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STEM教育在学校推进的模式和课程构架

 丛耘720 2017-04-21


STEM到底是什么?

        STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)教育的统称。它强调的是在众多孤立的学科中建立一个新的桥梁,为学生提供整体认识世界的机会,通过把这四个领域内学科知识和技能的教与学整合到教学中,使学生学习的零碎知识变成一个互相联系统一的整体,以消除传统教学中各学科知识割裂、不利于学生综合解决实际问题的障碍,是一种跨学科的教学和学习方法,是一种大综合的科学教育理念。它强调的是将课内课外结合,为学生提供更多的接触世界的机会,在真实情境下,运用真实的过程,真实地去解决真实的问题。也和我们国家对创新人才的需求紧密结合起来。

        不过还有很多人搞不清楚科学、技术、工程、数学这几门学科到底有什么关系,而它们之间又有些什么区别呢?周教授给我们的解答是:关于科学它是提出关于自然界的问题,以基于实证的解释的方式给出合理普遍的答案。通常情况下我们会把科学和技术联系起来,或者把工程与技术联系起来。技术是对自然世界的改造以满足人类的需求。例如我们常说的生物技术,计算机技术,航空航天技术等,它们与科学都有密切的联系。而工程是用于设计满足人类需求的产品、工艺或体系的系统性的、经常反复的途径和方法,如我们常说的通信工程、土木工程的他们都是需要通过技术手段来实现。科学在认识世界、探索自然中不断发现新知识、新理论,为工程技术的发展奠定理论基础。工程和技术在改造世界中,综合应用科学知识,不断实践、创新,研制新产品,为科学的探索创造条件和提供新的手段与方法,使以前难以进入调查的领域能够得到研究,进而又促进了科学的深入研究和新的发现。而数学在这些过程中默默地承担着天然的载体,可以说它们这几者相辅相成。虽然它们有着密切的联系,但是区别也是非常明显的。


STEM课程如何开发和实施?

        当今教育界之所以提出有关科学、技术、工程和数学之间的联系问题(STEM课程)是因为在日常生活中,这些领域常常交织在一起,单一学科的知识是无法解决我们生活和工作中遇到的各种问题的。更确切地说,在日常生活中的一些譬如衣服为什么保暖?水瓶如何保温?等“科学”问题,实际上是技术或工程问题。因此,在教育项目中更多的整合STEM,有利于教学更好地符合工作岗位和研究机构中的实际情况,更能吸引学生的兴趣和参与。认知科学的研究表明:相互有联系的知识要比分离的知识碎片,更容易用于新遇到的情况,这支持了整合科目的做法。

        因此在各方力量的推动下,STEM教育成为中国基础教育中的热点问题。各级学校纷纷开始建立STEM实验室,开发STEM课程,实践STEM教育。可是如何去开发和实施呢?

        一个STEM项目的课堂上教师可能提出一个问题,然后要求学生组成一个班级范围内的探究小组开展原创性研究。在研究过程中,学生被要求使用各种技术和方法搜集信息、证据和数据、分析数据,并设计、测试和改进一个问题的解决方案,然后与其他同伴交流研究成果、分享信息。这个看上去“杂乱无章(INTELLECTUALLY MESSY)”的教学情境,强调的是学生设计能力与问题解决能力的培养,可能涉及纳米技术、生物医学和天体生物学等多种学科知识与技能,这些看似高精尖的领域其实跟我们的生活和教学密切相关。     

        教学中的很多内容乃至课标里面每一条具体的概念,我们往往只需要转变一个思路便可以变成一个STEM项目。

        1、吸收工程与技术活动的思路和方法。

        两个貌似不同的问题,其实本质却都是热学中能量的传递问题。基于实际情况提出的问题更能激发孩子的兴趣。  

        2、善于发现身边的工程与技术问题,综合STEM的多种视角,把我们课程中涉及到的科学问题加入进去。比如太阳能热水器、暖宝宝、恒温房等,低年级可以做暖宝宝,中年级做恒温房,高年级做太阳能热水器。

        3、科学探究向STEM的转变。根据问题和任务的不同出发点,融入工程与技术,依据其内在的科学原理,科学探究问题可以转化为STEM问题。又因为解决工程问题时必然会涉及到科学的知识和原理,所以从工程技术的角度出发设计的活动更容易达成科学、工程与技术的共同发展。

        例如:

        “温度怎样影响球的弹跳”——“如何使球弹得更高”;

        “水温怎样影响泡腾片小火箭的飞行高度”——“怎样使泡腾片小火箭飞得更高”。

        “教室外的噪音调查”——“如何降低教室内的噪音”;

       最后需要提醒的是千万不要奢望一个STEM项目一两课时就可以完成。它可能需要耗费更多的时间给学生充分地参与活动,甚至还需要调用课外资源和课外时间哦!

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