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STEM教育在學校如何真正落地

錄入時間:2020-07-10 00:27:00     點擊:


當今世界正處于新一輪科技與產業革命的孕育期,科技創新對社會的引領作用愈加凸顯,經濟轉型對新型人才的需求與日俱增,培養一大批拔尖創新人才和高水平技能人才,已經成為未來教育改革的重要議題。在這種大背景下,倡導多學科融合、注重創新精神和實踐能力培養的STEM教育引起教育界的廣泛關注。近年來,江蘇、廣東、山東、河南等地陸續出臺政策文件,引導學校積極開展SETM教育,并結合數學、科學、信息技術、綜合實踐活動等學科內容,開展了一系列富有價值的課程教學創新。這些一線實踐改善了原有的課堂面貌,推動了教師觀念與教學行為的轉變,提升了學生的核心素養,取得了良好效果。但在STEM教育的熱潮背后,存在著一些容易被忽視的誤區,影響著STEM教育的長期健康發展,亟待引起教育行政部門和學校的高度重視。

誤區一:重技能培養輕知識學習

STEM教育注重學生的直接經驗,鼓勵學生在真實情境中開展科學探究,采用實驗設計、創意發明、手工制作等方式進行學習。但是,它的直接目的不是培養“能工巧匠”,而是“全面發展的人”,絕不能把STEM教育等同于職業技能教育。中小學開設STEM主題課程,不管是搭建橋梁模型,還是組裝智能機器人或操控無人機飛行,都要有知識原理的滲透,不能停留于技能操作。否則,必然會導致學生在系統知識方面的弱化,結果就得不償失了。

去年,我們曾去某所中學調研STEM教育。這所學??偣查_設了20多門STEM課程,涵蓋機械工程、人工智能、生物組培、航空航天、藝術創意等多個領域,并組織教師編制了一系列配套課程。但是,認真翻閱后發現:這些課程內容與學科之間缺乏實質聯系,大部分篇幅講的是具體操作流程,對于實踐活動所涉及的科學原理沒有進行深入分析,幾乎就是一本又一本的“使用說明書”。隨后,我們又深入課堂聽課,感覺情況更是不容樂觀。比如,在一節無人機課上,教師只是在導入環節粗略介紹了無人機的背景知識,剩下的課堂時間都是操控無人機,老師帶著學生反復試驗如何才能把無人機飛得更高,如何才能拍攝出更具視覺沖擊力的航拍視頻。學生們的興趣看似高漲,個個忙得不亦樂乎,但在一片火熱的教學景象背后,卻是膚淺的知識學習。實際上,無人機課完全可以成為多學科整合的紐帶,聯結物理、數學、信息技術等方面的課程內容,包括:物理中的陀螺效應、電機功率等;數學中的數學建模、函數運算等;信息技術中的程序設計、智能系統等,甚至與歷史、英語、美術等人文學科也可以進行結合。

STEM教育本身就是跨學科的產物,科學、技術、工程、數學四個領域的學科知識相輔相成,融為一體。其中,科學在于認識世界、解釋自然界的客觀規律;技術和工程則是在尊重自然規律的基礎上改造世界、實現對自然界的控制和利用、解決社會發展過程中遇到的難題;數學則作為技術與工程學科的基礎工具。這幾年,STEM教育出現了一些新的拓展。有學者建議在原有基礎上加入Arts,把STEM教育拓展為STEAM教育;還有學者建議加入Reading,把它拓展為STREAM。不管STEM教育如何發展變化(STEAM、STREAM、STEM+等),其本質仍然不變——還是跨學科,只是進一步拓展了跨學科的內涵而已。所以,學校在開展STEM教育時一定要把握住“跨學科”這個核心,引導學生利用多學科知識解決實際問題,把知識學活、學透、學扎實,形成更加完善的知識體系和思維框架,以此應對未來社會的復雜挑戰。

誤區二:重活動形式輕科學精神

STEM教育打破了“坐著不動的課堂”,鼓勵學生做中學、玩中學,形成以主動、探索、體驗、創作為特征的新型學習方式。但是,很多學校在開展STEM教育時,過于重視外在的活動形式,刻意追求活躍的課堂氣氛,忽視了探究活動的科學性和嚴謹性,導致學習活動華而不實、流于形式。美國教育心理學家布魯納指出,“孩子們在教室里所為和科學家在實驗室里所為只有程度不同,沒有本質區別?!彼?,STEM教育不能追求那種花里胡哨的學習形式,要把重點放在引導學生在實踐探索中掌握科學知識和科學方法,形成科學精神。

