践行STEM教育理念 培养综合创新人才

【摘要】STEM是一种典型的采用跨学科学习、培养学生创新能力的教育理念。本文结合一线教师所面临的问题，从STEM教育目标、教育关系、教育环境、教育形态和教育行动几个维度进行分析。【关键词】STEM；PBL；国家课程；综合素养聚焦一个问题：培养什么样的人任何一种教育理念或教育形态，最终都落脚在“人的培养”，STEM教育也不例外。STEM教育具有跨学科性、问题探索性、知识生成性和创新包容性等特性，顺应了我国教育改革方向，不仅回应了中国经济社会转型对人才培养的崭新诉求，同时也是建设网络强国、教育强国、数字中国的发展途径。1.STEM教育关注学生现实世界问题解决能力的培养STEM教育打破学科的界限，实现课程目标走向综合化，课程内容走向实践化，促进学生深度学习的发生，为创新型人才的培养提供了有力“抓手”。STEM教育以改造客观世界、解决实质问题为本质属性，通过大单元设计和多学科融合，横向以真实问题情境促进建立学生不同学科知识、技能和态度的关联，纵向依赖学生个体认知和思维的发展，在不同的学段凸显真实问题的多层级、多角度、多样化的解决思路，实现学生核心素养的螺旋式提升。2.STEM教育注重学生跨学科能力的培养STEM作为一个整体概念，并非是科学、技术、工程和数学四者的简单叠加，而是强调通过对各类素养的整合，培养学生融会贯通的跨学科能力。随着STEM教育实践的开展，其内涵也有所扩展，如艺术领域知识的加入（STEAM），或者“STEM+”“STEMx”等教育模式的出现，其本质是通过现实世界问题，使学生能够从系统的视角找到各学科知识的交叉点，统筹建立学科知识之间的联系，完成分析、计划、解决、评价和反思的问题解决过程，强调学生对于学科知识的理解、整合和应用。3.STEM教育致力学生创新思维的培养“做中学”“用中学”“创中学”是STEM教育发挥独特育人价值的重要体现。在教育实践中，通过引导学生经历“问题界定、方案设计、工具研发（选择）、实施验证、优化迭代”等解决问题全过程，进而在过程中喚醒学生的真实生活经验，建立学科知识和真实世界问题的关联，在过程中迭代生成创造性的解决方案，依据真实的问题情境评价和修正解决方案，鼓励创新并包容多样化的解决方案，以创新发明促进知识的逐步深化和有效整合，培养学生创新思维。理清两个关系：STEM教育与项目式学习的关系、STEM教育与日常教学的关系STEM的学习模式注重多学科整合的学习目标，突出知识的理解内化和情境迁移，整体学习流程有别于传统的课堂教与学方式。因此，需要处理好STEM教育与项目式学习设计以及日常教学的关系。1.STEM教育与PBL在方法论层面的一致性STEM教育强调基于真实世界问题的探索、跨学科知识整合和鼓励创新方案设计等理念，在方法论层面与PBL教学法十分契合。在STEM教育中采用PBL教学法，应倡导学生基于现实世界的探究活动，寻找有意义的切入点，立足项目设计，充分利用STEM教育的实践优势，促使学生整合跨学科知识技能，以小组方式进行周期性的开放探究活动，完成一系列设计、计划、问题解决、决策、作品创建、成果交流等活动。整个开展过程引领学生探索问题、求证方法、归纳答案、创新认知，提升高阶思维能力，最终达到知识建构和能力提升，进而发展STEM素养、创新素养和人文素养等核心素养。2.STEM教育和日常教学之间的综合化实践关系STEM教育应建立在多学科融合的基础之上，将日常教学作为学生学习的“主战场”；需要立足实际，从国家课程出发，明确它和日常教学间的实践关系。首先，设计综合化的STEM教育目标。在新课程方案中，要求在“增强综合素质上下功夫”。因此，可从综合化课程的角度落实学生综合素质的培养。其次，建设连贯统一的STEM课程体系。在现有课程的基础上，利用学生已有知识、概念和生活经验的习得水平，建立综合性的活动课程，并在课程中强化跨学科主题学习的设置，在满足课程方案要求的同时，在不同学段之间设计课程的衔接内容，形成较为连贯的课程体系。最后，强调STEM教育综合性实施和过程性评价。鼓励尝试将艺术、科学、劳动、信息科技、综合实践活动等课程进行整合实施，探索大单元、大概念的整合设计，推动以素养为导向开展综合素质评价。营造三类环境：创新实验室、劳动技能室和创新教育实践基地为了有效推动深圳市南山区的STEM教育，做好学习环境的支撑，南山区从建设创新实验室、劳动技能室，拓展创新教育实践基地三类教学环境着力，推动数字化教育真正落地。1.探索未来教育创新实验室建设创新实验室是面向学生的、开放的、以特色创新教育项目和课程为载体的创新实践空间。在“新理念、新领域、新技术、新手段”的引领下，南山区未来教室和创新实验室通过七年的建设周期，已建成113间未来教室和88间创新实验室，充分尊重师生的自我发展、跨学科教学的需要，充分发挥创新实验室的效能。2.推进校本特色劳动技能室建设南山区教育局采取统筹资源、拨付经费、项目申报、分批次建设等策略，为全区60多所中小学建设了校内劳动技能室。校内劳技室既为学生提供了校内劳动实践场地，也为学校设计特色劳动教育课程提供了支撑。