工程学位，在中国，数字是50%。

——在美国，大约有34%的自然科学博士学位和56%在工程博士学位被授予外籍学生。

此外，大部分家长相信，美国目前的数学和科学教育很好。他们并不期盼教育改革。这些漠不关心为教育体系改革增添了阻碍。“人们必须明白，数学可以变得非常强大，是可以令人兴奋的”，数学教育特聘教授M.凯思琳.海德说，“如今，数学教育关系到教学思想和理念，这些为规则的建立和问题的解决打下了基础”。

宾州州立大学的应对措施：培养年轻的一代

为了改变这些公众的态度，教育学院的教师将工作延伸到了学生的家长和教师，通过他们在大学里接受的数学和科学教育来开展工作。教学研究整合中心(The Center for the Integration of Research, Teaching and Learning)是一家帮助STEM领域的研究生和全体教师提高他们的授课技能的机构，并促进他们相互学习。带来的结果将是，全国所有的科学、工程、数学教师能够让所有的大学生成为有科学素养的人。

“我们想研究所有的学生”，卡罗.科尔贝克，教学研究整合中心(CIRTL)研究员、宾州州立大学副教授、高等教育研究中心主管说，“我们的目标是提高授课水平，保证STEM学科知识充分地传授，不只是为了少数优秀的考取学位的学生，更多的，是为了那些需要提高STEM学科成绩的学生”。

科尔贝克与STEM学科核心教师团队一起工作，这些承诺与本科生一起学习的教师是公认的优秀学科教研员。他们一起改善教学方法，把博士生教育成未来的优秀教师和研究者。

科尔贝克将CIRTL的工作集中于培养博士生的研究技能，这些技能可以应用于4-H项目的教学。

100多年前，农村青年计划帮助大学获得了政府拨地，让那些抵抗政府干预的农民的孩子能够接受教育。多亏4-h对青少年的积极影响，让机构可以接触这些农民，并赢得他们的支持。

科尔贝克说，“当现在的教师们看到他们的博士生成功的将研究方法应用到了教学实践，提高了本科生的学习经验和成绩时，他们便更会愿意去尝试新的方法。用‘教’与‘研’相结合来提高学习成绩，这种兴趣是可以传播的”。

(4-H：即 head,heart,hand,health，美国一项青少年发展项目，是美国俄勒冈州立大学“4-H学校增益计划”的一个组成部分，该项目可以帮助学生及教师走出书本，走向以学习者为中心的体验程序。目前该计划已经在美国多个州展开实验，并取得了较好的实验效果。)

CIRTL是一个由五所大学合办的机构，他们是宾夕法尼亚州立大学，威斯康星大学麦迪逊分校，密歇根州立大学，霍华德大学，科罗拉多大学，也是美国国家科学基金会(National Science Foundation)一个为期5年，包含1000万经费的项目的一部分。CIRTL的根基由三根支柱组合而成——教学研究，学习社区，学习的多样化，即机构的博士生可以参与大学的课程，项目和非正式活动。

问题：资深教育者的短缺

美国教育体系存在着一个基础建设型问题，就是在中学和大学都有资深教师的极度短缺。

在全国的高中数学老师和科学老师中，有很大一部分人没有为自己在该领域的教学做好充分的准备。大约30%的美国公立高中数学老师没有主修或辅修过数学;大约45%的生物教师教的是他们所学领域之外的学科。

美国大学里，持有博士学位的教师也存在短缺。因此，成千上万主修数学教育和科学教育的学生，在大学里无法学到足够的、先进的教学方法。“如果我们的研究生院校能够提供足够的博士学位，那么我们的大学就能更好的诠释数学和科学的教学方法，而不是整天钻研那些相似的、无用的资料”，海德说。

能够填补大学教师职位空白的，拥有数学和科学教育博士学位的人远远不够。学校里每年约有300个数学教育职位，却只有70到100名博士生供职。

如今约有80%的数学教师将在10年内退休，所以，这种短缺会变得更加严重，更加糟糕。

这个问题是多方面的。因为许多明智的教师安逸于他们收入稳定的职业，对考取博士学位有着迟疑的态度。对于大多数教师和一些需要经济奖励才能完成博士学位的学生来说，返回学校学习是不划算的。

