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五年前，在搜索引擎输入“STEM”，要翻到十页后才能找到《美国创新战略——确保我们的经济增长和繁荣》，报告指出要特别重视STEM 教育。今天，关键词热度翻了何止千万倍。 每个人都有对STEM 的“诗和远方”，它首先是科学、技术、工程、数学学科的学习和实践；其次是通过参与真实世界的项目实现跨学科的融合；再次是凌驾于学科之上的学生未来职业和终身学习所需要的能力和素养的培养，它要求学生参与、合作、创新、分享，像科学家一样做研究，像工程师一样做产品。 就像一切事物的发展期，当STEM 不再神秘，“泛STEM 化”和“唯STEM 表意的伪课程”成了百搭标签。同样一批设备一拨人，你在信息化论坛瞧见，在创客现场目睹，在STEM 教室看到。 好比音律失了线谱，热闹却没有章法。有关STEM 本土化落地、常态化课程而非活动开展、教学教法、以及由谁来教授STEM，它的种种定义和形式，正需要大样本的实证研究。 2014 年，作为上海教育综合改革的试点项目，市教委批准成立“上海市史坦默国际科学教育研究中心”（简称“STEM+ 研究中心”），承担为期十年的长周期实证教育研究项目，选择区域与学校开展STEM+教育实践探索，课程设计，师资培训，《上海教育》曾对此作过专题报道。 如今，经中心与专家论证考核，具备工程思维，向学生系统传授STEM+ 教育，改变课堂结构带动教学创新的中国第一批326位STEM+ 教师出炉。 他们经过了怎样的培训？有何特质？如何理解STEM+ ？ STEM+学校的形态 STEM 风行以来，出现了韩国式的“STEAM”，“A”为艺术人文教育，美国派的“STEMx”，“x”代表STEM教育内涵在不断延伸。 STEM+ 研究中心，加号意味无限可能，代表了学生科学精神和综合能力的延伸，强调社会价值、人文艺术、信息技术与STEM 的融合，学生智力因素和非智力因素的融合。 所以严格来说，中心研究的是“STEM”，培训的是国内首批“STEM+”教师，“+”上了本土化演变。 “我们希望让孩子为未来而学习，让教师拥有启发这种学习的能力。”STEM+ 研究中心主任王懋功谈道，国内教师习惯于学科讲授制，对基于项目实施，在项目落实过程中整合学科并不熟悉。美国的综合主题式教法，非常适合嵌入STEM+ 项目，本土分科制背景下，做的多是间歇性片断性活动。 动编动岗动课表，实行系统STEM+ 课程，让教师带领学生进行项目化设计的学习，观察化设计的实施，分科教学，研究普适化教育，让每个年级所有学生都能参与，具备工程和科学素养，而非少数科创比赛明星。STEM+ 研究中心副主任袁刚这样解读研究意义。2014 年9 月，STEM+ 研究中心从徐汇区的7 所小学开始课堂实践，逐渐覆盖10 区、涉及100 校，学段贯穿幼儿园至高中。 STEM+ 研究中心秘书长王雪华介绍，100 所学校分实验学校、特色学校、示范学校三个层次多态并存。它们实践的不同形态STEM+ 课程，大致可分成四类。 第一种打通自然、劳技、信息技术和校本拓展课，学科统整后每周拿出两课时用于STEM+ 课。 第二种利用拓展型研究型课程，通过STEM+ 项目让内容更有质量。 第三种与校本课程和学校特色结合，发展为有学校特征的STEM+ 课程。 第四种类似世界外国语小学、康健外国语小学，将课表调整为4+1，四天分科，一天综合主题活动日。 “我们也不确定哪一种会是STEM+ 课程最正确最有效形式，或许哪个都不是，最好的还未出现，又或许根本没有最佳一说。”观察研究STEM+ 学校的走向，经三年初步实证、三年形成经验、四年逐步推广，正是十年长周期研究分为“三三四”的目的。 