十大課程之STEM課程（一）

近年來，伴隨跨學科整合課程的巨大需求，美國的STEM教育理念進入公眾視野，并取得了我國教育界的巨大關注。

一時間，各類講述STEM教育的帖子雪花般“漫天飛舞”，

所有接受過STEM啟蒙的教育工作者都能說出STEM的基本定義，即：STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科體系的總稱，代表了偏理工領域的跨學科整合教育。

但顯然，這樣表面的解釋STEM是以盲指盲，沒有解釋清楚核心，讓人無法理解。

STEM這個新事物發展迅猛，背后卻也亂象叢生，例如：

很多學校知道STEM教育理念，也知道優點，但是STEM課程無處獲取；

很多教師根據自己對于STEM的片面理解來改良現有的科學課、勞技課，結果成了四不像；

很多學校認為STEM課程必須要有物態的學生成果產出，并且將其作為唯一的評價標準；

很多學校從社會機構購買了STEM課程，機構派出教師到校上課，但是最后發現課程及教學質量水平無法保障，并且對于本校科學教師的理念和教學均沒有提升；

很多做機器人、編程、機械加工這方面產品的機構用STEM教育為自己背書，但其中一些公司本質上還是賣產品而非精研和提供課程；

我國的STEM教育沒有形成合力，沒有標準，沒有成體系的STEM選題和課程；

今天小編就從以下五點談談真正的STEM教育：

一、代表了21世紀人才培養的理念；

《天下無賊》中的黎叔頗為戲謔地說：“21世紀什么最貴?人才!”這是一句大實話，美國的政治精英們在1957年蘇聯人造衛星上天一事中大受刺激，深刻的認識到國家的核心競爭力的本質是科技人才的競爭。

21世紀的國家競爭更加激烈，科學家、工程師和技術人員將是處于主導地位的人力資源。

美國兩代科學課程標準中間間隔了17年（1996-2013），而這17年間，全球科學技術發展、信息技術發展經歷了巨大的飛躍。

我國抓住了這個重要機會，1999年大學擴招，為社會發展培養了巨大規模的專業人才。

2001年入世，GDP從全球第七直接躍升至全球第二。

當美國精英們從多場戰爭中驀然回首，發現世界已經天翻地覆，冷戰積累的優勢和形成的格局均已松動。

2015年，美國STEM相關專業畢業生約46萬人，而中國的數字大約是420萬。

2016年美國大選中，希拉里甚至承諾，一旦當選，會推動國會立法，允許STEM相關專業的畢業生畢業立即獲得綠卡。

2017年特朗普總統也多次在講話中表述了要減少STEM相關專業外國留學生數量的想法。

驢象兩黨雖然出發點不同，核心都是一樣的：確保美國STEM人才的優勢！要么全球掐尖，要么努力自產。

我們都說我國學生的創新能力不足，理論聯系實際的能力差，不能很好的學以致用，為什么有這個問題？小編經常說：我們的好學生其實是自己悟出來的。

因為我們目前的學科教育體系不關注學生跨學科的系統構建，不能確保學生跨學科能力的提升。

思考一下：

我們去菜市場買菜，這個過程到底是加減乘除問題還是博弈問題？

不精通文史哲，你能分析出同為豪放派詞人的蘇軾和辛棄疾到底有何區別么？

對于初三學生，學會了二次函數的相關知識，會做個理想狀態下的炮彈彈道建模不？

一個高中生學完復數的運算后，如果有人問他這個有什么用，他是不是一臉懵逼？

我們的各學科知識體系沒有錯、各學科教材編寫沒有錯、各科老師也沒有教錯，那到底是什么錯了？

問題出在：在國家經濟轉型的變革環境下，伴隨著信息時代對工業時代的顛覆，我們的教育轉型還沒能很好的跟上國家、社會和經濟轉型，因此是培養學生的理念與方式沒能有效轉變的

問題。

小編明白：飯得一口一口吃，事情也要一件一件做。

跨學科能力不是憑空來的，學科是重要基礎，根基不穩不成材。

立刻讓教師能夠跨學科教學也不現實，但認識要清醒，要有方向，要有動作、要積極的實踐探索。

在美國，STEM是國家戰略，STEM課就是科學課，科學課也是STEM課，沒有所謂的STEM課程標準，《下一代科學課程標準（NGSS）》既是科學課程標準又是STEM課程標準。

