区域构建素养导向的小初高一体化STEM课程设计

【摘要】本文从STEM课程现存问题与设计理念出发，提出建立区域小初高一体化STEM课程目标体系，构建“主题-内容-路径”区域一体化课程内容，形成基于“目标-评价-成果-实践”一致性原则的评价体系，助力STEM教学改革。【关键词】STEM教育；素养导向；一体化课程区域STEM课程设计存在的问题STEM教育作为培养创新人才的重要途径，备受关注。STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）领域的融合教育，让学生通过多领域知识解决现实问题，以培养适应未来社会发展的创新人才[1]。我国的STEM教育在理论研究和实践方面取得了显著进展，但在区域层面的实施中仍然存在一系列问题。目前，我国各学段的STEM教育以广州市天河区为例，有些中小学形成了零散的、个别化的STEM课程案例，但在区域层面缺乏顶层设计、课程建设、资源开发和教学实践等方面的机制保障，教育目标和内容之间缺乏有效衔接，小学、初中和高中的STEM课程内容零散且缺乏连贯性。这导致STEM教育存在零散和重复的问题，零散导致教育效果削弱，而重复则造成教育资源浪费。区域一体化STEM课程设计理念1.素养导向素养导向是设计STEM课程的关键。本文所指的素养即学生应具备的适应终身发展和社会发展的正确价值观、必备品格和关键能力。STEM教育旨在培养学生的创新思维、解决问题能力和实践能力，与中国学生发展核心素养框架中提出的培养科学精神、学会学习、责任担当、实践创新等素养一致。STEM课程设计应以核心素养为导向，以培养创新人才为目标，注重整合知识、技能和态度价值观，形成多方面育人的新生态，促进学生核心素养的发展。2.连贯性通过纵向衔接和横向联合，确保STEM课程在小、初、高不同阶段的内容和难度呈现连贯性，形成有机的课程体系。为确保STEM课程在不同阶段呈现连贯性，需要建立明确的STEM教育目标和内容体系，明确各阶段的教育目标，并根据学生的认知发展规律和知识结构，制定连贯的课程内容体系，注重教学内容的进阶性，加强实践教学和项目式学习，并建立有效的评估机制。3.整合性STEM课程设计需要打破学科间的壁垒，实现科学、技术、工程和数学教育的有机整合。STEM学习的重点是解决现实问题，需应用多学科的知识、技能和方法。《义务教育课程方案（2022年版）》提出要把“加强课程综合，注重关联”作为基本原则，要求“统筹设计综合课程和跨学科主题学习......开展跨学科主题教学，强调课程协同育人功能”。因此，STEM课程设计可从国家课程进行渗透整合，与校本拓展课程和培优竞赛课程融合，体现STEM课程设计整体性。通过国家课程普及STEM教育和以学生兴趣为基础的拓展课程，培养科技创新人才。区域小初高一体化STEM课程设计策略1.建立区域STEM课程建设团队整合区域优质教育资源是实现区域小初高一体化STEM课程开发的重要保障。广州市天河区拥有多所高校和科研机构，由广州市天河区教师发展中心的学科教研员牵头，依托实验学校的校长和骨干教师，联合高校和科研机构的教授与专家，形成STEM教育探索项目的创新团队。创新团队以素养为目标，以项目为组织方式，以主题学习为框架，集课程研究、教师培训、实践基地于一体，开发适合小初高一体化的STEM课程。2.构建区域小初高一体化STEM课程目标体系构建素养导向的小初高一体化STEM课程目标体系是设计STEM课程的核心，也是课程建设的指南。基于素养导向、连贯性和整合性的设计理念，构建凸显STEM教育育人功能的一体化目标体系。一体化目标的基本原则是：坚持一个核心，一条主线索，整合三级课程进阶，连通四个阶段分解目标。其中，坚持一个核心就是以培养创新人才为核心，以确保1～12年级的STEM教育目标的一致性；抓住一条线索就是将创新贯穿于教育的始终，整合三级课程进阶是整合国家课程、地方课程和校本课程使目标螺旋上升；连通四个阶段分解目标是以培养创新人才总目标为起点，构建连通小学（1～3年级）、小学（4～6年级）、初中、高中四个阶段多维度分学段目标，从而形成纵向连通、横向整合、螺旋上升的一体化目标体系。区域小初高一体化STEM课程核心素养目标由创新与创造力、批判性思维、沟通技能、合作精神、数字素养和全球意识六大素养构成，整合三级课程并分解目标以促进学生进阶发展。例如，创新与创造力目标分解为：对问题保持好奇心，并通过观察和实验提出创新性解决方案（1～3年级）；能进行简单的工程设计和创造性解决问题，激发创新意识（4～6年级）；能应用科学知识和技术解决实际问题，提出创新方案并进行实践（7～9年级）；能开展独立科学研究项目，具有一定的创新思维和实践能力（10～12年级）。3.构建区域小初高一体化STEM课程内容区域小初高一体化课程内容是实现STEM教育目标的重要载体。课程内容要紧紧围绕目标体系，采用项目化形式构建区域小初高一体化STEM课程的内容。课程内容主要分为基础课程、拓展课程和培优课程三个层次。其中，基础课程注重基础知识与技能学习，与STEM教育相辅相成；拓展课程关注人工智能和城市森林两大主题，引导学生了解科技发展与环境保护，关注现实世界；培优课程则将STEM竞赛转化为课程，培养拔尖创新人才。同时，其内容设计具有连贯性、梯度性和系统性，以学生能力特点为基础，涵盖了多个主题，如绿色生态、回收利用、智慧农场、清洁能源和未来城市等，每个主题都包含了驱动问题、核心概念、实践环节和评估方法等内容。例如1～3年级以“绿色生态”为主题，在每个学年上学期以“如何在我们的城市中创造更多的绿色空间？”作为城市森林STEM项目驱动问题，让学生通过植物观察与调查等探究活动，理解“植物生长与城市绿化”核心概念。而在每个学年下学期以“如何利用科技手段保护城市绿化？”作为人工智能STEM项目驱动问题，引入简单的传感设备让学生探究应用等，使其理解“科技在环境中的应用”核心概念。这就形成了以“关注现实、面向未来”为大主题，“主题-内容-路径”区域一体化的STEM课程框架。4.构建区域小初高一体化STEM课程评价体系构建区域小初高一体化STEM课程评价体系，需综合考虑评价目标、标准、任务和活动设计。基于“目标-评价-成果-实践”一致性原则，将过程性评价和总结性评价相结合建立连续性评价体系。小初高一体化的STEM课程评价体系应该是一个连续的过程，而不是仅仅在某个阶段进行一次性的评估。在各个学段，应根据学生的发展水平，制定相应的评价标准和任务，以全面追踪学生的STEM素养发展。评价强调多元多样，包括评价主体的多元与评价方法的多样，要以过程性评价为主，着力评价学生的工程思维、批判性思维、创新思维和解决实践问题能力，同时要注重物化成果的评价。学校通过区域各部门密切合作，整合跨学段目标设计，确保评价体系的统一和协调；在实践中动态调整评价体系，实现对STEM教育质量