蘇來娣

[摘? ?要]我國香港特區(qū)小學(xué)的STEM教育主要采取以某一學(xué)科主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)和以某一專題引領(lǐng)的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)兩種形式開展。內(nèi)地小學(xué)可借鑒香港特區(qū)小學(xué)STEM教育的經(jīng)驗，開展以數(shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)、綜合實踐為基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科的跨學(xué)科或多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)，同時融入科技和工程知識，逐步建設(shè)促進小學(xué)STEM教育全面發(fā)展的教育體系。

[關(guān)鍵詞]香港;STEM教育;跨學(xué)科;多學(xué)科;小學(xué)

我國香港特別行政區(qū)的教育一直注重與全球經(jīng)濟、科技的發(fā)展同步，以學(xué)生的“全人發(fā)展”和“終身學(xué)習(xí)”為教育目標(biāo)，致力于學(xué)生“九個共通能力”的培養(yǎng)。2015年，香港特區(qū)政府在施政報告中提出推動STEM教育，繼而開始在香港全面通過STEM教育培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、協(xié)作能力和解決問題的能力。

一、香港特區(qū)小學(xué)的STEM教育

香港特區(qū)小學(xué)的課程設(shè)置有中國語文、英國語文、數(shù)學(xué)、常識科、藝術(shù)和體育，其中常識科包括“個人、社會及人文教育”、科學(xué)、科技三個科目。香港特區(qū)小學(xué)并未設(shè)置專門的STEM課程，而是在數(shù)學(xué)和常識科中滲透STEM教育，強調(diào)“以學(xué)生為主體”的教學(xué)模式和“加強課程知識與生活聯(lián)系”“綜合運用知識和技能解決生活問題”的教學(xué)理念。實施STEM教育并不需要每一項教學(xué)活動都包含其所強調(diào)的科學(xué)（Science）、科技（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）等所有元素。所以，香港特區(qū)小學(xué)的STEM學(xué)習(xí)模式主要有兩種，即以某一學(xué)科主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)和以某一專題引領(lǐng)的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)。

1.以某一學(xué)科主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)

這種模式強調(diào)以數(shù)學(xué)、科學(xué)或科技三個科目中的一個科目作為學(xué)習(xí)活動的基礎(chǔ)，綜合其他科目的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，豐富基礎(chǔ)科目的綜合內(nèi)容和技能運用，可以綜合其他科目的一項內(nèi)容或多項內(nèi)容（見圖1）[1]。以數(shù)學(xué)科目為主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)模式的案例如下。

（1）數(shù)學(xué)與電腦編程

學(xué)習(xí)兩位數(shù)乘法時，學(xué)生4人一組，通過micro： bit或者Scratch編程隨機產(chǎn)生4個數(shù)字，解決擲骰子無法隨機產(chǎn)生數(shù)字0～9的問題。學(xué)生將隨機產(chǎn)生的4個數(shù)字進行兩位數(shù)組合與相乘，討論哪種組合所得的積最小、哪種組合所得的積最大，并進行論證[2]。

（2）數(shù)學(xué)與科學(xué)

學(xué)習(xí)四則運算時，融入了科學(xué)中關(guān)于食物與健康的知識，要求計算一日三餐飲食中的鈉含量。課程開始，先引入食物安全中心關(guān)于飲食習(xí)慣的資料，鋪墊學(xué)習(xí)情境;師生討論養(yǎng)成良好飲食習(xí)慣的重要性，認(rèn)識食鹽中的鈉;教師示范如何計算一日三餐的鈉含量，學(xué)生重新安排一日三餐食譜;最后分組討論計算結(jié)果并匯報[3]。

（3）數(shù)學(xué)與科學(xué)、科技

學(xué)習(xí)速度知識時，教師在課前布置了科技作業(yè)——制作一輛橡皮筋動力車。在數(shù)學(xué)課堂上，師生先討論速度與時間、距離之間的關(guān)系;接著，學(xué)生兩人一組討論奔跑和距離不同時比較速度的方法，并使用課前已經(jīng)制作好的橡皮筋動力車進行測試驗證，同時教師提出更多數(shù)學(xué)問題供學(xué)生討論。最后，學(xué)生討論這一過程中的能量轉(zhuǎn)換和如何改善橡皮筋動力車的構(gòu)造[4]。

