从科学教育走向STEM教育学习资料

1、从 科 学 教 育 走 向 STEM教育从科学教育走向 STEM 教育这是中国未来学校实验室独家策划的 第一届中国 STEM 教育发展大会系列报导 第 9 篇 注：全文长 4000 字，阅读时间约为 8分钟王志宏 西安高新国际学校校长本文整理自王志宏在第一届中国教育发展大会上的主题 报告，以下为口述实录：王志宏： 四年之前，基于对科学教育的重视，我们学校从一年级开 始便开设了小学科学课程。今年教育部明确要求从小学一 年级开始要开设小学科学课程，从这个意义上来讲，我们 比国家的政策预先开始了四年。基于对 STEM 教育的重 视，三年之前，我在学校组织了一个专业的研究团队，对 美国所倡导的 STE

2、M 教育展开了比较系统和深入的研究。 近几年，在和美国教育者的同行交流过程当中，他们突出 说的一句话是“ STEM教育一定要从小学开始！”在美国，对 小学开设 STEAM 教育的重视程度，远远高于中学。所以，我希望我们中国的 STEM 教育一定要从娃娃抓起，从小学 开始。 经过三年的基础性研究，从去年的九月份开始，我们学校 在一至六年级将 STEM 课程纳入到了学校整体的课程体系 当中。我将从四个方面介绍我们学校从开展科学教育到走 上 STEM 教育，整个探索和实践的过程。1体现课程价值的完整体系 我们在未来社会所面临的情境以及需要解决的问题，一定 具有开放性、综合性和复杂性的特征。面临这样一

3、种社 会，我们单靠一方面或者一个学科的知识，实际上已经难 以解决问题。所以，我们应用多角度、多维度、系统性的 知识和能力使我们的学生形成综合性的素养。 这就要求我们一定要做好学科内整合以及学科之间的整 合，将课程整合与技术融合，构建体现课程价值的完整体 系。这个理念是我们学校课程改革的一项重要的内容。结合对 STEM 这门课程性质的认识，我们学校 STEM 课程 以小学科学为基准，以科学的核心概念为基点，以新型技 术事物的体验和应用为基线，开展基于实践项目的学习。 开展项目式学习的核心目的是形成以 grit 为首的教育理念， 通过项目式的学习，使我们的孩子具备坚毅、激情、自制 力、乐观态度、感

4、恩精神、社交智力和好奇心。基于 STEM 完整性、创新性和融合性的特点，我们将团队 建设、课程建设、空间建设“三线建设”并行，形成了 STEM 课程特点，有四大方面：一个是全员参与；二是整合课 程，包括小学科学、信息技术、综合实践和结构搭建、航 模、机器人等等能够体现工程及技术这些维度的课程融合 在一起，形成我们整合性的课程。三是体系完整，有必修 课、选修课和竞赛课；四是大小课运用上采取的是小课单 节，大课两节，这样课时的划分是基于每一个项目自身的 要求，我们灵活的使用课程。团队建设 我们学校的团队组成分成两个部分，核心成员是我们的科 学老师，成员除科学老师之外的所有老师都深入、系统的 了解

5、STEM 教育的一些理念。从专业发展上来讲，我们要求核心成员自学和互学，自学 是让老师精通自己的专业，互学就是跨学科学习。因为STEM 课程对老师的专业素养和跨学科素养的要求非常高， 所以必须要这样学习。同时要开展全学校共同式的教学和 全科式的教学，让 STEM 的实践深入到每一个老师和每一 个学生家庭当中。另外，组织成员外出学习和考察，积极 的开展校内的一些研讨课。我们学校 STEM 教师核心团队的成员，有 14 名专业的科学 教师。这 14 个老师来自于物理、化学、生物、数学、工程 管理，计算机科学、食品工程、人文科学等各个专业，我 们组建的教学团队，实际上本身就是跨学科的，符合 STEM

6、 教育对教师的综合性表现。为了加强学校 STEM 教育的推进， 2016 年上半年， STEM 国际论坛由我校承办举行。我们聘请了美国专家给学生上 STEM 课程，同时我们也聘请到美国波斯顿麻州大学教育领 导主任、国际领导研究院的院长作报告，给我们系统的讲 解了美国的 STEM 教育的一些经验和启示，同时我们也邀 请到了波士顿艺术学校 STEM 实验室主任做汇报。 我们还承办了全国中小学生 STEM 教育研讨会，并被授予 了“全国中小学 STEM 教育示范基地”的称号。此外我们还邀 请国内外专家做“科技与创新教育”的主题报告、“ STEM 教育 与中小学改革教育”等主题报告。开展 STEM 课

7、程以后，学生都制作了自己的科技作品。另 外，我们把我们教师团队的核心成员派遣到全国各地组织 进行学习，前往世界机器人大赛学习等等。课程建设 我们学校 STEM 课程采取的三级设置对学生进行分级培 养，有必修课、选修课和竞赛课。必修课整合了小学科学 课、信息技术课、综合实践课，融合了工程技术类的课 程。选修课按照四个模块，开设了八门课程，四个模块是 航模、机器人、创业设计、绿色奥秘；八门课程是绿色创 意、robot、伟大的建筑师、scratch魔法、智能乐园、航模 F3、创意设计、航模 F1,还有竞赛课、机器人等等。我们 还开了展 STEM 研讨课，比如放飞的风筝、探秘太 阳系、弹球游戏、细胞模

