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大家都知道,STEM 是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称。
但是你知道吗?STEM教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单迭加,而是要融合各学科的知识,把学到的科学、数学和其他知识应用到生活中去,以更好地培养创新精神与实践能力。
STEM 教育(STEM Education)源于美国。美国科学教育学者最早于20世纪50年代提出科学素养概念,也得到其他国家科学教育学者的认可。该理念认为,我们正处在一个科学和技术占领主导地位的世界里,这是一个提升国家综合实力的关键因素。这与20世纪前半叶科学的迅猛发展是分不开的:科学技术和工程的发展给公众的生活带来翻天覆地的变化,堪称社会发展进步的重要动力。
美国不断加强开展 STEM 教育
小布什两届任期内,STEM 作为新概念不断出现在美国各种改革政策和项目,甚至法律中。2007年10月,美国国家科学委员会发布报告《国家行动计划:应对美国科学、技术、工程和数学教育系统的紧急需要》,提醒美国时刻不忘加强开展 STEM 教育。
奥巴马总统执政之后,对 STEM 教育的重视更提升到新的层次。上任之初,他便将增加财政投入支持 STEM 教育写进《美国振兴及投资法案》并颁布。第一任期内,他实施「竞争卓越计划」、「为创新而教计划」以及「新科技教育十年计划」等。
2014年,白宫和美国教育部提出 STEM 国家人才培育策略,并针对中小学 STEM 教育,切实提出各州在创新网络合作、培训老师、建立专家教师团、资助重点学校和增加科研投入方面的具体措施。
值得注意的是,美国 STEM 教育的推广,不是在政府指导下单纯依靠学校推动,而是动员了全社会,特别是企业界的力量。
在美国,盖茨基金会和纽约卡内基公司支持100多位企业 CEO 创建「变革方程」公益机构。他们通过利用资金、资源和影响力:
促进STEM 公益教育事业;
激励青少年学习 STEM;
推动基于STEM 的教育改革。
那么,STEM教育有什么特征?
STEM 教育中,四门学科的教学必须紧密相连,以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能,并灵活应用解决真实世界的问题。STEM 教育具备新的核心特征:跨学科、趣味、体验、情境、协作、设计、艺术、实证和技术增强等。
◤(一)跨学科
知识按学科进行划分,并不反映我们生活世界的真像和趣味。因此,分科教学(如物理、化学)在科学、技术和工程高度发达的今天,已出现很大的问题。针对这问题,理工科教育出现了取消分科、进行整合教育的趋势。这种跨学科处理是 STEM 教育最重要的核心特征。
◤(二)趣味
STEM 教育在实施过程中要把多学科知识融于有趣、有挑战、与生活相关的问题中。问题和活动的设计要能激发学习者内在的学习动机,问题的解决要能让学生有成就感。
◤(三)体验
STEM 教育不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识,更强调学生动手、动脑参与学习过程。STEM 提供了学生动手做的学习体验,学生应用所学的数学和科学知识发现、并合作解决现实世界问题。
◤(四)情境
STEM 不是教授学生孤立、抽象的学科知识,而强调把知识还原于丰富的生活,结合生活中有趣、有挑战的问题,通过学生解决问题来完成教学。
教师在设计 STEM 教育项目问题时,一方面要基于真实的生活情景,另一方面又要蕴含结构化知识。这样,学生在解决问题的过程中,不仅能获得知识,还能获得在情境中理解知识,以及迁移运用的能力。
◤(五)协作
STEM 教育重视协作,强调在群体协同中相互帮助、相互启发,进行群体性知识建构。STEM教育中的问题往往是真实的,真实任务的完成离不开其他同学、教师或专家的合作。
◤(六)设计
STEM 教育要求学习产出环节包含设计作品,这是获得成就感、维持和激发学习动机、保持学习好奇心的重要途径。设计过程中,学生学习知识、锻炼能力、提高 STEM 素养,因此强调设计是 STEM 教育的又一核心特征。
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