這種以某一學(xué)科主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)模式比較簡單，可在教師擅長的科目中適當(dāng)融入相應(yīng)的其他學(xué)科知識，教師更容易勝任，并能加強本學(xué)科知識的綜合性，有利于促進學(xué)生綜合運用知識和技能解決生活中的實際問題。

2.以某一專題引領(lǐng)的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)

這種模式需要識別一個真實而具體的問題，并將解決該問題作為一個學(xué)習(xí)專題。學(xué)生在解決這一問題的過程中，需要先探究問題，引用或?qū)W習(xí)不同學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)知識和技能，再綜合應(yīng)用到真實的問題解決中（見圖2）[5]。以下列舉了一些運用這一學(xué)習(xí)模式的案例。

（1）復(fù)康計劃

為了幫助社區(qū)獨居老年人改善身體無力的情況，學(xué)生4人一組負責(zé)為他們制定一個復(fù)康計劃。學(xué)生可以通過家訪等方法調(diào)查了解社區(qū)老人的常見問題;通過對調(diào)查結(jié)果的統(tǒng)計和分析，探討改善獨居老人生活條件的各種思路和方法;選擇可行的解決方案，如設(shè)計一個智能設(shè)備幫助老人控制家中的電器，設(shè)計一個警報系統(tǒng)使老人能夠緊急求助等。最后，學(xué)生需要綜合運用科學(xué)、科技和數(shù)學(xué)知識和技能進行實踐[6]。

（2）制作摩天大廈模型

制作摩天大廈模型是數(shù)學(xué)科和常識科的多學(xué)科綜合課題，含有常識科中手腦并用的科學(xué)探究活動、常用材料的特性和應(yīng)用、依據(jù)“設(shè)計循環(huán)”理念制作產(chǎn)品的相關(guān)知識，以及數(shù)學(xué)科中的探究圓柱、角柱的特性和制作其紙樣，分為預(yù)備、實施和總結(jié)三個階段[7]。

在預(yù)備階段，學(xué)生要識別問題、引入相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容并明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生要思考：人們怎樣建成高樓大廈，通過哪些測試可以知道大廈是穩(wěn)固的（如承載力測試、風(fēng)力測試），并確定目標(biāo)：制作一棟又高又穩(wěn)定、可以通過測試的摩天大廈模型。

在實施階段，學(xué)生要測試不同形狀柱體的承載力和不同材料的強度;繪制摩天大廈草圖，選擇粘合材料，并用砝碼測其承載力。這個過程需要同伴討論和分工合作，記錄遇到的問題和解決方案，最后通過“設(shè)計循環(huán)”改善模型。

總結(jié)階段包括過程小結(jié)、觀摩分享、反思討論三個環(huán)節(jié)。一是學(xué)生要對實施過程進行小結(jié)，分析實施過程中收集的數(shù)據(jù)，如指出選擇制作大廈模型的材料和柱體形狀的依據(jù)，整合資料等。二是小組之間互相觀摩學(xué)習(xí)、分享經(jīng)驗，也可以把模型照片和描述模型的資料上傳到內(nèi)部網(wǎng)指定空間。三是小組進行反思討論，包括在專題學(xué)習(xí)中的收獲、第二次測試后摩天大廈的模型是否有改善及其他小組值得學(xué)習(xí)之處。

（3）課時安排的三種形式

以某一專題引領(lǐng)的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)以多學(xué)科課程整合的形式開展，因此相當(dāng)于新增了一門課程，在課時安排上有三種形式。一是學(xué)科間聯(lián)系。根據(jù)專題研習(xí)需要引用的學(xué)科元素進行課程統(tǒng)一規(guī)劃，在某段時間掌握相關(guān)概念。如第1至9周學(xué)習(xí)與專題相關(guān)的科學(xué)領(lǐng)域的知識，第10周學(xué)習(xí)與專題相關(guān)的數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識，第11至16周學(xué)習(xí)與專題相關(guān)的科技領(lǐng)域的知識，最后兩周或三周運用綜合知識和技能解決問題、匯報展示。二是學(xué)科間協(xié)作。在一段時間內(nèi)同時開展專題研習(xí)所涉及的相關(guān)學(xué)科的概念與技能，通過協(xié)作促進不同學(xué)科知識與技能的融合。如在第1至8周期間，同時通過科學(xué)、科技和數(shù)學(xué)課程，學(xué)習(xí)專題研習(xí)需要掌握的相關(guān)概念，在最后兩周進行綜合實踐、匯報和評估。三是STEM學(xué)習(xí)周。通過設(shè)置專門的STEM學(xué)習(xí)周，用一周的時間進行某一專題的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)和問題的解決，將STEM學(xué)科的學(xué)習(xí)活動綜合成一套整體的學(xué)習(xí)經(jīng)歷[8]。

