柏毅 葉耀 信疏桐 龐謙竺

[摘 ? 要]從STEM教育的內(nèi)涵及其在美國(guó)和中國(guó)的發(fā)展方式、推進(jìn)模式和教育理念三方面分析了當(dāng)前中美STEM教育的差異，總結(jié)了STEM教育的六大特征，并以美國(guó)康涅狄格科學(xué)中心的STEM項(xiàng)目為例，闡述了對(duì)STEM教育中的規(guī)劃過程進(jìn)行形成性評(píng)測(cè)和總結(jié)性評(píng)測(cè)的方法，為當(dāng)前我國(guó)STEM課程的實(shí)施提出了建設(shè)性意見。

[關(guān)鍵詞]STEM;科學(xué)教育;評(píng)測(cè)

近年來，STEM教育已成為國(guó)際教育界的關(guān)注熱點(diǎn)，我國(guó)也在多個(gè)地區(qū)逐步開展STEM教育。由于人們普遍認(rèn)為STEM教育是實(shí)現(xiàn)國(guó)家創(chuàng)新和培養(yǎng)創(chuàng)客的關(guān)鍵所在，故而近年來在我國(guó)掀起了STEM教育的熱潮，這種熱潮會(huì)帶動(dòng)我國(guó)STEM教育事業(yè)的發(fā)展，但與此同時(shí)我們也應(yīng)該看到，在過于急功近利的發(fā)展過程中也暴露出一些隱患。

一、何為STEM

STEM即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、數(shù)學(xué)（Mathematics）、工程（Engineering）四門學(xué)科首字母的縮寫。其中科學(xué)是指讓學(xué)生試圖理解自然世界，通過收集實(shí)證經(jīng)驗(yàn)，基于證據(jù)測(cè)試想法，給出合理普適的答案;技術(shù)（產(chǎn)品和過程）源于工程設(shè)計(jì)，可通過改造自然以滿足人類需求;數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)工具，學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)，通過邏輯證明解釋模式和關(guān)系;最后，用科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化地設(shè)計(jì)產(chǎn)品和工藝、體系化途徑和方法，從而滿足社會(huì)的需要，這就是工程。STEM教育為眾多孤立學(xué)科建立了一座橋梁，為學(xué)生提供整體認(rèn)識(shí)世界的機(jī)會(huì)，通過把這四個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)科知識(shí)和技能整合到教學(xué)中，使學(xué)生學(xué)到的零碎知識(shí)變成一個(gè)互相聯(lián)系的統(tǒng)一的整體，以消除傳統(tǒng)教學(xué)中各學(xué)科知識(shí)割裂、不利于學(xué)生綜合解決實(shí)際問題的障礙，是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。課堂特點(diǎn)就是強(qiáng)調(diào)學(xué)生在“雜亂無章”的學(xué)習(xí)情境中提升設(shè)計(jì)能力與問題解決能力。課堂上教師提出一個(gè)問題，然后由學(xué)生組成探究小組開展研究。在研究過程中，學(xué)生要使用有效技術(shù)搜集、分析數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)、測(cè)試和改進(jìn)一個(gè)解決方案，然后與同伴交流研究成果。為此，學(xué)生往往需要花費(fèi)更多的課外時(shí)間。

早在1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)（NSB）發(fā)表的《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報(bào)告中就提出了美國(guó)STEM學(xué)科集成戰(zhàn)略，旨在大力培養(yǎng)創(chuàng)新人才和具備科學(xué)素養(yǎng)的美國(guó)公民[1]。這時(shí)的STEM教育只在本科教育階段推進(jìn)，其目的是吸引美國(guó)學(xué)生學(xué)習(xí)理工學(xué)科，增加美國(guó)理工科人才的競(jìng)爭(zhēng)力。之后美國(guó)人意識(shí)到，大學(xué)階段才開展STEM教育可能為時(shí)已晚，必須前移到基礎(chǔ)教育階段，這樣更有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)理工科學(xué)習(xí)的興趣和能力。2007年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)（NSB）發(fā)表《國(guó)家行動(dòng)計(jì)劃：應(yīng)對(duì)美國(guó)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)的緊急需要》報(bào)告，要求增強(qiáng)國(guó)家層面對(duì)K-12和本科階段的STEM教育的主導(dǎo)作用，表明STEM教育從本科階段延伸到中小學(xué)教育階段[2]。