宾州州立大学的应对措施：授予更多的博士学位

教育学院正努力增加自身博士项目的广度和深度，以及研究项目的数量，以此来适应更多的研究生。这些新增的博士学位候选人将继续开展一些研究，来帮助我们学习更多的STEM学科的‘教’和‘学’的技能。他们也会成为下一代教师培训者，这些教师将成为未来基础教育领域的教师。

担当杂志编辑是学院研究能力增强的一个例子。科学教育教授格里高利.凯利，于2006年5月担任了《科学教育》(Science Education)的编辑，如今在它的第90个年头里，已经成为了一本权威杂志。

教育学特聘教授M.凯瑟利恩.海德，将于2007年初成为《数学教育研究》(Journal for Research in Mathematics Education)的特邀编辑，另外两名大学的高级教员，教育学教授格伦.布鲁姆和教育学助理教授罗斯.比克将成为助理编辑。

除了扩大研究项目外，学院还获得了额外的奖学金，来定向支援渴望从事数学和科学教育的新博士生。

中大西洋数学教学中心(Mid-Atlantic Center for Mathematics Teaching and Learning)吸引了许多无法做到全日制学习的优异学生，由国家科学基金会资助，目前处于第2个五年资助周期。中心已经在更多教授的培养和先进研究的开展上，取得了双重收益。

“我们拥有一个优秀的博士生团队”，中大西洋数学教学中心(MAC-MTL)联合首席研究员海德说，“因为接受来自国家科学基金会的资助，我们已经吸引了一些最优秀的教育工作者”。MAC-MTL希望这些博士学位申请者在成为大学教员时，将他们对学科的熟练掌握传递给学生-未来的教育工作者。

黛比.麦卡洛最近通过了她为中心提交的课程论文，她说，“我非常渴望找到一个能让我做一些专业发展和研究的职位”，能够成为中心的一员让她感到很幸运，“拥有和数学教育研究者一起工作的机会想都不敢想，它为我的研究开启了一个从未有过的崭新世界”。

学院将继续增加学生考取科学教育研究生的机会。比如，杰拉尔丁.布拉什研究生教育助教奖学金，每年支持两个全日制科学教育学研究生的研究和教育。

边栏：中大西洋数学教学中心(Mid-Atlantic Center for Mathematics Teaching and Learning)

在美国大学数学教育领域，每三个空缺职位的候选人中，只有一位持有博士学位，“大学里没有足够的拥有博士学位的人来教数学教育”，数学教育特聘教授M.凯瑟琳.海德说。

海德是MAC-MTL的联合首席研究员，MAC-MTL由宾州州立大学，马里兰大学，特拉华大学和三个学区联合创办，也是国家科学基金会(NSF)几项资助项目中的一个，二者刚刚签署了第二个五年计划，NSF将为MAC-MTL提供325万美元，用来继续数学教育的研究。这是NSF唯一一个同意第二次签署的合约。

中心的初级目标是开展如何让数学教师学习数学，和如何将他们的知识应用到教学中的研究，海德说，“我们的工作重点是教师数学知识的发展，和这些知识在课堂教学的应用与学生成绩的关系。我们期望我们的研究结果能够让未来的数学教师做好充分的准备”。

MAC-MTL还致力于提高数学课的教学水平。这种提高可以产生倍数效应，将会增强全国高中的教育水准。“中心的一个主要行动是找到方法来巩固教师在数学方面的理解力”，海德说，“教师可以用他们在大学里所学的知识来加深他们对数学教学的理解，这样就会促使更多的学生去追求需要数学的职业”。

海德相信，教师的知识水平对学生成绩的提高起着一定的作用。她说，“我们希望高中教师数学知识的掌握足够扎实，以此来把控他们的学生对这个学科各种各样的看法。如果一个老师的理解仅仅依靠于记忆，那么他/她就不会拥有能够帮助学生真正理解数学的，灵活的教学风格，并且，教学的结果也几乎是青少年既不懂数学，也不愿意接触数学”。