例如，在小学设计建设了烹饪室、手工室、木工室、陶泥室、校园农田等，有的学校甚至整合设计了生物园与地理园作为土培水培园地；初高中学段的学校设计建设了各类职业体验环境，如车间、维修间等。3.统筹打造校外创新教育实践基地2017年以来，南山区教育局利用地域高新产业密集的资源优势，出台多项政策文件推动“政企校”资源统整，先后成立两批“南山区中小学生创新教育实践基地”，为学校集体开展创新教育提供校外平台。目前，南山区已经建设了26个社会创新教育实践基地，随时对学校学生与家长开放。探索四类课程的创新教学形态课程的实施与教学形态的构建是STEM教育理念落实的关键，南山区探索出了四类课程的创新教学形态。1.基于基础型课程的创新教学形态为了STEM教育理念在课堂中普及和常态化实施，南山区从2017年开始在全区50多所学校开展“基于国家课程的项目式学习”和“构建思维发展型课堂提升师生学习力”的研究，扎根课堂，培养教师，变革教学，开展跨学科学习、项目式学习、思维发展型课堂教学实践，促进学生跨学科思维能力提升，也形成了一批优秀的跨学科学习案例。2.基于拓展型课程的创新教学形态南山区各中小学校在“好课程”建设基础上，汇聚具有校本特色的拓展型课程知识库，主要有主题课程、专题课程、综合课程等呈現形式，利用课后服务时段，以兴趣班的方式开展互动式、启发式、探究式、研究型等教学实践，凸显学生的个性化学习，激活学生的创新意识，培养学生的创新思维。3.基于创新型课程的创新教学形态南山区各中小学校在创新实验室、劳技室和创新教育实践基地等环境资源支撑的基础上，建设贯穿学校全学段的人工智能教育、创客教育等创新型课程，如编程教育、机器人教育、航天教育等，开展做中学、玩中学、体验式等教学实践，提升学生的创新能力。4.基于外脑课程的创新教学形态南山区积极开展“校外脑库”计划，利用区少年创新院和49个校级分院，充分发挥南山区科研院所、高等院校、高新技术企业的优势，引进区域高校和高科技产业资源，邀请科技领域的专家学者、业界精英等创新教育导师，开展博士课堂、院士大讲堂、院士进校园等活动。多位中国科学院院士、知名专家走进南山区中小学校，开展科普活动，指导学生科学探究。自2016年开始，南山区开设“博士课堂”500余节，为学生讲解科学课程。未来五大行动：从顶层设计到生态构建南山区加强推进创新教育的顶层设计，重点构建以课程为核心的创新教育体系，在大湾区构建创新人才培养的生态圈，通过区教育局和中小学两个层面，整合大湾区教育、智力、科技、文化资源，发展学生创新素养，培养面向未来的复合型、创新型人才。近三年南山区将推行下列五大行动。1.加强顶层设计，推进教育数字化转型近年来，南山区充分应用数字化技术，改变传统的工作思路和流程，树立数字化意识，实现数字思维引领的价值转型。2021年印发《南山区中小学推进人工智能教育的指导意见》，全市率先推进人工智能普及教育，打造全国人工智能教育示范区。2022年发布《南山区“十四五”教育发展规划》，明确要成为“智能教育发展的先锋”的教育信息化建设目标。同时，在全市率先发布《技术赋能教育创建智慧教育城区——南山教育信息化“十四五”发展规划》，提出南山智慧教育“六新”模式；印发《南山区创新教育行动计划（2022-2025）》，持续大力推进创新教育，实现中小学创新教育的普及。2.合理统筹，完善创新机制一方面，构建统筹机制，形成由教育、科创、科协、实践基地共同参与的中小学创新教育工作统筹机制。构建“家—校—社”联动的多位学习环境，形成创新教育资源整合和协调生态圈。另一方面，健全组织架构，结合区教科院成立的创新指导中心的指导意见，配备专职教研员与工作人员，实现创新教育研究、创新课程开发、教师队伍培养等多项目标；在校内成立创新教育工作小组，组织和落实校本创新教育工作，实现市、区、校三级联动的教育工作机制。3.协同共创，构建创新教育课程体系首先，从顶层治理视角出发，制定有关创新教育课程开发与实施指导意见，以纲领明确课程内容和培养方式。其次，充分鼓励课程的自主开发，充分发挥学校组织力量和名师专业引领作用，协同大湾区实践基地单位，用案例、游戏、项目等形式，呈现基本原理、思维、方法、技术的策略，开发并实施创新教育课程。最后，实现课程的可持续发展与应用，即整合各类教育资源，创建集创新课程、微课学习、学习科技馆、专家讲座等一体的线上创新教育个性化学习平台，优化创新课程的内部生态。4.名师引领，培育创新教育师资队伍南山区一直重视加强教师数字能力建设工作，形成了体系化的教师数字素养提升行动，未来也将继续从两个层面重点加强对教师、管理者等团队建设。第一，首创线上教师培训平台。自主开发基于教师培训、学生学习与家长教育于一体的MOOC平台，为师生提供丰富的教育课程。第二，实施教师与管理者两支队伍“梯级”培养计划。教师队伍“梯级”培养系列从新岗教师、骨干教师、名教师至特级教师；管理者为“梯级”培养系列从启航、护航至领航。南山区注重建设培养课程体系，加强中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0培训，实现了三个100%，全区100%的中小学、幼儿园参与，100%的教师完成了网络和校本研修，100%的单