當(dāng)前，我國(guó)基礎(chǔ)教育階段的STEM教育已經(jīng)起步。從2009年教育國(guó)際評(píng)估組織調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國(guó)青少年的想象力和創(chuàng)造力相對(duì)落后，這一結(jié)論促使我國(guó)開始重視STEM教育，其目的是更多地培養(yǎng)掌握現(xiàn)代科技的創(chuàng)新型人才。然而，我國(guó)目前進(jìn)行的STEM教育在真實(shí)問題、項(xiàng)目引領(lǐng)、學(xué)科交叉、注重解決實(shí)際問題等方面與美國(guó)仍有不小的差距。特別是近幾年，我國(guó)迅速掀起了STEM熱潮，但其實(shí)施情況并不盡如人意。這與傳統(tǒng)的教育理念、STEM教育的發(fā)展及推動(dòng)方式都有著密切的關(guān)系。

二、中美STEM教育比較

首先，中國(guó)和美國(guó)STEM教育發(fā)展的道路有所不同。由于美國(guó)面臨的是畢業(yè)生的實(shí)際培養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求不符、頂尖美國(guó)大學(xué)的 STEM 畢業(yè)生較少、性別及種族差異顯著等問題，所以美國(guó)STEM教育首先是在大學(xué)開始實(shí)行的，最初的目的是希望發(fā)掘人才。大學(xué)是很好的研究型機(jī)構(gòu)，STEM教育在其早期發(fā)展過程中得到了充分的孕育，繼而形成了完整的STEM教育體系。在此之后，才開始向基礎(chǔ)教育階段擴(kuò)展。美國(guó)STEM在基礎(chǔ)教育階段的實(shí)行，目的其實(shí)是希望從基礎(chǔ)教育階段開始，就挖掘出更多的對(duì)理工科有興趣的人才。從高等教育到基礎(chǔ)教育的擴(kuò)展經(jīng)歷了約30年的時(shí)間，才形成了今天這樣集合了理論、實(shí)踐和應(yīng)用的STEM教育的完整架構(gòu)。從大學(xué)開始開展的STEM教育建立了非常好的理論架構(gòu)，形成了“研究—理論—實(shí)踐”的一體化結(jié)構(gòu)，然后再向基礎(chǔ)教育階段延伸。也就是說，美國(guó)STEM教育是有理論支持的、有保障的，這正是它的最大優(yōu)勢(shì)。而中國(guó)STEM教育走在前面的并不是深入的理論研究，而是對(duì)美國(guó)案例的簡(jiǎn)單復(fù)制。這種復(fù)制的興起與源于商業(yè)的積極推動(dòng)不無關(guān)系，并隨之快速地進(jìn)入了中小學(xué)的一線課堂，尤其以小學(xué)為盛。另一種普遍的現(xiàn)象是把一些簡(jiǎn)單的科技活動(dòng)直接改頭換面稱為STEM課程，甚至一些玩具廠家也在自己的普通益智產(chǎn)品上貼上STEM的標(biāo)簽。作為科學(xué)教育研究工作者，應(yīng)該冷靜面對(duì)當(dāng)前中國(guó)的STEM熱潮，認(rèn)真思考對(duì)復(fù)制的STEM案例是否進(jìn)行了完全消化，警惕“拿來主義”，因?yàn)槠湔宫F(xiàn)的只是表面的、缺乏本質(zhì)的課堂。

其次，兩國(guó)STEM教育的推進(jìn)模式也完全不同。美國(guó)在基礎(chǔ)教育階段推進(jìn)STEM教育的模式是優(yōu)先激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)理化的興趣，強(qiáng)調(diào)要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)真實(shí)的問題與情境，開展基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）和跨學(xué)科的綜合;要求嚴(yán)格按照科學(xué)論文的方式來進(jìn)行STEM教育，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維是STEM教育的一個(gè)重要目的。雖然中國(guó)的教育一直以來都非常重視理工科，但是這種重視很大程度上是在高考的壓力下形成的。因此，長(zhǎng)期的刷題習(xí)慣使得一些原本在低年級(jí)時(shí)思維活躍的學(xué)生思維趨于固化、創(chuàng)造力被束縛。很多活動(dòng)中出現(xiàn)的宣傳式的說明、卡通式的展板、流程式的授課方式等反映出現(xiàn)階段我國(guó)科學(xué)教育缺乏對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維的培養(yǎng)。