第一,發現真問題。STEM教育往往是由真實問題驅動的,問題能否經得起科學論證,是決定整個學習活動走向的關鍵。曾經聽過這樣一個STEM課:教師把學生分成六個小組,每個小組都要在學校周邊開展實地調研,從中確定研究問題。有個小組在調研中發現,住宅樓上面都是光禿禿的,既不美觀也不環保。于是提出,在住宅樓上建造“空中花園”,種上各種各樣的花卉,以此來優化環境。當學生花費大量時間設計出建設方案后,卻被學校請來的城建專家直接否定。因為在住宅樓上建造“空中花園”,既不科學也不合理,很有可能還會變成違章建筑。所以,我們一定要重視研究問題的確立,從科學性、價值性、創新性和可行性四個維度進行判斷,真正把問題變成引發高質量探究的啟動器。

第二,開展真探究??茖W探究一般包括五個要素:聚焦問題,設計研究方案,收集和獲取證據,分析數據、得出結論,表達與交流。這個過程不是固定的線性流程,而是循環往復、相互交叉的動態過程。遺憾的是,很多學校在開展STEM教育時過于強調固定流程,把實踐探究變成簡單模仿,把原本充滿活力的科學探究變成華而不實的“科學秀”,這不僅違背了STEM教育的初衷,還會對學生的科學精神造成消極影響。讓學生了解科學探究的一般步驟和流程是必要的,但要避免把它變為僵化的程序。我們要鼓勵學生提出自己的想法,創造機會讓不同觀點發生碰撞,促使他們不斷修正和改進方案,實現更深層次的理解。

第三,追求真結論。我們在實地聽課中就發現,有學生為了完成任務,隨意更改數據,不惜弄虛作假,想方設法都要得出一個“標準答案”。這種缺少科學精神的STEM教育,不僅對造就未來科學家沒有任何的幫助,反倒會成為阻礙創新人才培養的絆腳石。真結論不等于“標準答案”,科學探究不等于驗證實驗。STEM教學的關注點要從標準答案轉向基于證據和推理的科學理性,幫助學生形成良好的科學素養,為他們將來參與科學研究和社會生活奠定基礎。

誤區三:重學習結果輕學習過程

很多學校在開展STEM教育時往往表現出“追求成功、避免失敗”的傾向。我們在聽課時經??吹綄W生因成功完成任務而歡呼雀躍的場景,可一旦問到如何排除故障、為什么要實現某項功能時,許多學生都回答不上來。還有一些學校出于擴大影響,把STEM教育等同于科技競賽,獲獎多少成為衡量其水平高低的標準。于是,學校投入大量人力財力,培養少數有特長的學生參加比賽,通過推出特長生為學校爭取榮譽,而大多數學生則淪為“沉默的觀眾”。一旦STEM教育變得功利化,它所肩負的培養創新人才的使命就難以落地。

眾所周知,中國古代的四大發明是人類歷史上輝煌的科技成就,對人類文明發展做出了重大貢獻。但可惜的是我們停留于實用性的技術發明,沒有去深究它們背后的科學原理。于是,中國在電磁學、地球物理、自動化等現代科學上貽誤戰機,被西方國家所反超。今天,我們已經擁有全世界最強大的制造能力,但卻在芯片、半導體設備、航空發動機等關鍵技術上受制于人;我國基礎科學研究短板依然突出,缺乏重大原創性成果;我國高水平創新人才仍然不足,特別是科技領軍人才匱乏……這些已經成為關系國家前途命運的重大問題。STEM教育作為提升國民科學素養、培養拔尖創新人才的基礎,一定要扭轉重結果輕過程的不良傾向,讓學生從小就形成正確的科學觀,不過分關注最后的結果產物,把眼光放長遠,更加重視科學探究的過程與方法,包括問題是否成立、方案是否合理、邏輯是否嚴密、結論是否可靠等,幫助學生建構和不斷改進自己的科學認識,形成更加完善的思維方法。

【文章來源:中國教育新聞網-中國教育報】



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