李君玉

STEM教育在初中科学课程教学中的价值探索

李君玉

一、研究背景

教育的首要功能是促进个体的发展，其次是影响社会人才体系的变化，为经济的持续稳定发展提供良好的背景；提高受教育者的潜在劳动能力；形成适应现代经济生活的观念态度和行为方式。任何一种教育的改革，都是社会需求的产物，都是在一定的社会背景下推动的。21世纪以来，经济全球化、信息全球化已势不可挡，国际综合竞争力越发激烈，这使参与其中的每个国家都产生危机感，特别是美国这样一个世界头号强国，面临欧、日、东亚等力量的竞争，想独占鳌头已经力不从心，因此，保持在国际竞争中的核心竞争力成为其重要的国家战略。针对美国国际竞争力下降以及美国学生在国际数学、科学中的表现情况，20世纪80年代美国国家科学委员会首次提出STEM教育战略，在之后的发展中，国家科学委员会、美国教育部、美国科学促进会、国家科学院以及许多其他组织都纷纷参与了进来，一起推动STEM教育的前进。STEM教育在美国不仅仅是一个简单的学科或学科层面的教育模式，而是美国备受重视的一种教育发展战略。

美国的课改对中国现阶段的新课改具有很强的借鉴意义。我国不断加大了对科学、数学学科的重视，基础教育阶段的信息技术教育也提升了其在学科中的比重，部分省市已经将其加入到高考范围。但是唯一不足的是工程教育还没有出现在中小学的教育教学中。

二、美国STEM教育研究

美国政府认为，美国未来经济的发展，主要取决于如何为各类人员拓宽在STEM领域工作的渠道，并提高他们的素质。为此，美国必须实施长期的STEM教育战略，以引领和带动教育的整体发展，促进经济的繁荣和社会的进步。STEM是由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科合并起来的一种学科。这是四个彼此独立更彼此关联的领域，在现代科技竞争中具有主导和引领作用。STEM教育的提出离不开系统论的审视，其在教育中的实践呈现了与后现代课程观的密切联系，具体表现于综合性、开放与动态性、回归性、实践性、多样性。

科学、技术、工程和数学教育经常被称为META-DISCIPLINE，翻译为“后设学科”，即该学科的建立是基于与其他学科的融合然后形成一个新的整体。这门跨领域的学科将原本分散的学科形成一个整体，叫作STEM(ORRISON,2006)。这四门学科分别代表四种素养，分别是：

1.科学素养（Scientific Literacy）是一种运用科学知识和过程，理解自然界并参与影响自然界的相关决策能力，主要包括三大领域：生命与卫生科学、地球与环境科学、技术科学。

2.技术素养（Technological Literacy）是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如何使用技术，了解技术的发展过程，具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力。技术是对自然环境的革新与改造以满足人们的现实需要(ACT，INC.，2006)。

3.工程素养（Engineering Literacy）是指对技术的工程设计与开发过程的理解。工程课程是基于项目，整合了多门学科的知识，使得难以理解的概念与学生生活密切相关，激发学生解决问题的兴趣。工程设计是把科学与数学原理系统地、创造性地用于实践的结果。

4.数学素养（Mathematical Literacy）指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。

综上所述，STEM素养并不是将科学素养、技术素养、工程素养和数学素养进行交叉组合，而是把学习者头脑里的知识与解决问题的过程转化成为一个不断探究发现新事物的过程。

三、初中科学课程标准解读

“义务教育初中科学课程标准2011版解读”指出，初中科学课程是以对科学本质的认识为基础、以提高学生科学素养为宗旨的综合课程。初中科学课程是以提高学生科学素养为宗旨的课程，是体现科学本质的课程，是一门综合性的科学课程。科学课程的核心理念是提高每一个学生的科学素养，那么必须做到：面向全体学生、立足学生发展、引导学生逐步认识科学的本质、体现科学研究的精神、反应当代科学成果。从浙江省和上海市实施的情况来看，科学课程体现的价值有：切合初中教学的实际，为多数教师所接受；有利于培养学生正确的人口观、生态观、环境观、能源观和资源观，建立可持续发展的意识；有利于提高学生的科学素养；有利于创新精神的培养；有利于培养学生的人文素养，特别是科学精神和科学态度；有利于优秀文化的继承；有利于减轻学生过重的课业负担。

关于课程目标的六条基本理念，第一条是“保持对自然现象的好奇心和求知欲，养成与自然界和谐相处的生活态度”。第二条是对科学知识、技能、方法和相关能力的基本要求，要求学生“了解或理解基本的科学知识，学会或掌握一定的基本方法和技能，能用所学的知识解决一些常见的自然现象，用方法和技能解决有关的实际问题”。第三条是对科学探究的要求。第四条是对思维习惯和意识的要求。第五条是要求学生“了解科学、技术、社会、环境之间的关系，深化对科学的认识，关心科技进展，关注有关的社会热点问题，初步形成可持续发展的观念。第六条是初步形成对自然界的整体认识和科学的世界观。

四、STEM教育对我国初中科学教学的启示

中国现在也处于课程改革的浪潮中，对于科学、数学的重视力度也在加大，基础教育阶段的技术教育主要是信息技术，工程教育几乎空白。美国一直以来是中国教育改革学习的对象之一，今天的美国教育改革的内容和方向很有可能便是中国未来教育改革的重点，因此对美国课程改革关注的焦点——STEM教育做一个全面的论述，相信对个人学术水平有很大的提高，而且还会对我国基础教育阶段STEM教育的发展具有一定的参考价值。

1.我国现在正在实施全面课程改革，中小学加强了数学和科学教育，我国中小学生数学成绩在世界上也排列在了前位，科学、工程和技术教育也取得了迅猛的发展。但是中国的教育底子薄，即使现在迅猛发展，在世界排名也是相对靠后的。因此在美国轰轰烈烈进行STEM教育改革时，其组织结构、财政投入、课程整合等都可以成为我们学习的榜样，从而提高中国经济和教育的竞争力，也为中国下一步的发展提供后备力量。

2.STEM教育既是美国现在改革的重点，同时也是国际教育改革的方向。中国虽然没有大范围使用STEM这个名词，但是对理工科的发展却是非常重视的。中国的技术和工程教育在基础教育阶段的发展还远远不足。因此对美国STEM教育做一个梳理是必要的，它对于了解美国教育发展动向以及中国课程改革具有一定的参考价值。

3.我国对于美国STEM教育的研究寥寥无几，系统地梳理其发展脉络和现状的研究更是没有，甚至很少有学者知道STEM这个名词。所以将其进行梳理并介绍到中国具有一定的理论价值。

在STEM教育中一个典型的特点就是在杂乱无章的学习环境中充分发挥学生的设计能力和问题解决能力。而这种能力恰恰是我国中小学教育中十分缺乏的东西，也是我们一直以来在素质教育中可望达成的内容，由此可见美国STEM教育经验在初中科学新课改的实施中具有一定的价值意义，为一线教师和学科专家提供了丰富的教学经验。

（作者单位：浙江省金华市第四中学，浙江金华321000）

责任编辑：陈兴安