在STEM教育的理念上，美國(guó)STEM教育真正做到了以學(xué)生為中心，給予學(xué)生充足的資料和時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行充分的探究活動(dòng)，最終獲得親自實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。而我國(guó)的現(xiàn)狀是教師掌控欲過強(qiáng)、學(xué)生的探究活動(dòng)不足，STEM課成為實(shí)驗(yàn)課、制作課、科學(xué)秀，缺乏把學(xué)科知識(shí)點(diǎn)與現(xiàn)實(shí)生活真正融合起來的綜合運(yùn)用。

隨著時(shí)代的發(fā)展，STEM的內(nèi)容也不斷豐富，2008年，美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)學(xué)者雅克曼（G.Yakman）提出STΣ@M教育模式，解釋了如何將傳統(tǒng)的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)學(xué)科整合在一個(gè)結(jié)構(gòu)化框架中，以此制定整合的課程計(jì)劃，如圖1所示。之后又在此基礎(chǔ)上增加讀寫能力一項(xiàng)，進(jìn)而形成STREAM教育理念。但這同時(shí)也出現(xiàn)了新的問題。由于只要讓自己的研究項(xiàng)目與STEM沾邊，就有可能從美國(guó)政府那里領(lǐng)到經(jīng)費(fèi)，所以一時(shí)間在美國(guó)國(guó)內(nèi)，“小溪泛濫”（STREAM），“蒸汽彌漫”（STEAM）。這兩年，STEM在國(guó)內(nèi)也更多地以“STEAM”的形式出現(xiàn)。因?yàn)橛小癆”（Art），有些人興奮起來了，認(rèn)為自己有了搭乘“STEM快車”的機(jī)會(huì)。但實(shí)際上，“A”所對(duì)應(yīng)的概念，并非是大多數(shù)人所理解的“藝術(shù)”，而是“人文”。任何一門學(xué)科都是為人服務(wù)的，因此不能沒有人文因素。沒有人文因素的事物，是不能被人所利用的，也就沒有價(jià)值。STEM所服務(wù)的對(duì)象，以及所創(chuàng)造出來的產(chǎn)品，都離不開人文的因素。這才是“A”的真正意義。同理，STREAM中的“R”指向的也不是一般意義上的“閱讀和寫作”，而是指與科學(xué)理論、工程技術(shù)相關(guān)的那部分內(nèi)容的“閱讀”。比如說，沒有數(shù)理化基礎(chǔ)知識(shí)的作家寫不出好的科幻小說，讀者也讀不懂。有無STEAM訓(xùn)練經(jīng)歷使學(xué)生對(duì)于科幻作品的理解也會(huì)截然不同。不僅閱讀文字作品是這樣，讓他們創(chuàng)作一幅未來的圖畫也有相似情形。沒有受過STEAM訓(xùn)練的學(xué)生畫一幅畫，往往天馬行空;而有過此經(jīng)歷的學(xué)生畫出來，則有變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的可能。

綜上所述，當(dāng)前中國(guó)一些所謂的STEM課其實(shí)缺少STEM的神髓。STEM教育強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，不是空話和口號(hào)，而是在課堂中能實(shí)際體驗(yàn)到的行動(dòng)。習(xí)慣了傳統(tǒng)課堂模式的教師通?？刂朴麖?qiáng)烈，當(dāng)學(xué)生提出的問題超過課程范圍，教師要么避而不答，要么用其他話題轉(zhuǎn)移，這就使得很多STEM課程變?yōu)閷?shí)驗(yàn)課、制作課、科技活動(dòng)課和科技活動(dòng)“秀”，這對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)無益。