在小學(xué)階段推動STEM教育的目標(biāo)主要是提升學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣，幫助學(xué)生在科學(xué)、科技和數(shù)學(xué)領(lǐng)域奠定扎實的知識基礎(chǔ)，為初中、高中的STEM教育做好鋪墊。而在以某一專題引領(lǐng)的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅要識別問題、引用相關(guān)領(lǐng)域知識，還要有開拓創(chuàng)新的精神，學(xué)會整合資訊，綜合應(yīng)用知識和技能解決實際問題，因此學(xué)生要面對更大的挑戰(zhàn)。這種學(xué)習(xí)模式綜合性很強，對教師的要求更高，教師不僅要向?qū)W生提出真實且具體的生活問題，還要考慮學(xué)生的能力和知識水平，并使自己具備相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識和技能。為此，有些學(xué)校成立了多學(xué)科綜合的STEM小組，以加強不同學(xué)科之間的協(xié)作，統(tǒng)一規(guī)劃STEM教育。

二、香港特區(qū)推動小學(xué)STEM教育的策略

香港特區(qū)自2001年開始對學(xué)校課程進行改革，改革主題為“學(xué)會學(xué)習(xí)”，倡導(dǎo)將教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的探究式學(xué)習(xí)和電子學(xué)習(xí)，以幫助學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)。在已有改革成就的基礎(chǔ)上，香港進行了持續(xù)性的深化改革，其中推動STEM教育是課程改革的重點。

1.自上而下推動STEM教育的課程改革

香港特區(qū)政府提出推動STEM教育后，香港教育局在對各個學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)、教師進行“更新課程及推動STEM教育”問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，提出了采取整體模式推動STEM教育的六項策略，包括更新科學(xué)、科技和數(shù)學(xué)教育學(xué)習(xí)領(lǐng)域的課程，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)活動，提供學(xué)與教的資源，加強學(xué)校和教師的專業(yè)發(fā)展，加強與社區(qū)支持者的合作，以及進行檢視和分享良好的示例[9]。

一是STEM教育理念下學(xué)科融合的課程內(nèi)容更新。針對STEM教育發(fā)展的要求，香港教育局更新了中小學(xué)科學(xué)、科技和數(shù)學(xué)教育領(lǐng)域的課程。小學(xué)階段著重更新了小學(xué)常識科的課程，補充了“計算思維—編程教育”的內(nèi)容。在2017年的《小學(xué)常識科課程指引》中，增加了大量多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)的范例和學(xué)習(xí)要求，在應(yīng)用STEM教育的跨學(xué)科學(xué)習(xí)中特別標(biāo)注了相應(yīng)的STEM學(xué)習(xí)元素。如計算思維和編程是可以在不同學(xué)習(xí)階段以及不同學(xué)科中使用的問題解決方法，通過新增“計算思維—編程教育”內(nèi)容和相應(yīng)的學(xué)習(xí)活動，為學(xué)生提供獲取和應(yīng)用計算思維和編程技巧的機會[10]。

二是從學(xué)校層面上推動校本STEM課程的發(fā)展。香港教育局從學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)層的培訓(xùn)開始，提升校長和主管課程的中層領(lǐng)導(dǎo)在STEM教育方面的專業(yè)能力，促進學(xué)校STEM教育的開展、評估和檢視。同時，加強對小學(xué)數(shù)學(xué)和常識科教師的STEM技能培訓(xùn)，包括STEM課程規(guī)劃、教學(xué)法、評估和相關(guān)專業(yè)技能的提升等，具體如學(xué)習(xí)立體打印技術(shù)，參加計算機科學(xué)教育工作坊、小學(xué)“計算思維—編程教育”工作坊等。香港教育局鼓勵學(xué)校與學(xué)校之間建立實踐共同體，分享STEM教育實踐經(jīng)驗;同時，加強與STEM相關(guān)專業(yè)機構(gòu)的合作，為學(xué)校提供技術(shù)和資源方面的支持，以幫助學(xué)校順利開展STEM教育。