而在我國，科學課是國家課程，有國家課程標準，STEM課是錦上添花，沒有標準，對于學校而言是可有可無的，是可以拿出來秀的，是要切學生在校時間這塊蛋糕的。

一言以蔽之：對事物認識的角度和深度的不同，決定了實踐行為的不同。

二、全球規模下建構主義的教學實踐；

建構主義是STEM教育理念中的重要一環。

建構主義認為學生是天生的探究者，他們通過自主地建構自己頭腦中的內部理論，來解釋周圍的事物，認識自己的生活環境，豐富自己的認識的。

學生對科學的理解和發展需要時間，科學和工程既需要知識也需要實踐。

體現在具體的教育教學中，STEM教育提倡課程設計應聯系學生的興趣和經驗等等。

建構主義近年來比較火爆，因具備許多獨特的、無可替代的優點。

建構主義讓教師們更加關注學生的學習過程。

學生在學習中的動機和信念在認知過程中至關重要，我們需要調動學生學習的內驅力（題外話，這幾年美國教育界特別流行關于Growth mindset方面的書）；

學生學習的過程是自我建構過程，而不是被動接受的過程，教師不光要探索如何教，還要探索學生如何學，探索學習者的思維培養；建構主義還讓我們關注學生的社會性互動，這是認知發展的基礎，也是落實美國4C核心素養中溝通交流與合作寫作的基礎。

STEM教育在全球的火爆，勾勒出一個全球規模下建構主義實踐的圖景。

這個探索很積極，因為2006年前后，在美國教育界、心理界爆發的一場關于“建構主義教學：成功還是失敗”的大辯論。

這場大辯論的重要成果是形成了“建構主義教學：成功還是失敗”這部學術專著；這部學術專著有許多給人印象深刻的學術見解與觀點；

但是全書使我們最受啟迪與教育的，應該是關于“建構主義學習原則具有局限性”以及關于“建構主義教學設計和傳統教學設計之間關系”（并非對立，而是有互補性）的論述。

在STEM教育這場轟轟烈烈的運動中，建構主義到底效果如何？能夠迸發出怎樣的能量？我們還需拭目以待，讓子彈再飛一會兒……

三、用培養科學家和工程師的方式教學生；

1903年萊特兄弟發明飛機的時候，空氣動力學作為流體力學的分支才剛剛起步，直到現在，航空飛行器外形設計仍然是一個世界級難題，方程解不出來，只能靠吹風洞來實踐檢驗，所以國際上誰有完備的風洞群，所以中國才能這么快擁有殲-20，C919。

1916年愛因斯坦發表了廣義相對論，100年之后，我們還在為引力波驗證相對論的理論正確而歡呼雀躍，這些例子說明科學、技術、工程間的進步并非線性、同步，也并非一定有明確的因果關系。

在我們的科學教育中，學生靠做題，背前人總結的公式、定理和結論，成不了前沿科學家和一流工程師。

我們想要培養21世紀的科學家和工程師，必須變換培養方式，用培養科學家和工程師的思路、做法來培養我們的學生，落實科學教育。

四、以“科學與工程實踐”為核心的第三代科學教育；

對事物認識的角度和深度的不同，決定了實踐行為的不同。

對科學教育的認識的不同，造成了上圖中的代際差異。

因此要彌補這個差異，我們需要補的課真的很多，不可能什么領域都能彎道超車的。

從科學探究過渡到科學與工程實踐，這背后不是幾個字的差異，而是全體科學教師能力的躍遷，任重而道遠。

五、注重培養學生的高階思維能力，讓學生形成對科學本質的基本認識；

在布盧姆教育目標分類理論中，記憶、理解屬于低階思維，應用屬于中階思維，分析、評價、創造屬于高階思維。

研究表明，跨學科學習(STEM本質上就是跨學科學習)可以幫助學生形成高階思維能力(higher order thinking skills)，也可以幫助學生在不同學科領域之間形成有意義的聯系(Ivanitskaya, Clark, Montgomery＆ Primeau, 2002)。

問題來了，STEM課程中的哪個要素促進了高階思維技能的建立？這個要素是STEM課程天然存在的么？顯然不是天然存在的，是人為設計的，那就是怎樣設計提問（Question）和怎樣設置教學任務（Task），將來有時間慢慢講，這個話題真的相當大。

小編想要傳達的是在你的STEM課程設計中要考慮高階思維能力培養這個問題。

高階思維能力培養這個問題更多的還是“術”的層面。

我們更多的是科學教學，而不是科學教育。

從“道”的層面講，我們需要STEM教育幫助學生形成對科學本質的基本認識，進而為我們帶來真正意義上的“科學教育”。