顧容 張東

摘 要 STEM教育在K-12年級中的開展已較為廣泛，中等職業(yè)學校作為我國高中教育階段的重要組成部分，研究STEM教育在中等職業(yè)學校的開展，構(gòu)建中職STEM教學模式意義重大。在明確指出STEM教學模式內(nèi)涵的前提下，以5E教學模式為基礎(chǔ)，結(jié)合工程設(shè)計流程，構(gòu)建出中等職業(yè)學校的STEM教學模式，以期為未來STEM教育的研究發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞 中等職業(yè)學校;STEM;教學模式

中圖分類號 G712 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219（2019）02-0044-04

STEM教育，是一種由科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四門學科知識融合集成的教育模式?？鐚W科和整合性是其教育理論和教學方法的兩大基本屬性。STEM教育在培養(yǎng)復合技能型人才的同時，自身也在不斷延伸和發(fā)展。我國對于STEM教育的開展也極為重視，國務院辦公廳印發(fā)的《全民科學素質(zhì)行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）》明確指出，要完善基礎(chǔ)教育階段的科技教育，增強中小學生的創(chuàng)新意識、學習能力和實踐能力[1]。在此背景下，STEM教育在我國得到大力推廣和發(fā)展，包括中職學校在內(nèi)的不同層次類型的學校都在不斷摸索符合自身發(fā)展特色的STEM教學模式。

一、為何要在中等職業(yè)學校開展STEM教育

（一）中等職業(yè)學校開展STEM教育的必要性

1.中職學生擺脫自身學習困境的現(xiàn)實需要

在我國現(xiàn)行教育體制下，中等職業(yè)學校生源大多文化基礎(chǔ)知識薄弱，自主學習能力不強，但其思維活躍，動手能力強。STEM教育注重培養(yǎng)學生學習興趣，采用項目教學，強調(diào)以學生為中心，促進學生主動參與項目進展的各個環(huán)節(jié)，在探究式、小組式的教學過程中，培養(yǎng)學生自信心及自主學習、合作學習的能力，養(yǎng)成良好的學習行為習慣。STEM教育能夠彌補中等職業(yè)學校學生自身學習特點的缺陷，有助其擺脫自身學習的困境。

2.中職教師提高自身職業(yè)教學能力的真實訴求

在中職課堂的實際教學活動中，如何吸引學生的注意力，提高學生課堂學習的參與度，使學生真正融入課堂是擺在所有中職教師面前的難題。傳統(tǒng)的授課方法、教育理念已難以獲得學生的認可，中職教師教學能力的提升與變革迫在眉睫。STEM教育對教師教學能力的要求：基于項目（PBL）的教學、探究式教學等不同教學方法的掌握;實操教學中跨學科知識的整合與運用;有效教學模式的開發(fā)和運用，保證課堂充滿生機與活力;多元評價機制的運用，綜合評價學生表現(xiàn)。這些教師職業(yè)能力的提升是一線中職教師內(nèi)心的真實訴求。

3.STEM教育貫通K-12年級教育本質(zhì)的理論體現(xiàn)

STEM教育的本質(zhì)是貫通K-12年級的一體化教育機制，是不斷發(fā)展和延伸的，在大學中亦可以開展。我國高中階段教育由普通高中教育和中等職業(yè)教育兩部分組成。中等職業(yè)學校指普通中等專業(yè)學校（簡稱“中?！保⒓脊W校（簡稱“技?！保?、職業(yè)高中（簡稱“職高”）等招收初中畢業(yè)生、實施中等層次職業(yè)教育的全日制職業(yè)教育實體。中等職業(yè)教育作為高中階段教育的一部分，應該在STEM教育的覆蓋范圍內(nèi)，這是STEM教育自身發(fā)展貫通整個教育體系不可缺少的一部分。2016年教育部在《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確提出，有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學科學習（STEAM 教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應用。

（二）中等職業(yè)學校開展STEM教育的可行性

1.教育理念的共享性

中等職業(yè)學校教育是我國高中階段教育的重要組成部分，如素質(zhì)教育、建構(gòu)主義學習理論、做中學等這些教育理念的運用與落實在普通高中和中等職業(yè)學校中并無差別，這些教育理念的追求是一致的，即教育的本質(zhì)是為了學生全面的、更好的發(fā)展。教育理念的共享為STEM教育在中等職業(yè)學校中的開展奠定了基礎(chǔ)。

2.教育目標的互通性

中等職業(yè)學校的教育目標之一是培養(yǎng)學生的工匠精神，STEM教育的教育目標在于培養(yǎng)學生的STEM素養(yǎng)[2]。二者的教育目標都強調(diào)創(chuàng)新、協(xié)作等能力或精神的培養(yǎng)[3][4]。STEM素養(yǎng)的內(nèi)涵與工匠精神互通，教育目標的互通是中等職業(yè)學校開展STEM教育的前提。