一堂STEM+课含义无限，“为未来学习”是核心指向 STEM+ 研究中心向学校提供了一整套技术支持，确保STEM+ 课程顺利开展，学生活动手册、教学多媒体课件、教师指南和教学参考书、教师教学工具包、在线交互式教学平台、DIS 数字化实验仪器、设备、工程制作工具和科学实验材料、学生数据采集评价平台、专家定期入校观察和指导等。 为详细收集数据，统计师生参与度，能力变化，STEM+ 研究中心推出了学生能力评价体系，设置了14大类42 个子项目100 多个学生素养采集点。 根据活动任务，根据年段不同，设置差异化的STEM+ 素养指标，并建模型形成可被评估的数据采集系统，在此基础上完成STEM+ 学生个性设计和素养分析图标，同时还可以集成数据进行整体性评估分析，总体分值统计方式可分为按班级、按学校、按区县，而且均能生成环形比例图，用于从整体上改善教学。 当然，上STEM+ 课程的教师，是至关重要的一环。 STEM +教师如何炼成 经历两年一轮的培训，首批STEM+老师会带来怎样的新局面？ 本着教会教师，再教给学生的顺序，以有兴趣、自愿报名为原则，来自实践校326 位语文、数学、英语、信息技术、体育、科学常识、美术等各学科教师，按照每一学期12 次培训完成一个STEM+ 项目的进度，参加了第一轮两年师训。 12 次培训又划成了“四五三”三阶段，4 次知识技能铺垫，5 次实践工程思维五步法，之后是分享、评估、拓展进阶。 看似复杂，操作起来也不简单。中心师训部高级研究员张颖以五步法“共情、定义、设计、制作测试和分享改进”为例。 共情是唤起教师对所要教授内容的情感共鸣。“只有当一位教师从内心喜爱课程内容，才能带来好课。” 在五步法阶段内，每次培训第一件事是通过十五分钟到半小时的热身活动共建情感交流。例如“纸塔挑战”要求教师在时限内以小组合作方式，用报纸等材料在不借助外力辅佐前提下搭建纸塔独立支撑超过一分钟。 “小游戏既是对其后‘桥梁’项目建立共情，还蕴涵了深层次的STEM+ 培养目标，能进一步看出快速建模能力和小组中的自然领导力。”张颖说。 第二步定义是明确概念与问题，在“喂鸟器”项目里，教师需要分别知道“喂”涉及的食物与能量转化关系，“鸟”的身体构造习性与环境的关系，“器”的基本公司设计法则。最重要的，定义喂鸟器在上海落地的工程问题。 “工程思维的一个特征是根据发现项目实行问题，并提出解决方案。”袁刚提到，在喂鸟器项目里，教师们发现了在上海繁忙喧闹大都市里鸟类经常无法落下觅食。 这意味着将喂鸟器置于街边树上的通常做法行不通，方案改为在小区屋顶搭设。随之而来的是制作符合上海鸟类特征的喂鸟器。教师们找到上海鸟类保护协会，询问本地鸟类种类，喙型、腿长、习性，这样才算定义了一个项目概念。 之后是“设计”绘制工程三视图，一边制作装置一边验证“制作测试”以及在比较过程中得到启发的“分享”。 不同于以往学生们做实验是为了证明课本上的理论和结果，用相同的方法和仪器，希望得出相同的结果。一次STEM+ 项目的参与，是工程思维的贯穿，是跨学科的多种素养协作。这样的课程设计，不仅在基于项目的学习过程中，掌握跨学科的知识和能力，还潜移默化地理解学习和生活是息息相关，今天的学习和明天的职业是紧密相连的。 培训期间习得的做法、思想、理念，教师可在校内STEM+ 课程沿袭传授，也可以加以改进融入个人、学校特色，甚至创新颠覆。 “我们提供的是粗线条的教材细线条的教学，教师有自由发挥的空间，对于他们培训后STEM+课效果如何，中心也会派出课堂观察员和专家听课。目标是让每个实践校每个培训教师成长直到有能力‘单飞’。离开了中心，他们能自成一派。”