问题：职场需求日益提高

随着技术的发展，职场的面貌发生着巨大的改变。未来，制造业将不再雇佣数以百万的低级技术工人。个人将需要一个强大的STEM背景知识来面对高科技职业。

“科学技术的更新步伐是难以置信的”，科尔贝克说，“我们需要这些领域的专家，把我们的科学和数学带向未来”。

对员工拥有最一流的数学和科学技能的需求将会是全球性的。如今，一些最好的工作机会已经伸向了海外——不单单是因为廉价的劳动力。事实上，像中国，印度，新加坡这样的国家的员工，有着更好的数学和科学教育。“我们在印度就有外包工作”，科尔贝克说，“与此同时，来到美国的本科生和研究生的数量相比过去的几十年有所减少了”。

宾州州立大学的应对措施：完善认证标准

关于当前的STEM教育有一些好消息：更高、更有效的教育认证标准或许能让学生从事工业有更充分的准备。最近，教育学院高等教育研究中心(Center for the Study of Higher Education)透露，2004年获得工程本科学位的学生在职业准备上，要比二十年前的工程系学生做的好。

研究工作将检测新认证标准对工程专业的影响。工程与科技认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology)是大学课程在应用科学、计算机、工程学、科技方面的评审机构，委员会认为应该对其自身的标准进行评估，来确定目标是否能够实现。所检测的技能包括基础数学和科学，设计和问题解决，实验技能，工程科学实用软件，技术和人际交往。

据悉，2004届学生毕业成绩在基础数学和科学上表现突出，这对美国工程类大学尤其是个好消息。CSHE助理研究员，副教授丽萨.R.拉图卡说，“一些大学教员曾担心课程和教学的改革必须要以认证指南为标准，那样的话，就会以注重学生在基础科学和数学技能的表现为代价，但事实证明这些并没有发生”。

拉图卡正着手于一个相关的研究。她和特聘教授，CSHE高级科学家帕特里克.T.特伦兹尼一起，在2006夏天开始了一个为期三年的研究，来评估当前的工程系本科生的能力，为他们成为未来的工程师做好充分的准备，随时满足全球职场不断变化的要求。一项国家调查将展现工程教育本科生的前景，展现哪些教学项目在培养工程师具有强有力的分析技能、专业技能、实践智慧、创造力、领导力、道德标准和职业标准方面达到了何种程度。

研究还会扫描整个流水线的候补区域，勘测在2年制专科院校中，为向本科学位转换的学生准备的课程。这些专科学院招收了许多低收入，非传统和少数民族学生，这些群体近来被工程专业所忽视。同时研究2年制和4年制学生，将会保证研究者注重不同层面的学生，并探索出工程教育基于他们不同的性别、种族、年龄、社会经济地位，会产生哪些影响。

(来自：http://issuu.com/tlac_onward/docs/fall_2014_tlac_onward)

第四篇：从科学教育走向STEM教育

这是

中国未来学校实验室独家策划的

第一届中国STEM教育发展大会系列报导 第9篇 注：全文长4000字，阅读时间约为8分钟

王志宏

西安高新国际学校校长

▲本文整理自王志宏在第一届中国教育发展大会上的主题报告，以下为口述实录： 王志宏：

四年之前，基于对科学教育的重视，我们学校从一年级开始便开设了小学科学课程。今年教育部明确要求从小学一年级开始要开设小学科学课程，从这个意义上来讲，我们比国家的政策预先开始了四年。基于对STEM教育的重视，三年之前，我在学校组织了一个专业的研究团队，对美国所倡导的STEM教育展开了比较系统和深入的研究。

近几年，在和美国教育者的同行交流过程当中，他们突出说的一句话是“STEM教育一定要从小学开始!”在美国，对小学开设STEAM教育的重视程度，远远高于中学。所以，我希望我们中国的STEM教育一定要从娃娃抓起，从小学开始。 经过三年的基础性研究，从去年的九月份开始，我们学校在一至六年级将STEM课程纳入到了学校整体的课程体系当中。我将从四个方面介绍我们学校从开展科学教育到走上STEM教育，整个探索和实践的过程。 1 体现课程价值的完整体系

我们在未来社会所面临的情境以及需要解决的问题，一定具有开放性、综合性和复杂性的特征。面临这样一种社会，我们单靠一方面或者一个学科的知识，实际上已经难以解决问题。所以，我们应用多角度、多维度、系统性的知识和能力使我们的学生形成综合性的素养。