3.教學程序的相融性

中等職業(yè)學校教學不僅包含理論知識的講授，還有比重較大的實操訓練課程，因此工程實踐教學的方法在教學程序中的運用就較為凸顯。而工程問題的解決程序本身就是STEM教學程序必不可少的一部分，即確定問題—制定方案—分析方案—優(yōu)化解決—交流反饋。教學程序的相融性是中等職業(yè)學校開展STEM教育的核心。

4.教學方法的同源性

中等職業(yè)學校的教學方法除常規(guī)講授法外，還包括項目式教學、探究式教學、小組教學等，這些教學方法也要運用在STEM教育中，甚至所有STEM教學案例的開展都需要進行基于項目的教學。二者在教學方法上的同源性，為中等職業(yè)學校順利開展STEM教育提供了保障。

5.教學評價的一致性

在中等職業(yè)學校開展STEM教育，其教學評價按照功能可分為診斷性評價、形成性評價和終結(jié)性評價，依據(jù)評價標準的不同可分為常模參照評價和標準參照評價，而評價的表達則分為定性評價和定量評價。教學評價的一致性是其教育開展的關(guān)鍵。

二、STEM教學模式的內(nèi)涵

教學模式是在一定教學理論或教學思想的指導下，在實踐中形成的相對穩(wěn)定的教學活動的結(jié)構(gòu)和方式[5]。通常包括理論依據(jù)、教學目標、操作程序、實現(xiàn)條件、教學評價五大因素，各因素之間有規(guī)律的聯(lián)系就是教學模式的結(jié)構(gòu)。教學模式是教學理論的具體化，是教學經(jīng)驗的系統(tǒng)概括。在教育實踐中，教學模式與課程性質(zhì)、學生學習方式密切相關(guān)。不同類型、不同性質(zhì)的課程在一定程度上決定了教師應該采用何種教學模式，而教師采用的教學模式不同，學生的學習方式也會有所差異。對比傳統(tǒng)課堂教學與STEM課堂教學，分別從課堂中心、導入方式、組織方式等十個維度進行比較，STEM課堂教學的優(yōu)勢體現(xiàn)得更為明顯。具體見表1。

基于以上兩種課堂的對比，可以看出STEM教學模式與傳統(tǒng)教學模式相比主要有以下三點不同：STEM教育理論的指導;學生是教學活動的主體，教師只是起著組織者、協(xié)助者的作用;基于項目（PBL）的教學方法。再結(jié)合對一般教學模式的理解，本文總結(jié)出STEM教學模式的含義：在STEM教育理念（素質(zhì)教育、做中學理論、工程學思想、建構(gòu)主義學習理論等）的指導下，以學生為中心，重視問題的情境性，在基于項目的學習中通過小組協(xié)作探究來解決問題，以追求STEM素養(yǎng)為目標，通過設(shè)計穩(wěn)定的STEM課堂教學活動程序，滿足以相應的輔助條件，并最終完成對學生的綜合化評價的一種教學模式。

三、中等職業(yè)學校STEM教學模式的構(gòu)建

5E教學模式由美國的生物學課程研究會（Biological Sciences Curriculum Study，BSCS）在Atkin-Karplus學習環(huán)的基礎(chǔ)上提出，包含參與（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、精致（Elaborate）和評價（Evaluate）五個環(huán)節(jié)[6]。該模式以培養(yǎng)學生科學探究能力與工程實踐能力為目標，緊緊抓住中等職業(yè)學校教學培養(yǎng)的目標重點，并通過創(chuàng)設(shè)情境、支架式指導、補充修正、細致引導、分享總結(jié)的教學流程來促進學生新知識概念的構(gòu)建、產(chǎn)生、遷移和理解。5E教學模式的各個環(huán)節(jié)與STEM教學模式的內(nèi)涵相符，其基于項目或問題導向的教學方法與STEM教學模式的要求一致，并且5E教學模式與STEM教育理念在科學工程實踐能力上的追求是一致的[7]。因此本文選擇5E教學模式作為中等職業(yè)學校STEM教學模式的構(gòu)建基礎(chǔ)。

（一）5E教學模式的基礎(chǔ)