三、 STEM教育的六大特征

1.應(yīng)包含“S、T、E、M”幾大要素

STEM中的“S”，是指科學(xué)的概念，而這種科學(xué)概念是開展STEM課程的基礎(chǔ)，因?yàn)闊o論課程主題是什么，都要圍繞一個(gè)科學(xué)概念來展開?！癟”所代表的技術(shù)是學(xué)生在課程中操作工具、運(yùn)用材料等動(dòng)手能力?！癊”即工程，是進(jìn)行問題分析、設(shè)計(jì)方案、建模、測(cè)試等解決問題的過程，這也通常是課程設(shè)計(jì)的主線。“M”是數(shù)學(xué)和計(jì)算思維，是指學(xué)生和教師進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀與分析的能力。

這就意味著STEM教育是一種“后設(shè)學(xué)科”，即這一學(xué)科的建立是基于不同學(xué)科之間的融合然后形成一個(gè)新的整體。同時(shí)也意味著STEM并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的簡(jiǎn)單組合，而是把學(xué)生學(xué)習(xí)到的零碎知識(shí)與機(jī)械過程轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過程。

2.以工程設(shè)計(jì)過程為主導(dǎo)

STEM教育的關(guān)鍵是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)課程的整合。這種課程整合（curriculum integration）的思想越來越受到重視，因?yàn)榻逃咴絹碓桨l(fā)現(xiàn)真實(shí)世界中的問題往往并不能被劃分成學(xué)校中的單一學(xué)科，而是需要多學(xué)科知識(shí)（數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等）的整合，單一學(xué)科知識(shí)或能力無法完成復(fù)雜情境下的工程設(shè)計(jì)任務(wù)。此時(shí)就需要工程設(shè)計(jì)思維來解決問題。

工程設(shè)計(jì)難有固定的程式，但工程思維通常包括以下一些固定的步驟：一是確定需要解決的問題和需要達(dá)成的目標(biāo);二是研究和產(chǎn)生解決問題的方案;三是根據(jù)已有知識(shí)與目標(biāo)制作模型;四是對(duì)模型進(jìn)行評(píng)估，選擇最優(yōu)方案;五是如果沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，則重新定義問題，設(shè)計(jì)步驟[4]。

目前能夠接觸到的STEM課程，大多是以工程為主線、科學(xué)為基礎(chǔ)、技術(shù)和數(shù)學(xué)為應(yīng)用的課程。STEM課程中的工程思維則具有目標(biāo)性、社會(huì)性、合作性的特點(diǎn)。因此，工程設(shè)計(jì)能夠有效地整合STEM 課程的4個(gè)要素，在有意義的情境中強(qiáng)化科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)各學(xué)科概念的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

3.關(guān)心現(xiàn)實(shí)問題，注重在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)

情境學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)知識(shí)與情境之間動(dòng)態(tài)的相互作用的過程，布朗（Brown）等人認(rèn)為：知識(shí)與活動(dòng)是不可分離的，活動(dòng)不是學(xué)習(xí)與認(rèn)知的輔助手段，它是學(xué)習(xí)整體中的一個(gè)有機(jī)組成部分?？梢哉f是學(xué)習(xí)者在情境中通過活動(dòng)獲得了知識(shí)，學(xué)習(xí)與認(rèn)知本質(zhì)上是情境性的[5]。而在STEM課堂中，情境的意義在于：提出需要解決的問題、指出任務(wù)要求、反映出科學(xué)家與工程師工作的意義和方式。

“流動(dòng)的液體”（Runny Liquids）是英國(guó)約克大學(xué)CIEC科學(xué)促進(jìn)項(xiàng)目（CIEC Promoting Science）開發(fā)的教學(xué)資源之一，適用于8～10歲的兒童。這是一套典型的工業(yè)情境中的課程。這一任務(wù)是由一封來自粘合劑制造商的求助信開始的。

尊敬的研究組：

我們?yōu)榍煽肆χ圃焐躺a(chǎn)了一種特殊的粘合劑，他們使用這種合劑將包裝紙粘到一起。

我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了粘合劑最好的原料是樹體內(nèi)的一種液體。遺憾的是，我們的新配方存在一個(gè)問題：這種液體非常粘稠，不能順暢地通過我們的管道，同時(shí)它也非常難以攪拌，導(dǎo)致我們需要大量的電力來運(yùn)轉(zhuǎn)攪拌機(jī)，造成巨大的成本。