三是提供全面的學(xué)與教的STEM教育資源。STEM教育的開展，不但要更新課程內(nèi)容和提高教師的STEM專業(yè)技能，同時還需要大量的教學(xué)資源。香港教育局除了為每所學(xué)校提供一筆發(fā)展STEM教育的津貼，還會提供相關(guān)的教學(xué)資源與更新，例如小學(xué)常識科中與STEM相關(guān)的主題資源、以編程為主題的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源、推動STEM教育的電視節(jié)目、STEM教育主題網(wǎng)站等，以及與創(chuàng)客活動相關(guān)的硬件設(shè)備使用課程，如3D打印設(shè)備、微控制器、激光切割技術(shù)等課程。

2.全社會參與和支持STEM教育的發(fā)展

香港教育局與不同政府機構(gòu)、相關(guān)STEM專業(yè)團體加強聯(lián)系和合作，通過共同推動不同計劃實現(xiàn)社會對STEM教育發(fā)展的支持和參與，其中也包括加強與家長組織的聯(lián)系。例如，通過“創(chuàng)新科技嘉年華”博覽會，既可以得到相關(guān)STEM專業(yè)團體的支持和參與，也可以向家長和學(xué)生科普STEM知識;香港各大學(xué)舉辦的STEM活動日，也加強了大學(xué)與中小學(xué)STEM教育的聯(lián)系。

三、香港特區(qū)小學(xué)STEM教育的啟示

我國內(nèi)地的小學(xué)課程設(shè)置比較細致，除了語文、英語、數(shù)學(xué)、藝術(shù)（美術(shù)和音樂）、體育外（與香港特區(qū)小學(xué)的科目一一對應(yīng)），還設(shè)置了道德與法制、科學(xué)、信息技術(shù)、綜合實踐、書法等科目。從我國香港特區(qū)小學(xué)常識科的課程內(nèi)容來看，更像是內(nèi)地小學(xué)科目中道德與法制、科學(xué)、信息技術(shù)和綜合實踐科目的綜合，但內(nèi)地小學(xué)課程中與科技和工程技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容不足。內(nèi)地小學(xué)可在以下方面借鑒香港特區(qū)小學(xué)STEM教育的經(jīng)驗。

1.從基于STEM教育理念的跨學(xué)科或多學(xué)科融合教學(xué)開始

可以嘗試在STEM教育理念指引下，通過數(shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)、綜合實踐科目開展教學(xué)活動，并融入相應(yīng)的科技、工程技術(shù)的內(nèi)容。

一是開展以某一學(xué)科主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)?？梢詫?shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)、綜合實踐等作為開展STEM教育的基礎(chǔ)學(xué)科，使用以基礎(chǔ)學(xué)科為主導(dǎo)的跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)模式開展STEM教育。依據(jù)基礎(chǔ)學(xué)科的內(nèi)容聯(lián)系生活實際，引入STEM相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容，逐步融入科技、工程技術(shù)的知識，使用以學(xué)生為中心的探究式學(xué)習(xí)，提高學(xué)生動手、動腦的實踐技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識和技能解決實際問題的能力。

二是從學(xué)校層面推動以某一專題引領(lǐng)的多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)。內(nèi)地小學(xué)的學(xué)科比較多，但通常一名教師也會兼任兩三個學(xué)科的教學(xué)。可以利用課程和教師的特點，成立學(xué)校STEM教育小組，在教師兼任的多學(xué)科教學(xué)中，設(shè)計多學(xué)科綜合學(xué)習(xí)。教師應(yīng)根據(jù)現(xiàn)代科技的發(fā)展，結(jié)合工程技術(shù)知識，選擇真實而具體的生活問題情境，根據(jù)要解決的問題設(shè)計專題，通過專題引領(lǐng)任教學(xué)科和STEM相關(guān)學(xué)科內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這樣，就需要在學(xué)期初規(guī)劃好專題研習(xí)的課程內(nèi)容和教學(xué)安排。

2.提高學(xué)科教師的STEM專業(yè)知識與技能和教學(xué)能力

學(xué)校STEM教育的發(fā)展，需要具有STEM素養(yǎng)的教師。在教學(xué)上，不僅要轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，還要提升學(xué)科教師的STEM專業(yè)知識和相關(guān)技能。全球科技發(fā)展迅速，學(xué)科教師的知識也要不斷更新，保持與現(xiàn)代信息技術(shù)、科技和科學(xué)知識同步。

