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　　STEM教育注重學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生在真實(shí)情境中開(kāi)展科學(xué)探究，采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、創(chuàng)意發(fā)明、手工制作等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。但是，它的直接目的不是培養(yǎng)“能工巧匠”，而是“全面發(fā)展的人”，絕不能把STEM教育等同于職業(yè)技能教育。中小學(xué)開(kāi)設(shè)STEM主題課程，不管是搭建橋梁模型，還是組裝智能機(jī)器人或操控?zé)o人機(jī)飛行，都要有知識(shí)原理的滲透，不能停留于技能操作。否則，必然會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在系統(tǒng)知識(shí)方面的弱化，結(jié)果就得不償失了。

 

　　去年，我們?cè)ツ乘袑W(xué)調(diào)研STEM教育。這所學(xué)?？偣查_(kāi)設(shè)了20多門(mén)STEM課程，涵蓋機(jī)械工程、人工智能、生物組培、航空航天、藝術(shù)創(chuàng)意等多個(gè)領(lǐng)域，并組織教師編制了一系列配套課程。但是，認(rèn)真翻閱后發(fā)現(xiàn)：這些課程內(nèi)容與學(xué)科之間缺乏實(shí)質(zhì)聯(lián)系，大部分篇幅講的是具體操作流程，對(duì)于實(shí)踐活動(dòng)所涉及的科學(xué)原理沒(méi)有進(jìn)行深入分析，幾乎就是一本又一本的“使用說(shuō)明書(shū)”。隨后，我們又深入課堂聽(tīng)課，感覺(jué)情況更是不容樂(lè)觀(guān)。比如，在一節(jié)無(wú)人機(jī)課上，教師只是在導(dǎo)入環(huán)節(jié)粗略介紹了無(wú)人機(jī)的背景知識(shí)，剩下的課堂時(shí)間都是操控?zé)o人機(jī)，老師帶著學(xué)生反復(fù)試驗(yàn)如何才能把無(wú)人機(jī)飛得更高，如何才能拍攝出更具視覺(jué)沖擊力的航拍視頻。學(xué)生們的興趣看似高漲，個(gè)個(gè)忙得不亦樂(lè)乎，但在一片火熱的教學(xué)景象背后，卻是膚淺的知識(shí)學(xué)習(xí)。實(shí)際上，無(wú)人機(jī)課完全可以成為多學(xué)科整合的紐帶，聯(lián)結(jié)物理、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等方面的課程內(nèi)容，包括：物理中的陀螺效應(yīng)、電機(jī)功率等;數(shù)學(xué)中的數(shù)學(xué)建模、函數(shù)運(yùn)算等;信息技術(shù)中的程序設(shè)計(jì)、智能系統(tǒng)等，甚至與歷史、英語(yǔ)、美術(shù)等人文學(xué)科也可以進(jìn)行結(jié)合。

 

　　STEM教育本身就是跨學(xué)科的產(chǎn)物，科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)相輔相成，融為一體。其中，科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀(guān)規(guī)律;技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)對(duì)自然界的控制和利用、解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題;數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。這幾年，STEM教育出現(xiàn)了一些新的拓展。有學(xué)者建議在原有基礎(chǔ)上加入Arts，把STEM教育拓展為STEAM教育;還有學(xué)者建議加入Reading，把它拓展為STREAM。不管STEM教育如何發(fā)展變化(STEAM、STREAM、STEM+等)，其本質(zhì)仍然不變——還是跨學(xué)科，只是進(jìn)一步拓展了跨學(xué)科的內(nèi)涵而已。所以，學(xué)校在開(kāi)展STEM教育時(shí)一定要把握住“跨學(xué)科”這個(gè)核心，引導(dǎo)學(xué)生利用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，把知識(shí)學(xué)活、學(xué)透、學(xué)扎實(shí)，形成更加完善的知識(shí)體系和思維框架，以此應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)的復(fù)雜挑戰(zhàn)。

 

 

　　STEM教育打破了“坐著不動(dòng)的課堂”，鼓勵(lì)學(xué)生做中學(xué)、玩中學(xué)，形成以主動(dòng)、探索、體驗(yàn)、創(chuàng)作為特征的新型學(xué)習(xí)方式。但是，很多學(xué)校在開(kāi)展STEM教育時(shí)，過(guò)于重視外在的活動(dòng)形式，刻意追求活躍的課堂氣氛，忽視了探究活動(dòng)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，導(dǎo)致學(xué)習(xí)活動(dòng)華而不實(shí)、流于形式。美國(guó)教育心理學(xué)家布魯納指出，“孩子們?cè)诮淌依锼鶠楹涂茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里所為只有程度不同，沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。”所以，STEM教育不能追求那種花里胡哨的學(xué)習(xí)形式，要把重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐探索中掌握科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法，形成科學(xué)精神。

 

　　第一，發(fā)現(xiàn)真問(wèn)題。STEM教育往往是由真實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的，問(wèn)題能否經(jīng)得起科學(xué)論證，是決定整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)走向的關(guān)鍵。曾經(jīng)聽(tīng)過(guò)這樣一個(gè)STEM課：教師把學(xué)生分成六個(gè)小組，每個(gè)小組都要在學(xué)校周邊開(kāi)展實(shí)地調(diào)研，從中確定研究問(wèn)題。有個(gè)小組在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，住宅樓上面都是光禿禿的，既不美觀(guān)也不環(huán)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(lái)優(yōu)化環(huán)境。當(dāng)學(xué)生花費(fèi)大量時(shí)間設(shè)計(jì)出建設(shè)方案后，卻被學(xué)校請(qǐng)來(lái)的城建專(zhuān)家直接否定。因?yàn)樵谧≌瑯巧辖ㄔ?ldquo;空中花園”，既不科學(xué)也不合理，很有可能還會(huì)變成違章建筑。所以，我們一定要重視研究問(wèn)題的確立，從科學(xué)性、價(jià)值性、創(chuàng)新性和可行性四個(gè)維度進(jìn)行判斷，真正把問(wèn)題變成引發(fā)高質(zhì)量探究的啟動(dòng)器。