我們知道你們研究組正在研究液體。如果能得到你們關(guān)于怎樣解決這個(gè)問題的建議，我們將感到非常榮幸。希望你們能提供盡量多的數(shù)據(jù)，包括測(cè)量不同種類液體流動(dòng)性的數(shù)據(jù)。任何有助于讓我們的液體流得更順暢的建議都將給我們很大幫助。

期待能盡快得到你們的回復(fù)。

簡(jiǎn)·惠靈頓

工業(yè)聚合樹脂有限公司總經(jīng)理

這種情境設(shè)計(jì)可以提高課程相關(guān)性，幫助學(xué)生建立課程和現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系，讓學(xué)習(xí)更有目的。

4.以學(xué)生為中心，主動(dòng)實(shí)踐

STEM的課堂中學(xué)生才是主體，強(qiáng)調(diào)教師的引導(dǎo)者作用，通過問題的提出及由淺入深的環(huán)節(jié)設(shè)置逐步引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立解決問題。教師應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的任務(wù)可以是：為學(xué)生提供理論及活動(dòng)支持、在課堂活動(dòng)中兼顧所有學(xué)生、科學(xué)概念與科學(xué)原理的引入、牽引整合相關(guān)概念（學(xué)科知識(shí)、學(xué)生觀念、學(xué)生總結(jié)）;教師還要基于學(xué)生已有知識(shí)，合理設(shè)置活動(dòng)難度，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生對(duì)課題的興趣，使他們能夠進(jìn)行主動(dòng)探索，嘗試解決問題和建模，并對(duì)自己所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)。

5.學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，參與整個(gè)STEM過程

合作學(xué)習(xí)是STEM課程的重要內(nèi)容。通過讓學(xué)生以小組為單位完成任務(wù)來鼓勵(lì)學(xué)生合作，引導(dǎo)學(xué)生公開地參與交流、互相支持，并尊重其他同學(xué)所做出的貢獻(xiàn)。在達(dá)成團(tuán)隊(duì)目標(biāo)的過程中，由不同水平的學(xué)生組成合作小組將有助于展示不同的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)，有利于全體學(xué)生的發(fā)展。

可以給組內(nèi)學(xué)生指定正式角色，這將有助于簡(jiǎn)化合作任務(wù)，使整個(gè)項(xiàng)目順利開展。小組成員的角色可以包括以下四種：

（1）組長(zhǎng)：領(lǐng)導(dǎo)其他學(xué)生擔(dān)任好各自的角色。

（2）指導(dǎo)員：指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的每一步工作，關(guān)注任務(wù)完成的進(jìn)度，鼓勵(lì)隊(duì)員重新嘗試。

（3）材料主管：收集、組織并指導(dǎo)材料的使用。

（4）記錄員：記錄隊(duì)員想法，并展示項(xiàng)目報(bào)告。

這種與他人合作分享觀點(diǎn)、計(jì)劃和結(jié)論的課堂組織形式，可以讓學(xué)生在與他人的對(duì)話中提升見解，也有利于全體師生參與課堂活動(dòng)

6.結(jié)果開放，允許多個(gè)正確答案

在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生們常會(huì)提出一些出乎教師意料的設(shè)計(jì)思路，結(jié)果可能成功，可能失敗，也有可能雖然成功但是與教師預(yù)期結(jié)論并不相同。STEM課程作為一種融合了多種概念的“后設(shè)課程”，在探究活動(dòng)中出現(xiàn)不同結(jié)果是十分正常的。這就要求教師認(rèn)真對(duì)待學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，允許學(xué)生失敗，因?yàn)榛谑∽髌返闹匦卵兄埔彩钦Ｇ冶匾模瑢?duì)失敗的反思、重新設(shè)計(jì)與制作的過程，可以更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。

四、 STEM教育中對(duì)學(xué)生與教師的評(píng)價(jià)