一是補充科技和工程方面的知識。香港特區(qū)小學(xué)的常識科有6大學(xué)習(xí)內(nèi)容：健康與生活，人與環(huán)境，日常生活中的科學(xué)與科技，社會與公民，國民身份認(rèn)同與中華文化，了解世界與認(rèn)識資訊年代。其中，“日常生活中的科學(xué)與科技”包含了培養(yǎng)學(xué)生手腦并用解決實際問題的重要內(nèi)容，這是我國內(nèi)地小學(xué)課程中較缺乏的。教師可參考香港教育局2017年版的《小學(xué)常識科課程指引》中有關(guān)科技方面的學(xué)習(xí)要求，提高自身對物品材料的認(rèn)識和制作技能，掌握科學(xué)探究的一般方法和工程設(shè)計的一般流程。教師應(yīng)及時補充科技和工程方面的知識，緊跟時代的發(fā)展，才能更好地開展STEM教育。

二是更新信息技術(shù)和創(chuàng)客方面的知識?，F(xiàn)代信息技術(shù)日新月異，計算思維和編程教育是信息技術(shù)學(xué)科發(fā)展的重要內(nèi)容。計算思維不僅體現(xiàn)為使用計算機進行運算和處理問題的能力，還體現(xiàn)于日常生活的方方面面。如兒童日常游戲中蘊含的指令、次序、規(guī)則和勝負條件等，都包含著計算思維的基本概念。在編程教育方面，教師不僅要學(xué)習(xí)編程技能，同時要有運用編程解決生活中實際問題的意識和相應(yīng)的綜合課程設(shè)計能力。創(chuàng)客教育主要通過信息技術(shù)學(xué)科開展，也是STEM教育的發(fā)展方向之一。教師要及時更新信息技術(shù)的專業(yè)知識、必要技能以及觀念，在根據(jù)學(xué)生年齡特征開展信息技術(shù)教育時，教學(xué)重點并不只是讓學(xué)生掌握編程技能，更重要的是通過課堂實踐幫助學(xué)生建立解決難題的信心，形成解決實際問題的工程思維。

三是掌握以學(xué)生為中心的探究式教學(xué)法。以學(xué)生為中心的探究式學(xué)習(xí)是推動STEM教育發(fā)展的重要教學(xué)模式。以學(xué)生為中心，就要了解學(xué)生的實際生活經(jīng)驗和學(xué)習(xí)興趣，從學(xué)生的需要入手選擇恰當(dāng)?shù)膯栴}，注重課程內(nèi)容與學(xué)生實際生活的聯(lián)系，增加學(xué)生的活動探究時間，著重發(fā)展學(xué)生的同伴合作能力和應(yīng)用知識技能解決問題的能力。教師可以在自己擅長的學(xué)科教學(xué)中進行教學(xué)實踐，有意識地提高課堂中學(xué)生自主學(xué)習(xí)和同伴合作或討論的時間，加強學(xué)科內(nèi)容與學(xué)生實際生活的聯(lián)系和應(yīng)用，逐步掌握以學(xué)生為中心的探究式教學(xué)法。

3.建設(shè)小學(xué)STEM教育學(xué)與教全面發(fā)展的教育體系

STEM教育是推動教學(xué)深化改革的重要抓手。全面建設(shè)小學(xué)STEM教育系統(tǒng)，可以從課程改革和課程內(nèi)容更新入手。例如，可以將道德與法制、綜合與實踐兩門學(xué)科合并，增加一門科技與工程學(xué)科;或者設(shè)置專門的STEM課程，將道德與法治、綜合與實踐、科學(xué)、科技和工程學(xué)科作為其內(nèi)容的五大范疇。同時，建立小學(xué)STEM教育發(fā)展體系，提供相應(yīng)的學(xué)與教配套教學(xué)資源和教學(xué)范例，促進學(xué)校和教師STEM教育的專業(yè)發(fā)展。

在《義務(wù)教學(xué)小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，我國首次將STEM教育列入課程標(biāo)準(zhǔn)。2018年5月，中國教育科學(xué)研究院發(fā)布《中國STEM教師能力等級標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，明確了對STEM教師的能力要求。培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才已成為我國教育發(fā)展的共識，我國香港特區(qū)小學(xué)開展STEM教育的經(jīng)驗值得借鑒。

參考文獻

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（責(zé)任編輯? ?郭向和）