这就要求我们一定要做好学科内整合以及学科之间的整合，将课程整合与技术融合，构建体现课程价值的完整体系。这个理念是我们学校课程改革的一项重要的内容。

结合对STEM这门课程性质的认识，我们学校STEM课程以小学科学为基准，以科学的核心概念为基点，以新型技术事物的体验和应用为基线，开展基于实践项目的学习。开展项目式学习的核心目的是形成以grit为首的教育理念，通过项目式的学习，使我们的孩子具备坚毅、激情、自制力、乐观态度、感恩精神、社交智力和好奇心。

基于STEM完整性、创新性和融合性的特点，我们将团队建设、课程建设、空间建设“三线建设”并行，形成了STEM课程特点，有四大方面：一个是全员参与;二是整合课程，包括小学科学、信息技术、综合实践和结构搭建、航模、机器人等等能够体现工程及技术这些维度的课程融合在一起，形成我们整合性的课程。三是体系完整，有必修课、选修课和竞赛课;四是大小课运用上采取的是小课单节，大课两节，这样课时的划分是基于每一个项目自身的要求，我们灵活的使用课程。

团队建设

我们学校的团队组成分成两个部分，核心成员是我们的科学老师，成员除科学老师之外的所有老师都深入、系统的了解STEM教育的一些理念。

从专业发展上来讲，我们要求核心成员自学和互学，自学是让老师精通自己的专业，互学就是跨学科学习。因为STEM课程对老师的专业素养和跨学科素养的要求非常高，所以必须要这样学习。同时要开展全学校共同式的教学和全科式的教学，让STEM的实践深入到每一个老师和每一个学生家庭当中。另外，组织成员外出学习和考察，积极的开展校内的一些研讨课。

我们学校STEM教师核心团队的成员，有14名专业的科学教师。这14个老师来自于物理、化学、生物、数学、工程管理，计算机科学、食品工程、人文科学等各个专业，我们组建的教学团队，实际上本身就是跨学科的，符合STEM教育对教师的综合性表现。

为了加强学校STEM教育的推进，2016年上半年，STEM国际论坛由我校承办举行。我们聘请了美国专家给学生上STEM课程，同时我们也聘请到美国波斯顿麻州大学教育领导主任、国际领导研究院的院长作报告，给我们系统的讲解了美国的STEM教育的一些经验和启示，同时我们也邀请到了波士顿艺术学校STEM实验室主任做汇报。

我们还承办了全国中小学生STEM教育研讨会，并被授予了“全国中小学STEM教育示范基地”的称号。此外我们还邀请国内外专家做“科技与创新教育”的主题报告、“STEM教育与中小学改革教育”等主题报告。

开展STEM课程以后，学生都制作了自己的科技作品。另外，我们把我们教师团队的核心成员派遣到全国各地组织进行学习，前往世界机器人大赛学习等等。

课程建设

我们学校STEM课程采取的三级设置对学生进行分级培养，有必修课、选修课和竞赛课。必修课整合了小学科学课、信息技术课、综合实践课，融合了工程技术类的课程。选修课按照四个模块，开设了八门课程，四个模块是航模、机器人、创业设计、绿色奥秘;八门课程是绿色创意、robot、伟大的建筑师、scratch魔法、智能乐园、航模F

3、创意设计、航模F1，还有竞赛课、机器人等等。我们还开了展STEM研讨课，比如《放飞的风筝》、《探秘太阳系》、《弹球游戏》、《细胞模型》、《揭开庞贝古城消失的面纱》等。

我们采取“请进来”的方式，把一些国内外知名的专家、教授、请到学校来，一是这些教授给我们带来了前沿的科技知识，二是教授们给我们学生传递严谨、求实的科学态度和精神。

我们邀请到中国科学院、科普宣讲团的专家徐邦年教授走进我校，带来“飞向蓝天”的科普讲座;邀请荷兰埃因霍温理工大学创客团队，带着他们的纯电动摩托车，为我们展示创新驱动和快速充电的尖端科技。还有西安市科学协会工作人员走进学校，开展“关注天宫二号发射”体验航模乐趣进校园的活动。

我们还开展了科技、实践活动，组织我们的孩子“走出去”。科技社团一行170多名学生组成高校科学云，到陕西示范大学，走进他们学校各实验室和博物馆，让孩子近距离接触最尖端的科研现场和科研成果。组织学生到西北濒危药材资源开发，国家工程实验室去探究学习，到西北国土资源研究中心的风洞实验室去参观和学习，到气象站参观学习等。