完整的課堂不僅要給學(xué)生提供學(xué)習(xí)內(nèi)容，還要有完整的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不僅針對(duì)學(xué)生，還要針對(duì)教師。2017年9月18日，中國(guó)教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心組織召開了《STEM教師能力等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》（以下統(tǒng)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）專家論證會(huì)?！稑?biāo)準(zhǔn)》對(duì)STEM教師需要掌握的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能及實(shí)踐操作等方面提出了具體而實(shí)用的指導(dǎo)意見，作為STEM從業(yè)教師實(shí)施教育教學(xué)行為的指導(dǎo)大綱，能有效促進(jìn)STEM教師隊(duì)伍的專業(yè)化發(fā)展，同時(shí)解決了STEM師資培訓(xùn)缺少框架和依據(jù)的問題，推進(jìn)了STEM教育培訓(xùn)工作的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化。具體標(biāo)準(zhǔn)見表1。

對(duì)學(xué)生的評(píng)測(cè)通常包括形成性評(píng)測(cè)和總結(jié)性評(píng)測(cè)兩個(gè)部分。形成性評(píng)測(cè)的應(yīng)用是一個(gè)連續(xù)的反復(fù)進(jìn)行的過程。評(píng)測(cè)中所獲得的有關(guān)學(xué)生概念和能力的信息，要同時(shí)告知教學(xué)的各個(gè)方面，并能促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。形成性評(píng)測(cè)整合于教學(xué)之中，并且對(duì)所有領(lǐng)域科目都有效。在形成性評(píng)測(cè)中，教師和學(xué)生一起收集和使用實(shí)證，以決定下一步的學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步趨近特定的課程目標(biāo)。對(duì)教師來說，形成性評(píng)測(cè)的要點(diǎn)是要和學(xué)生分享目標(biāo)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)活動(dòng)的目的與收獲;將判斷學(xué)習(xí)活動(dòng)預(yù)期質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，明晰地告訴學(xué)生，以便學(xué)生有效管理自己的時(shí)間和精力?？偨Y(jié)性評(píng)測(cè)結(jié)果除了會(huì)告知學(xué)生自己，還會(huì)告知家長(zhǎng)和其他教師，使他們能夠了解學(xué)生相對(duì)于目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)而言所取得的成績(jī)。

以美國(guó)康涅狄格科學(xué)中心開發(fā)的STEM案例為例，其形成性評(píng)測(cè)量表依照工程過程（engineering process）識(shí)別問題、創(chuàng)建設(shè)計(jì)（藍(lán)圖）、建立模型、檢驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和再設(shè)計(jì)、交流結(jié)果（匯報(bào)）、交流結(jié)果（建議書）的七個(gè)步驟，將學(xué)生在每一步驟中所達(dá)到的水平分為5級(jí)，對(duì)應(yīng)分值為0至4分（見表2）。教師在實(shí)施形成性評(píng)測(cè)過程中，對(duì)照量表中的能力要求為學(xué)生各個(gè)步驟的表現(xiàn)評(píng)分。隨后的總結(jié)性評(píng)測(cè)將在形成性評(píng)測(cè)的基礎(chǔ)上運(yùn)用評(píng)級(jí)單來進(jìn)行（見表3）。

康涅狄格科學(xué)中心的STEM開發(fā)團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，工程過程的形成性評(píng)測(cè)量表是在單元教學(xué)時(shí)評(píng)測(cè)學(xué)生的一種方法，當(dāng)然，也可以在整個(gè)單元的各個(gè)時(shí)期，或者特定的某些調(diào)整中選擇使用其他策略。對(duì)于課程中涉及的小組活動(dòng)，可以收集學(xué)生的工程筆記本來更好地了解他們對(duì)科學(xué)內(nèi)容及工程過程的理解?？偨Y(jié)性評(píng)測(cè)可以在單元結(jié)束時(shí)來評(píng)測(cè)學(xué)生對(duì)工程過程的理解，其中的建議書要求學(xué)生將小組在整個(gè)過程中所做的工作匯總，使用檢驗(yàn)和再設(shè)計(jì)中的證據(jù)撰寫一段文字來論證本組的設(shè)計(jì)是解決既定問題的最好方案。建議書可以通過在單元結(jié)束時(shí)檢查其完整性和使用過程量表來評(píng)價(jià)。由于交流結(jié)果建議書和匯報(bào)都應(yīng)涵蓋過程的所有步驟，所以可用相同的量表進(jìn)行評(píng)價(jià)。

