十大课程之STEM课程（一）

近年来，伴随跨学科整合课程的巨大需求，美国的STEM教育理念进入公众视野，并取得了我国教育界的巨大关注。

一时间，各类讲述STEM教育的帖子雪花般“漫天飞舞”，

所有接受过STEM启蒙的教育工作者都能说出STEM的基本定义，即：STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科体系的总称，代表了偏理工领域的跨学科整合教育。

但显然，这样表面的解释STEM是以盲指盲，没有解释清楚核心，让人无法理解。

STEM这个新事物发展迅猛，背后却也乱象丛生，例如：

很多学校知道STEM教育理念，也知道优点，但是STEM课程无处获取；

很多教师根据自己对于STEM的片面理解来改良现有的科学课、劳技课，结果成了四不像；

很多学校认为STEM课程必须要有物态的学生成果产出，并且将其作为唯一的评价标准；

很多学校从社会机构购买了STEM课程，机构派出教师到校上课，但是最后发现课程及教学质量水平无法保障，并且对于本校科学教师的理念和教学均没有提升；

很多做机器人、编程、机械加工这方面产品的机构用STEM教育为自己背书，但其中一些公司本质上还是卖产品而非精研和提供课程；

我国的STEM教育没有形成合力，没有标准，没有成体系的STEM选题和课程；

今天小编就从以下五点谈谈真正的STEM教育：

一、代表了21世纪人才培养的理念；

《天下无贼》中的黎叔颇为戏谑地说：“21世纪什么最贵?人才!”这是一句大实话，美国的政治精英们在1957年苏联人造卫星上天一事中大受刺激，深刻的认识到国家的核心竞争力的本质是科技人才的竞争。

21世纪的国家竞争更加激烈，科学家、工程师和技术人员将是处于主导地位的人力资源。

美国两代科学课程标准中间间隔了17年（1996-2013），而这17年间，全球科学技术发展、信息技术发展经历了巨大的飞跃。

我国抓住了这个重要机会，1999年大学扩招，为社会发展培养了巨大规模的专业人才。

2001年入世，GDP从全球第七直接跃升至全球第二。

当美国精英们从多场战争中蓦然回首，发现世界已经天翻地覆，冷战积累的优势和形成的格局均已松动。

2015年，美国STEM相关专业毕业生约46万人，而中国的数字大约是420万。

2016年美国大选中，希拉里甚至承诺，一旦当选，会推动国会立法，允许STEM相关专业的毕业生毕业立即获得绿卡。

2017年特朗普总统也多次在讲话中表述了要减少STEM相关专业外国留学生数量的想法。

驴象两党虽然出发点不同，核心都是一样的：确保美国STEM人才的优势！要么全球掐尖，要么努力自产。

我们都说我国学生的创新能力不足，理论联系实际的能力差，不能很好的学以致用，为什么有这个问题？小编经常说：我们的好学生其实是自己悟出来的。

因为我们目前的学科教育体系不关注学生跨学科的系统构建，不能确保学生跨学科能力的提升。

思考一下：

我们去菜市场买菜，这个过程到底是加减乘除问题还是博弈问题？

不精通文史哲，你能分析出同为豪放派词人的苏轼和辛弃疾到底有何区别么？

对于初三学生，学会了二次函数的相关知识，会做个理想状态下的炮弹弹道建模不？

一个高中生学完复数的运算后，如果有人问他这个有什么用，他是不是一脸懵逼？

我们的各学科知识体系没有错、各学科教材编写没有错、各科老师也没有教错，那到底是什么错了？

问题出在：在国家经济转型的变革环境下，伴随着信息时代对工业时代的颠覆，我们的教育转型还没能很好的跟上国家、社会和经济转型，因此是培养学生的理念与方式没能有效转变的

问题。

小编明白：饭得一口一口吃，事情也要一件一件做。

跨学科能力不是凭空来的，学科是重要基础，根基不稳不成材。

立刻让教师能够跨学科教学也不现实，但认识要清醒，要有方向，要有动作、要积极的实践探索。

在美国，STEM是国家战略，STEM课就是科学课，科学课也是STEM课，没有所谓的STEM课程标准，《下一代科学课程标准（NGSS）》既是科学课程标准又是STEM课程标准。

