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STEM 教育专题
习成果。这一取向的 STEM 教育在本质上等同于创 进行表征 [3] 。以 STEM 教育的理念指导科学探究
客教育,二者都以培养学生的实践创新能力为目标, 活动的设计和实施不仅适切,且极有必要,这是因
以项目教学法为主要教学方法,强调可视化成果的 为:从教育内容的角度看,STEM 教育关注对科
生成。可以说,作为一种基于真实情境的、以技术 学知识的解释、科学探究的实践及与工程设计的结
性资源(如开源软硬件)为平台的造物活动,创客 合,其目标是整合各领域知识解决真实世界中的实
教育具有先天的学科整合优势,是开展 STEM 教 际问题;从教育方式的角度看,STEM 教育强调工
育的重要途径。 程与技术素养需通过“做中学”来实现。因此,将
值得注意的是,囿于不成熟、不完善的专业知 STEM 教育作为科学探究的平台,开展科学探究活
识,中小学生很难形成颠覆性或原发性的物化成果。 动,将成为 STEM 教育的一个重要发展方向。同时,
因此,对于作品开发取向的 STEM 教育而言,将 科学探究取向的 STEM 教育具有更为重要的教育价
学生实践创新能力的培养定位在微创新更具现实意 值。研究表明,STEM 教育能够提高学生的创造力、
义,即学生在了解原有产品、规则或服务的基础上, 批判性思维能力、问题解决能力、做出决策的能力、
对原有产品做一些有意义的改变或调整,但并没有 沟通交流能力、团队合作能力和自信心 [4][5][6] ,而这
从根本上改变原有的设计。在 STEM 教育的实践 些能力是进行科学探究活动的重要组成部分。
当中,微创新可以表现出不同的水平层级。首先, 科学探究取向的 STEM 教育具有培养学生掌
微创新的起点应当从学会“复制”开始,即学生能 握跨学科知识和科学探究能力的双重功能,对丰富
够使用新的工具、方法、材料模拟或再现生产生活 和扩展 STEM 教育的价值以及进一步推动 STEM
中既有科技产品的功能或工作过程;到了微创新的 教育的发展均有重要意义。当前,科学探究取向的
下一个阶段,学生能够对已有产品进行要素或参数 STEM 教育在国内的实践中尚处于起步阶段,属于
上的微调,开始创新思维的引领和新创意的萌芽; STEM 教育的前沿发展方向之一,积极尝试科学探
在微创新的最后一个阶段,学生需要具备一定的跨 究取向的 STEM 教育,将成为 STEM 教师专业发
学科整合能力,能够对原有产品、规则或服务做一 展的一个重要方面。
些结构上的再设计 [2] 。然而,当前的 STEM 教育
大多侧重模拟或模仿,导致学生作品雷同、缺乏个 二、STEM 教育的四种方法
性和创造性。STEM 教育要走向更高水平的微创新, 从实践层面看,由于两种不同取向的 STEM
一方面,教师需要准确评估学生作品的微创新水平; 教育在目标定位上存在较大差异,采用“一刀切”
另一方面,教师需要根据微创新的不同水平对学生 的方式开展 STEM 教育很难取得理想的效果。鉴
进行有针对性的引导。 于此,根据 STEM 教育的不同取向设计具有针对
( 二 ) 科学探究取向的 STEM 教育 性的实施方法就显得尤为必要。为此,本文首先
从知识内容的分类看,STEM 教育作为一种 将 STEM 教育的实施方法按照正向教学模式与逆
工程教育本身就是多学科综合交叉的产物,学生在 向教学模式这一维度进行分类。对于正向教学模
接受教育的过程中自然可以获得多个门类的科学知 式而言,两种最具代表性的方法是正向项目教学和
识,促进其科学探究能力的提升。由此可见,这一 科学探究,这两种方法强调学生从零(问题或需
分类下的 STEM 教育相当于一种科学探究的载体 求)出发,在解决跨学科问题的过程中体验 STEM
或平台,强调科学探究取向,以获得多元知识(如 教育。在逆向教学模式中,两种最典型的方法是
调查报告、解决方案等)为目标,以探究式学习为 逆 向 工 程(reverse engineering) 教 学 和 纠 错
主要学习方式,并在科学探究的过程中深化学习。 (troubleshooting)教学。逆向教学模式强调学
科学探究取向的 STEM 教育最重要的活动在 生从使用或测试(已有作品或半成品)开始,倒推
于建构科学模型,以解释和预测自然现象。科学建 产品的设计方法,然后重新设计或复原一件作品。
模是指针对自然现象抽象出其主要特征,依据科学 除此之外,我们还可以根据作品开发取向与科学探
直觉建构其关系、结构等概念模型,并用科学语言 究取向这一维度对 STEM 教育的实施方法做进一
中小学数字化教学 2018 年第 9 期 9