五、STEM課程實(shí)施建議

針對(duì)目前我國(guó)STEM教育中存在的諸多問題，面對(duì)當(dāng)前STEM教育的熱潮，科學(xué)教育工作者當(dāng)然要借鑒國(guó)外STEM教育案例，但不可照搬照抄或簡(jiǎn)單地用科技活動(dòng)充當(dāng)STEM課程，而是要在深入理解STEM教育精髓的基礎(chǔ)上，通過不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐發(fā)展出屬于中國(guó)的本土化STEM課程體系，這將是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的過程。在此提出實(shí)施STEM課程的如下建議。

1.以技術(shù)和工程為問題情境進(jìn)行本土化STEM課程的設(shè)計(jì)

在STEM教育中，學(xué)生的興趣是根本。以技術(shù)和工程設(shè)計(jì)為問題情境，更易激發(fā)學(xué)生興趣，同時(shí)便于結(jié)合與之相關(guān)聯(lián)的物理與工程的基本原理，如力、運(yùn)動(dòng)、能量、電、磁等。通過與科學(xué)教師的討論發(fā)現(xiàn)，STEM課程中所結(jié)合的學(xué)習(xí)內(nèi)容，往往是學(xué)生在其他學(xué)科課程（包括數(shù)學(xué)）中需要學(xué)習(xí)的知識(shí)和原理，融合的STEM課程設(shè)計(jì)有利于打通各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)。在STEM課程中學(xué)生參與設(shè)計(jì)、搭建、測(cè)試、改進(jìn)的過程，從中可以真切地感受到科學(xué)知識(shí)如何被應(yīng)用于解決實(shí)際問題，同時(shí)豐富發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的經(jīng)驗(yàn)。STEM課程要能夠提高學(xué)生解決工程問題的各項(xiàng)綜合能力和素質(zhì)，體現(xiàn)出跨學(xué)科的集成與融合。

2.以大概念的理念為指導(dǎo)，開展基于探究式的科學(xué)教學(xué)

STEM課程實(shí)施過程充分體現(xiàn)了探究式科學(xué)教育的重要性?！疤骄繉W(xué)習(xí)”一詞是由美國(guó)芝加哥大學(xué)教授施瓦布（J.J. Schwab）于 1961年在《作為探究的科學(xué)教學(xué)》（Teaching of Science as Enquiry）報(bào)告中首次提出的。他指出：“如果要學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的方法，那么有什么學(xué)習(xí)比通過積極地投入到探究的過程中去更好呢？”[6]從那時(shí)以來，探究學(xué)習(xí)不僅成為科學(xué)教學(xué)的主流方式，而且成為科學(xué)教育的一個(gè)重要目標(biāo)。自我國(guó)在21世紀(jì)初啟動(dòng)新一輪課程改革以來，探究學(xué)習(xí)便成為最熱門的關(guān)鍵詞之一。韋鈺院士領(lǐng)銜的“做中學(xué)”科學(xué)教育實(shí)踐項(xiàng)目開啟了中國(guó)的探究式科學(xué)教育。2017年1月新頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在描述科學(xué)課的基本理念時(shí)強(qiáng)調(diào)：小學(xué)科學(xué)課程以探究式學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方式。探究式的學(xué)習(xí)和科學(xué)課程有著天然的聯(lián)系，因?yàn)樘骄渴强茖W(xué)家探索和了解自然、獲得科學(xué)知識(shí)的主要方法[7]。以實(shí)證為基礎(chǔ)、運(yùn)用數(shù)量分析和邏輯推理，公開研究結(jié)果，接受質(zhì)疑，不斷更新和深入，正是STEM教育的特點(diǎn)。

3.以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)，關(guān)注對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)測(cè)

STEM教育的根本目標(biāo)在于培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。因此，認(rèn)為STEM的評(píng)測(cè)應(yīng)以產(chǎn)品為依據(jù)的說法是不正確的。評(píng)測(cè)在STEM教育中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。在任何情況下，評(píng)測(cè)的最終目的都應(yīng)該是改進(jìn)學(xué)習(xí)。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的形成性評(píng)測(cè)和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的總結(jié)性評(píng)測(cè)，都應(yīng)服務(wù)于STEM教育的整體目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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