而在我国，科学课是国家课程，有国家课程标准，STEM课是锦上添花，没有标准，对于学校而言是可有可无的，是可以拿出来秀的，是要切学生在校时间这块蛋糕的。

一言以蔽之：对事物认识的角度和深度的不同，决定了实践行为的不同。

二、全球规模下建构主义的教学实践；

建构主义是STEM教育理念中的重要一环。

建构主义认为学生是天生的探究者，他们通过自主地建构自己头脑中的内部理论，来解释周围的事物，认识自己的生活环境，丰富自己的认识的。

学生对科学的理解和发展需要时间，科学和工程既需要知识也需要实践。

体现在具体的教育教学中，STEM教育提倡课程设计应联系学生的兴趣和经验等等。

建构主义近年来比较火爆，因具备许多独特的、无可替代的优点。

建构主义让教师们更加关注学生的学习过程。

学生在学习中的动机和信念在认知过程中至关重要，我们需要调动学生学习的内驱力（题外话，这几年美国教育界特别流行关于Growth mindset方面的书）；

学生学习的过程是自我建构过程，而不是被动接受的过程，教师不光要探索如何教，还要探索学生如何学，探索学习者的思维培养；建构主义还让我们关注学生的社会性互动，这是认知发展的基础，也是落实美国4C核心素养中沟通交流与合作写作的基础。

STEM教育在全球的火爆，勾勒出一个全球规模下建构主义实践的图景。

这个探索很积极，因为2006年前后，在美国教育界、心理界爆发的一场关于“建构主义教学：成功还是失败”的大辩论。

这场大辩论的重要成果是形成了“建构主义教学：成功还是失败”这部学术专著；这部学术专著有许多给人印象深刻的学术见解与观点；

但是全书使我们最受启迪与教育的，应该是关于“建构主义学习原则具有局限性”以及关于“建构主义教学设计和传统教学设计之间关系”（并非对立，而是有互补性）的论述。

在STEM教育这场轰轰烈烈的运动中，建构主义到底效果如何？能够迸发出怎样的能量？我们还需拭目以待，让子弹再飞一会儿……

三、用培养科学家和工程师的方式教学生；

1903年莱特兄弟发明飞机的时候，空气动力学作为流体力学的分支才刚刚起步，直到现在，航空飞行器外形设计仍然是一个世界级难题，方程解不出来，只能靠吹风洞来实践检验，所以国际上谁有完备的风洞群，所以中国才能这么快拥有歼-20，C919。

1916年爱因斯坦发表了广义相对论，100年之后，我们还在为引力波验证相对论的理论正确而欢呼雀跃，这些例子说明科学、技术、工程间的进步并非线性、同步，也并非一定有明确的因果关系。

在我们的科学教育中，学生靠做题，背前人总结的公式、定理和结论，成不了前沿科学家和一流工程师。

我们想要培养21世纪的科学家和工程师，必须变换培养方式，用培养科学家和工程师的思路、做法来培养我们的学生，落实科学教育。

四、以“科学与工程实践”为核心的第三代科学教育；

对事物认识的角度和深度的不同，决定了实践行为的不同。

对科学教育的认识的不同，造成了上图中的代际差异。

因此要弥补这个差异，我们需要补的课真的很多，不可能什么领域都能弯道超车的。

从科学探究过渡到科学与工程实践，这背后不是几个字的差异，而是全体科学教师能力的跃迁，任重而道远。

五、注重培养学生的高阶思维能力，让学生形成对科学本质的基本认识；

在布卢姆教育目标分类理论中，记忆、理解属于低阶思维，应用属于中阶思维，分析、评价、创造属于高阶思维。

研究表明，跨学科学习(STEM本质上就是跨学科学习)可以帮助学生形成高阶思维能力(higher order thinking skills)，也可以帮助学生在不同学科领域之间形成有意义的联系(Ivanitskaya, Clark, Montgomery＆ Primeau, 2002)。

问题来了，STEM课程中的哪个要素促进了高阶思维技能的建立？这个要素是STEM课程天然存在的么？显然不是天然存在的，是人为设计的，那就是怎样设计提问（Question）和怎样设置教学任务（Task），将来有时间慢慢讲，这个话题真的相当大。

小编想要传达的是在你的STEM课程设计中要考虑高阶思维能力培养这个问题。

高阶思维能力培养这个问题更多的还是“术”的层面。

我们更多的是科学教学，而不是科学教育。

从“道”的层面讲，我们需要STEM教育帮助学生形成对科学本质的基本认识，进而为我们带来真正意义上的“科学教育”。