5E教學模式中的參與是學生對于STEM情景的初體驗，旨在激發(fā)學生學習興趣和探究意識，教師通過組織頭腦風暴、實地考察等活動來進行該環(huán)節(jié)的教學，以此來引起新的知識概念。探究是5E教學模式的核心環(huán)節(jié)，需要學生勇于提出質(zhì)疑，并通過自主、合作等方式的參與建立事物之間的聯(lián)系，此環(huán)節(jié)注重培養(yǎng)學生的高階思維能力，通過“支架式”的教學支持促進其知識經(jīng)驗的建構(gòu)。解釋即揭示探究的意義，教師通過播放視頻、多媒體演示等方式對學生的方案進行補充說明，使其生成STEM新概念，旨在培養(yǎng)學生的跨學科素養(yǎng)、問題解決能力和創(chuàng)新能力。精致是對STEM新概念的遷移運用，教師通過引導學生參與討論、思考，促進學生內(nèi)化形成的STEM新概念不斷精致化的過程。評價是貫穿于整個教學活動中的，STEM教學評價是動態(tài)的多元綜合評價，包括教師評價、學生自評與互評，其中學生的科學精神、創(chuàng)新能力和合作能力應是重點關(guān)注的評價維度。5E教學模式的運用是中等職業(yè)學校STEM教學模式構(gòu)建的基礎(chǔ)。

（二）工程設(shè)計流程的考量

工程（Engineering）是STEM教育四門學科的組成之一，運用工程學思想指導開展STEM教育，借鑒工程設(shè)計流程來構(gòu)建STEM教學模式意義重大。工程設(shè)計的流程一般包含七個步驟：識別問題和制約因素、調(diào)查研究、形成概念、分析觀點、建立模型、測試和優(yōu)化、溝通和反思[8]。需要明確的是工程設(shè)計的過程本質(zhì)是迭代性的，在明確最終設(shè)計方案之前，需在不同步驟之前進行轉(zhuǎn)換，而并非線性的工作。

（三）STEM教學模式構(gòu)建

本研究以5E教學模型為基礎(chǔ)，結(jié)合工程設(shè)計流程，設(shè)計出中等職業(yè)學校的STEM教學模式。

STEM教學模式主要包含STEM的教學目標、教學程序、輔助條件、師生活動、評價方式五大要素。STEM教育以培養(yǎng)STEM素養(yǎng)為教學目標，整個教學過程分為四個階段（參與、探究、實踐、評價）、八個環(huán)節(jié)（情景引入、識別問題、協(xié)作探究、方案制定、設(shè)計建造、測試改進、分享交流、總結(jié)強化）。其中識別問題、協(xié)作探究、方案制定三個環(huán)節(jié)構(gòu)成探究階段，這一階段學生通過自主學習、合作探究，在教師支架式教學的指導下養(yǎng)成創(chuàng)新思維和意識，完成STEM新概念的構(gòu)建。設(shè)計建造、測試改進兩個環(huán)節(jié)組成實踐階段，這一階段學生通過對跨學科知識的理解和遷移，來展示項目的結(jié)果或問題的答案，通過教師的引導和補充修正促使學生完成對知識的遷移，以培養(yǎng)學生自主思考、合作探究的綜合能力。在測試改進這一環(huán)節(jié)中，學生難免會產(chǎn)生對于原始問題或概念的新思考、新問題，這些問題的解決將回到識別問題的循環(huán)當中，實現(xiàn)對這些新問題的處理加工。分享交流、總結(jié)強化是評價階段的組成環(huán)節(jié)，通過教師評價、學生自評、同伴互評的途徑，運用多元綜合評價的方式將評價活動貫穿于整個教學活動的始終。在每個教學階段中，教師都有相應的教學任務，并根據(jù)不同教學階段的特點提供相應的輔助條件，如教學設(shè)備和資源等，以保證各個教學環(huán)節(jié)的順利進行。教學評價貫穿于整個教學活動的始終，多元綜合評價模式的運用保證學生學習活動評價的科學性和全面性。以上各個要素之間相互影響、協(xié)同運作，共同促進學生STEM素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升。

四、結(jié)語

STEM教學模式，其本質(zhì)是由STEM教學目標、教學程序、相應的教學輔助條件和多元綜合的教學評價依照建構(gòu)主義學習理論、素質(zhì)教育、工程學思想等理論基礎(chǔ)所組成的一個動態(tài)開放的系統(tǒng)。雖然STEM教學模式已經(jīng)形成，其基本結(jié)構(gòu)也保持相對穩(wěn)定，但這并不意味著該教學模式就從此一成不變。STEM教學模式總是會隨著教學實踐、觀念和理論的發(fā)展變化而不斷得到豐富、創(chuàng)新和發(fā)展。在具體的教學實踐運用中，教師必須充分考慮到學科特點、教學內(nèi)容、現(xiàn)有教學條件和師生具體情況，進行細致的方法上的調(diào)整，以體現(xiàn)對學科特點的主動適應。

參 考 文 獻

[1]國務院辦公廳.全民科學素質(zhì)行動計劃綱要實施方案（2016-2020年）[EB/OL].[2018-10-26].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2016-03/14/content-5053247.htm.

[2]中國教育科學研究院.中國STEM教育白皮書[R].2017-06-20.

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