STEM教育是什么?(二)

发布时间: 2019-02-27 709

整合性:STEM教育的核心精神


与分科课程相对,STEM是一种综合性课程,这是毫无疑问的。它与分科课程的关系有两种认识:


以STEM课程取代传统的数学、物理、化学、生物等分科课程,对其内容进行充分整合,组成一门新的STEM课程。

把STEM课程作为一种后设课程,即在分科课程之后设置的课程,指学习者在学习分科课程之后再学习STEM课程。

前者以STEM课程取代与科学、技术相关的分科课程;后者则是在分科课程的基础上,综合运用STEM的知识,研究和解决工程问题。


笔者更倾向于把STEM作为分科课程之后的后设课程,是对分科课程知识的综合运用,进行科技创新,解决实践中的问题。笔者不主张用STEM课程取代分科课程,因为分科课程以学科知识本身的逻辑来组织,它使学生能够集中、快速有效地获取系统的基础知识,其劣势就在于没有任何一个现实问题是能够运用一门学科的知识解决的。


STEM课程在于综合运用各门学科的知识解决现实问题,这是它的优势,但劣势在于各门学科都用到,但却无法获得系统的学科知识。如果没有分科课程保证学生获得系统的知识,仅靠STEM课程不可能有效地掌握系统的知识。如果没有系统学科知识,也谈不上综合运用知识进行科技创新和解决实践问题。


所以,笔者主张STEM课程成为分科课程的后设综合课程,分科课程是学习STEM的基础,STEM是对分科课程知识的综合运用和深化发展。学生对分科知识掌握得越系统,解决实践问题时综合运用知识的能力就越强。所以,STEM的综合是建立在学科基础上以及学科与社会、学科与个人之间的联系上。


STEM是科学、技术、工程和数学的综合,之所以综合它们,不仅是因为它们是解决科技问题的需要,而且因为这四门学科具有相通性和渗透性,它们本身在解决现实科技问题时是一个整体。整合是STEM的最突出特征和要求。整合不是四门学科的汇集,它强调对知识的综合应用和对学科之间关系的关注。“将重心放在特定问题上,强调利用科学、技术、工程和数学等学科相互关联的知识解决问题,试图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”。




STEM课程是通过对科学、技术、工程和数学四个领域的整合而形成的综合课程。其综合的程度不同,形成相关课程、融合课程和核心课程。


一、STEM课程三大类


1、STEM相关课程


相关课程是在保留原先分科课程的基础上,寻求四个学科之间的共同点和交叉点,使这些学科能够按照互相照应的顺序进行。这样的课程不改变原先的课程,需要四个学科的老师一起备课,看看哪些主题具有相关性,按照相关的主题进行教学。在教学中,以其中的一门课程为主,其他课程是辅助式的。比如学习物理学,需要相应的数学为基础,同时,把物理的结论应用于工程技术实践之中。这样的课程只需要四个学科的老师协调,不改变课程本身。


2、STEM融合课程


融合课程要消除分科的界限,将四门学科的知识整合为一个新的领域。这样的课程依托于科学、技术、工程与数学,内容具有高度的整合性。融合课程涉及到多个学科,它需要一个大的主题单元才能把相关的内容纳入其中。因此,也称为广域课程。融合课程、广域课程更多地是强调在一个相对广阔的主题下融合各个学科,如同前面分析的,仅靠STEM融合课程难以保证学生获得相应学科的基础知识。


3、STEM核心课程


融合课程更多地是整合科学、技术、工程与数学的知识,核心课程则是以科技或工程问题为核心,根据解决问题的需要,让学生通过活动,组织所需要的科学、技术、工程与数学的知识,形成连贯、有组织的课程结构。STEM核心课程偏重于知识的综合运用,适宜于在学习分科课程之后进行,它主要是检验知识的运用,培养学生综合运用知识解决问题的能力。


相关课程、融合课程是基于学科知识不同程度的综合,相关课程通过寻找分科课程中知识之间的交叉点和共同点,对原有的学科课程知识进行重组,通过序列化串起这些学科的知识。相关课程依托分科课程,它不主张取消分科课程。


而融合课程则主张打破原有的分科课程的界限,按照跨学科的逻辑,将各学科的内容改造为以问题为中心组织课程。


虽然相关课程与融合课程都以知识为取向,但相关课程更偏于获得系统的基础知识,融合课程更强调通过学生探究,自主解决问题,促进学生对知识的理解和建构,培养学生的科学探究精神、掌握科学探究的方法,形成解决问题的技能和自主创新的能力。


核心课程不是知识取向,它围绕着重大社会问题而组织。如何选取核心课程的问题,也有社会本位和儿童本位两种不同认识。社会本位的核心课程以当前社会值得关注的、重要的社会问题,诸如环境污染、生态危机、人口增长、可持续发展等,来组织和编排不同学科的知识内容,使学生通过这些问题的探索不仅学得相应的知识,而且增强社会责任感。


学习者(儿童)本位的核心课程,是充分考虑到学习者(儿童)的需要,以学习者(儿童)当下的生活与经验为核心,通过相应的活动,在经验中寻找各学科整合的模式。


核心课程“一般采用基于项目的学习模式(project-based learning),以实践性的项目完成为核心,将跨学科的内容、高级思维能力发展与真实生活环境联系起来”。


就STEM而言,相关课程、融合课程的知识整合取向和核心课程的社会本位、儿童本位取向侧重点不同。但就设计STEM课程的初衷而言,主要是强化学习者创新实践能力,所以,笔者认为社会取向的核心课程更为适合STEM课程。


二、社会取向的核心课程


1、必须包含数学和科学


数学和科学是STEM的基础学科。没有数学和科学的基础,STEM就可能成为创造发明课,甚至是低级的项目设计活动。因为离开了系统的科学知识,创造发明就成为无源之水、无本之木。虽然STEM不能局限于知识学习,但必须基于知识学习,而且是知识的综合学习。其知识学习以科学和数学为基础,且强调学科间的联系。


2、以工程设计作为STEM课程的架构


数学和科学是STEM的暗线,工程是STEM的明线。STEM就是要利用工程设计的整合作用,“所谓‘工程设计’是工程师用于解决工程问题的方法,通常是指为了让某种设备或过程服务于某种特定目的的最佳方案。”


基于工程设计的项目可以有多种选择:任务项目、学科项目、问题项目。通过项目学习,激发学生对科学和技术的兴趣,发展综合运用知识和整合知识的能力。


3、要基于真实的情景


STEM工程设计面向生活,尤其是学生能够接触到的日常生活、社会生活,所要解决的问题必须是真实问题,做到真问题、真探究。


素材来源:《当代教育科学》

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