从科学教育走向STEM教育

从科学教育走向S T E M

教育

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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STEM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。

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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 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

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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。

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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

STEM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。

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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；了解一些民间智慧，比如看云识天气；还能用Excel进行初步数据分析。

从科学教育走向STEM教育，引领学生像生活一样学习，这是时代发展的对培养全面发展的人的需求，这是将学生引向“深度学习”的理念走向行动的指南，改变着教师的教学方式。正如布鲁诺所说的“教学过程是一种提出问题、解决问题的持续不断的过程”；改变着学生的学习方式，正如《小学科学课程标准》所倡导的“以探究式学习为主的多样化学习方式促进着学生主动探究”。