8、型、揭开庞贝古城 消失的面纱等。我们采取“请进来”的方式，把一些国内外知名的专家、教 授、请到学校来，一是这些教授给我们带来了前沿的科技 知识，二是教授们给我们学生传递严谨、求实的科学态度 和精神。我们邀请到中国科学院、科普宣讲团的专家徐邦年教授走 进我校，带来“飞向蓝天”的科普讲座；邀请荷兰埃因霍温理 工大学创客团队，带着他们的纯电动摩托车，为我们展示 创新驱动和快速充电的尖端科技。还有西安市科学协会工 作人员走进学校，开展“关注天宫二号发射”体验航模乐趣进 校园的活动。我们还开展了科技、实践活动，组织我们的孩子“走出去”。 科技社团一行 170 多名学生组成高校科学云，到陕西示范大 学，走

9、进他们学校各实验室和博物馆，让孩子近距离接触 最尖端的科研现场和科研成果。组织学生到西北濒危药材 资源开发，国家工程实验室去探究学习，到西北国土资源 研究中心的风洞实验室去参观和学习，到气象站参观学习 等。另外，我们也从我们四千多个学生家庭当中把在各自专业 领域、已经取得过相当成绩和有一定造诣的学者请进到我 们的学校，开展家长课堂周。有的家长给孩子们上火山喷 发的课，“创意乐高”等课程。空间建设 我们学校的空间建设分成了两个大块，第一大块就是功能 部室区区域，总共 11 间教室，作为 STEM 实验教室，有 4 间微机教室、 2 间科学实验室、两间科学仪器室， 1 间科学 实验准备室， 1 间

10、劳技教室， 1 间科技活动教室。 第二大块是 STEM 课程实验中心区，包括功能教室区、公 共阅读区，学生展示区、专业加工区、创意互动区、教师 活动区等等。基于我们对科学教育的重视，对 STEM 教育 的重视，仅功能室以及 STEM 教室我们拿出两千多亩为孩 子们从事 STEM 活动提供空间。STEM 实验室2 发展学生思维的科学途径 我们认为，对学生的教育一定要从基础思维能力的培养和 综合思维能力的培养两方面进行结合。思维在对学生整体教育中占重要地位，发展学生的思维主 要从两个方面的结合进行考虑的。学生的基础思维能力包 括观察能力、联想能力、想象能力、空间认知、类比推理 等；综合思维能力包括

11、问题提出、问题解决、创意设计、 科学探究等。例如，结构搭建认识齿轮课，通过让孩子组装机 器人，让孩子们观察齿轮的内部构造，来固定齿轮，最后 使齿轮啮合，让孩子体验整个知识形成的过程，让孩子动 手、动脑，自己解决问题。在智能乐园里，通过让学生结构搭建、路线规划、电脑编 程、反复调试，最终将发散性思维和集中思维进行优化。 发散思维可以让我们的孩子产生更多的想法，集中思维可 以让我们的孩子在众多的想法当中选择最优的一种方法来 执行，优化孩子的整体思维。践行课程标准的基本理念 小学科学课程标准中提到，小学科学是基础性的课程，也 是实践性课程以及综合性的课程，核心目的让学生通过动 手、动脑培养孩子的实际

12、动手能力和创新能力以及批判性 的思维。从科学课程到 STEM 课程，我们进行了整合，如 下图所示：比如 STEM 课程导体与绝缘体， S 为电路基本知识， T 为运用规律解决故障，E为电路连接的设计与搭建，M为感知电压与电流的比例关系。通过电子模拟设备项目式学 习，让学生检测电路、验证排除、接通电路、安全用电， 其核心是让学生去发现问题，然后讨论合作去探究问题， 最后一直到让学生自主的来解决问题。养蚕和植物的繁殖扦插课程，通过观察、对比、记录 和研究，让学生深刻的认识，形成自己的完整的一个知识 体系。在绿色创意中，让孩子制作种子画、叶脉画、植物 标本，将主动参与、动手动脑与证据结合。种子画ST

13、EM 教育实际上是以项目为主线，教师为引领，学生为主 体的一种自主学习和探究的一种形式。我们的基本流程 是，老师发布 STEM 项目，研究课题，最后由学生合作来 完成，根据已有知识、技能与自我创意，利用工具材料， 最终建构知识、解决问题。4培养核心素养的重要载体核心素养是我们课程改革的风向标，每一门课程都担负着 核心素养某一个方面的构成，比如数学课和科学课，担负 的核心素养的要素是批判性思维和创造性思维，要让孩子 明白知识从哪里来，知识到哪里去，建立回归生活的学习 方式。但知识技能不等于核心素养，已有的知识技能要在真实或 虚拟的情境中，进行知识迁移、来解决新的问题，在这个 过程中，学生再一次深化认识已有知识技能，自主建构知 识体系的过程，这个过程实现所谓的核心素养。例如在关心天气课程中，通过创设情境，让学生去研 学、旅游、考察，让学生主动关注天气，了解和认识天气 变化，最终能够明确天气现象、认识天气符号，并学会描 述；会进行室外观察，比如云量、降水、温度、风等；能 够学会专业测量，用温度计、寒暑表、风向标等测量；了