另外，我们也从我们四千多个学生家庭当中把在各自专业领域、已经取得过相当成绩和有一定造诣的学者请进到我们的学校，开展家长课堂周。有的家长给孩子们上火山喷发的课，“创意乐高”等课程。 空间建设

我们学校的空间建设分成了两个大块，第一大块就是功能部室区区域，总共11间教室，作为STEM实验教室，有4间微机教室、2间科学实验室、两间科学仪器室，1间科学实验准备室，1间劳技教室，1间科技活动教室。

第二大块是STEM课程实验中心区，包括功能教室区、公共阅读区，学生展示区、专业加工区、创意互动区、教师活动区等等。基于我们对科学教育的重视，对STEM教育的重视，仅功能室以及STEM教室我们拿出两千多亩为孩子们从事STEM活动提供空间。

STEM实验室 2 发展学生思维的科学途径 我们认为，对学生的教育一定要从基础思维能力的培养和综合思维能力的培养两方面进行结合。

思维在对学生整体教育中占重要地位，发展学生的思维主要从两个方面的结合进行考虑的。学生的基础思维能力包括观察能力、联想能力、想象能力、空间认知、类比推理等;综合思维能力包括问题提出、问题解决、创意设计、科学探究等。

例如，《结构搭建——认识齿轮》课，通过让孩子组装机器人，让孩子们观察齿轮的内部构造，来固定齿轮，最后使齿轮啮合，让孩子体验整个知识形成的过程，让孩子动手、动脑，自己解决问题。

在智能乐园里，通过让学生结构搭建、路线规划、电脑编程、反复调试，最终将发散性思维和集中思维进行优化。发散思维可以让我们的孩子产生更多的想法，集中思维可以让我们的孩子在众多的想法当中选择最优的一种方法来执行，优化孩子的整体思维。 3 践行课程标准的基本理念

小学科学课程标准中提到，小学科学是基础性的课程，也是实践性课程以及综合性的课程，核心目的让学生通过动手、动脑培养孩子的实际动手能力和创新能力以及批判性的思维。从科学课程到STEM课程，我们进行了整合，如下图所示：

比如STEM课程《导体与绝缘体》，S为电路基本知识，T为运用规律解决故障，E为电路连接的设计与搭建，M为感知电压与电流的比例关系。通过电子模拟设备项目式学习，让学生检测电路、验证排除、接通电路、安全用电，其核心是让学生去发现问题，然后讨论合作去探究问题，最后一直到让学生自主的来解决问题。

《养蚕和植物的繁殖扦插》课程，通过观察、对比、记录和研究，让学生深刻的认识，形成自己的完整的一个知识体系。在绿色创意中，让孩子制作种子画、叶脉画、植物标本，将主动参与、动手动脑与证据结合。

种子画

STEM教育实际上是以项目为主线，教师为引领，学生为主体的一种自主学习和探究的一种形式。我们的基本流程是，老师发布STEM项目，研究课题，最后由学生合作来完成，根据已有知识、技能与自我创意，利用工具材料，最终建构知识、解决问题。 4 培养核心素养的重要载体 核心素养是我们课程改革的风向标，每一门课程都担负着核心素养某一个方面的构成，比如数学课和科学课，担负的核心素养的要素是批判性思维和创造性思维，要让孩子明白知识从哪里来，知识到哪里去，建立回归生活的学习方式。

但知识技能不等于核心素养，已有的知识技能要在真实或虚拟的情境中，进行知识迁移、来解决新的问题，在这个过程中，学生再一次深化认识已有知识技能，自主建构知识体系的过程，这个过程实现所谓的核心素养。

例如在《关心天气》课程中，通过创设情境，让学生去研学、旅游、考察，让学生主动关注天气，了解和认识天气变化，最终能够明确天气现象、认识天气符号，并学会描述;会进行室外观察，比如云量、降水、温度、风等;能够学会专业测量，用温度计、寒暑表、风向标等测量;了解一些民间智慧，比如看云识天气;还能用Excel进行初步数据分析。 从科学教育走向STEM教育，引领学生像生活一样学习，这是时代发展的对培养全面发展的人的需求，这是将学生引向“深度学习”的理念走向行动的指南，改变着教师的教学方式。正如布鲁诺所说的“教学过程是一种提出问题、解决问题的持续不断的过程”;改变着学生的学习方式，正如《小学科学课程标准》所倡导的“以探究式学习为主的多样化学习方式促进着学生主动探究”。