如何评估教师是否达到该级别，张颖拿出了《STEM+ 教师评级指南》设置的黄、蓝、绿、黑四级螺旋上升的勋章体系。 蓝表示积累级，要求有两个以上的STEM+ 项目实施，有自己的反思和教研总结。绿为改旧级，要求融会贯通将STEM+ 方法用到本职工作中。黑为创新研发级，要英语好善分享能带教，改造学校课程创造STEM+ 课程。 四级体系灵感来源于上海教师培训的学分银行政策，袁刚认为，上海严格的教研师训是Pisa成功的经验，学分银行作为统一的硬指标与职称评定挂钩，但少了个体成长记录与个性化认定。 STEM+ 四色升级体系指代不同标准境界，方便教师了解个人状况。据悉，目前已有不少参与培训的教师达到了绿勋章级别。 STEM+项目的本土化实施
世界外国语中学教师王鸣九每周除了六、七年级的8 节信息技术课，还有两节STEM+ 拓展课“设计义肢”。 学生从辨识骨骼、探秘关节、勘察肌肉，到认识义肢、发现问题、定义问题，再到创意设计工程制图、结构与材料工程制作、展示演讲、评估与完善、教学资源改进讨论与反馈…… 如果说STEM+ 的核心载体是课程项目，正是通过它们来影响教师学生，引领STEM+ 进程。 对这些舶来品的本土化设计，STEM+ 研究中心花了大量心思。第一批40 个项目从学前贯穿到高中，针对不同年龄段学生特征。每门课程都是一个从真实世界出发、与未来职业关联的、跨学科融合的、项目式学习过程。 从生命科学领域的制作虫虫盒子、搭建温室，到环保科学领域的制作雨量器、设计再生纸、水净化系统、太空车、防止水土流失，再到物质科学领域的超级运动鞋、设计道路、义肢、过山车，建造防震建筑、环保大坝，幼儿园大班有机场、比萨店项目，高中有可替代能源、食品生产与加工项目……涵盖了生命科学、地球与环境科学、物质科学以及社会科学、技术与设计等跨学科领域。 这些项目有“桥梁”“船模”等世界性课题，更多是结合本土化改造的同选题不同问题的中国或上海特色项目。 引入青蒿素的“绿色清洁器”，根据城市热点生成的“雾霾面罩”，获国际大奖的“石头造纸”，甚至在得知学生疑惑杨利伟飞上太空后宇航仓里的氧气哪里来，够不够用后设计的“肺活量计”。过程中还将移动学习、3D 打印、开源电子积木、机器人、新型材料、可视化编程、Arduino 智能控制等新技术融入课程。 一个典型STEM+ 课堂的特点是在看似无序的学习情境中，强调学生的设计能力与问题解决能力。STEM+ 教师可能提出一个问题，然后希望学生组成一个班级范围内的探究小组开展研究。 在研究过程中，学生被要求使用技术搜集、分析数据，并设计、测试和改进一个解决方案，然后与其同伴交流研究成果。 所以当轮到STEM+ 教师将制作实用的喂鸟器的任务布置给学生，学生就需要亲自体验鸟的喙是如何咬开食物，学生先观察鸟类的喙都不尽相同，需要制作出不同鸟类咬开食物的器官喙的替代物。 在体验的基础上，学生思考，多少种喂鸟器才能满足所有鸟类的需要。在教师帮助下进行三视图设计。最后通过合作学习进行工程制作，亲手搭建喂鸟器。 在实践校，STEM+ 正以不同表现形式成为系统课程，首批STEM+ 教师也在以自己课堂方式演绎。 要问他们有何共性，跨界是家常便饭，用工程思维教学是常态，逐步延伸改变本职教学，更善思善想，更关注多维度素养的培育。STEM+ 教师如此，他们的学生，也当如是。 要问他们有何共性，跨界是家常便饭，用工程思维教学是常态，逐步延伸改变本职教学，更善思善想，更关注多维度素养的培育。STEM+ 教师如此，他们的学生，也当如是。（ 来源：STEM世界，原载于《上海教育》2016年6B刊） |
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