 

　　第二，開(kāi)展真探究?？茖W(xué)探究一般包括五個(gè)要素：聚焦問(wèn)題，設(shè)計(jì)研究方案，收集和獲取證據(jù)，分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論，表達(dá)與交流。這個(gè)過(guò)程不是固定的線(xiàn)性流程，而是循環(huán)往復(fù)、相互交叉的動(dòng)態(tài)過(guò)程。遺憾的是，很多學(xué)校在開(kāi)展STEM教育時(shí)過(guò)于強(qiáng)調(diào)固定流程，把實(shí)踐探究變成簡(jiǎn)單模仿，把原本充滿(mǎn)活力的科學(xué)探究變成華而不實(shí)的“科學(xué)秀”，這不僅違背了STEM教育的初衷，還會(huì)對(duì)學(xué)生的科學(xué)精神造成消極影響。讓學(xué)生了解科學(xué)探究的一般步驟和流程是必要的，但要避免把它變?yōu)榻┗某绦?。我們要鼓?lì)學(xué)生提出自己的想法，創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓不同觀(guān)點(diǎn)發(fā)生碰撞，促使他們不斷修正和改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)更深層次的理解。

 

　　第三，追求真結(jié)論。我們?cè)趯?shí)地聽(tīng)課中就發(fā)現(xiàn)，有學(xué)生為了完成任務(wù)，隨意更改數(shù)據(jù)，不惜弄虛作假，想方設(shè)法都要得出一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)答案”。這種缺少科學(xué)精神的STEM教育，不僅對(duì)造就未來(lái)科學(xué)家沒(méi)有任何的幫助，反倒會(huì)成為阻礙創(chuàng)新人才培養(yǎng)的絆腳石。真結(jié)論不等于“標(biāo)準(zhǔn)答案”，科學(xué)探究不等于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。STEM教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)要從標(biāo)準(zhǔn)答案轉(zhuǎn)向基于證據(jù)和推理的科學(xué)理性，幫助學(xué)生形成良好的科學(xué)素養(yǎng)，為他們將來(lái)參與科學(xué)研究和社會(huì)生活奠定基礎(chǔ)。

 

 

　　很多學(xué)校在開(kāi)展STEM教育時(shí)往往表現(xiàn)出“追求成功、避免失敗”的傾向。我們?cè)诼?tīng)課時(shí)經(jīng)?？吹綄W(xué)生因成功完成任務(wù)而歡呼雀躍的場(chǎng)景，可一旦問(wèn)到如何排除故障、為什么要實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能時(shí)，許多學(xué)生都回答不上來(lái)。還有一些學(xué)校出于擴(kuò)大影響，把STEM教育等同于科技競(jìng)賽，獲獎(jiǎng)多少成為衡量其水平高低的標(biāo)準(zhǔn)。于是，學(xué)校投入大量人力財(cái)力，培養(yǎng)少數(shù)有特長(zhǎng)的學(xué)生參加比賽，通過(guò)推出特長(zhǎng)生為學(xué)校爭(zhēng)取榮譽(yù)，而大多數(shù)學(xué)生則淪為“沉默的觀(guān)眾”。一旦STEM教育變得功利化，它所肩負(fù)的培養(yǎng)創(chuàng)新人才的使命就難以落地。

 

　　眾所周知，中國(guó)古代的四大發(fā)明是人類(lèi)歷史上輝煌的科技成就，對(duì)人類(lèi)文明發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。但可惜的是我們停留于實(shí)用性的技術(shù)發(fā)明，沒(méi)有去深究它們背后的科學(xué)原理。于是，中國(guó)在電磁學(xué)、地球物理、自動(dòng)化等現(xiàn)代科學(xué)上貽誤戰(zhàn)機(jī)，被西方國(guó)家所反超。今天，我們已經(jīng)擁有全世界最強(qiáng)大的制造能力，但卻在芯片、半導(dǎo)體設(shè)備、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)上受制于人;我國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究短板依然突出，缺乏重大原創(chuàng)性成果;我國(guó)高水平創(chuàng)新人才仍然不足，特別是科技領(lǐng)軍人才匱乏……這些已經(jīng)成為關(guān)系國(guó)家前途命運(yùn)的重大問(wèn)題。STEM教育作為提升國(guó)民科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的基礎(chǔ)，一定要扭轉(zhuǎn)重結(jié)果輕過(guò)程的不良傾向，讓學(xué)生從小就形成正確的科學(xué)觀(guān)，不過(guò)分關(guān)注最后的結(jié)果產(chǎn)物，把眼光放長(zhǎng)遠(yuǎn)，更加重視科學(xué)探究的過(guò)程與方法，包括問(wèn)題是否成立、方案是否合理、邏輯是否嚴(yán)密、結(jié)論是否可靠等，幫助學(xué)生建構(gòu)和不斷改進(jìn)自己的科學(xué)認(rèn)識(shí)，形成更加完善的思維方法。

 

　　所以，STEM教育不是追求精美的作品，而是讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中獲得深刻的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。與其把精力都放在作品的精雕細(xì)琢上，反倒不如讓學(xué)生充分展開(kāi)想象、對(duì)問(wèn)題進(jìn)行極致追問(wèn)。這些在短期內(nèi)看似“無(wú)用”的做法，很有可能會(huì)對(duì)學(xué)生的未來(lái)成長(zhǎng)產(chǎn)生極其深刻的長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。