第五篇：“STEM教育”与“创客教育”的区别

两者缘起不同，但都需要社会的共同参与

STEM 教育最早来自于美国国家科学委员会的报告，后来出现在美国大学以及 K-12的报告和文件中。相比于 STEM 教育的起源，创客教育则不同。创客一词由来已久，创客群体也非常庞大。只不过近年来随着开源硬件、三维打印机、互联网等技术的成熟，创客门槛的大幅降低，创客运动才在社会范围得到长足发展。而后，创客运动受到教育工作者的关注，希望借此培养更多具备创客意识的学生，提升将想法变成现实的能力。因此，创客教育先由社会文化引起，后来引介到教育体系并受到重视。

但两者在实践中都需要社会的共同参与。创客教育不仅仅是让学校拥有创客空间，更是通过它激发学生的创客意识，鼓励学生创建自己的家庭创客空间。这些创客空间可以与社区创客空间、创业孵化中心等通过网络空间进行联动，形成整个创客教育的有序链条与创客文化的良好生态。

STEM 教育强调跨学科，创客教育则强调创造

STEM 教育强调跨学科，强调不同学科的整合。创客教育的核心是创造，它会涉及不同的学科知识，但其本身不强调学科。也正因为传统教育过程中出现了分科教育的弊端，学科阻隔不利于探索真实情境的问题，才出现了 STEM。因此，跨学科是 STEM教学的核心要义。

创客教育过程往往需要运用不同学科的知识，而且好的创客作品背后也一定有跨学科知识的支撑。例如，设计一个远程控制门锁，就需要用到简单的科学、数学、技术和工程学知识。如果这个控制装置要美观大方，可能还要用到工艺美术相关的知识。因此，跨学科对创客教育来说是根据需要的选择，而产品的创造性才是它的核心。

两者都强调真实情境问题，但创客教育问题主要来自学生 STEM 教育和创客教育都倾向于指向真实情境问题的解决。大多数情况下， STEM 教育的问题多来自教师的设定和引导，即便学生提出自己的问题，也常在共同讨论的专题内。STEM 教学过程往往会提供综合的复杂情境问题，由学生运用多学科知识开展不同侧面的学习。但创客教育中的问题更倾向于是学生自己提出的。创客教育是帮助学生将想法变成现实，而非让所有学生探索相同的问题。

创客教育强调真实作品的产出，而 STEM关注动手实验 创客教育强调学生要设计和制作自己的作品或产品。在这一过程中，学生们可以借助开源硬件的多种模块功能进行组装和改造，也可以借助三维打印机制造自己需要的零部件或特殊外形，还可以借助互联网与其他创客交流互动，进行产品设计。STEM 教育虽然注重实践，关注动手实验，但不强调学生一定要有自己的作品或产品。

两者都关注学生解决问题的综合能力培养，但侧重点不同

STEM 与创客教育都关注在学生学习过程中培养解决问题的综合能力，都基于真实情境的问题进行学习。不同的是， STEM 除培养学生综合解决问题的能力外，更强调培养学生跨学科的多元思维。创客教育更看重学生独立的创造思维的培养，学生需要有自己的创意，并努力实现。

师生角色定位不同

在 STEM 教学中，教师角色更多的是教学设计者、活动组织者、知识讲授者和学习引导者等。教师角色多元，且需要不同教师相互配合，共同引导学生完成某个具体项目。学生则是积极的参与者，独立参与整个项目，或是在小组合作中共同学习跨学科的综合知识。在创客教育中，学生更倾向于独立创造者的角色，他们需要有自己独特的想法，并借助有效的手段加以实现。在这个过程中，学生虽然也会和其他成员合作，但是为了实现不同的创意，教师则扮演着支持者的角色，不会过多干预学生的想法，不需要预设太多具体的问题以及讲授固定的知识体系。

本文参考自：

[1]杨晓哲,任友群. 数字化时代的STEM教育与创客教育[J]. 开放教育研究,2015,05:35-40.