唐棣 陈凌 冯正午

摘要：将STEM理念与我国教育现状相结合，与高中实验教学实际相融合，在中学创建创新教育课堂，基于STEM教育理念提升学生的核心素养，为社会培养新一代创新型人才。

关键词：STEM教育;数字化实验;课堂教学;融合研究

一、研究背景

STEM教育理念催生出的教学新模式在近年来取得一些发展，为我国教育改革提供了很多启示。STEM教育代表着一种将科学、技术、工程、数学4门学科跨界进行融合的一种新型综合学科教育理念。近两年在我国教育界STEM教育受到了越来越多的关注。因此，将该模式与我国教育现状相结合，与高中实验教学实际相结合，在中小学创建创新教育课堂，基于创客教育理念提升学生的核心素养，为社会培养新一代创新型人才。

高中新课程改革多年来，实验教学受到了前所未有的重视。但实际的现状是实验教学仍然深陷低效的困境，实验的实践意义依然处于缺位的状态。现阶段在大多数的地区中学高中实验变成单纯的体验、重复，失去实验探究本应具备的价值与意义。硬件条件不够的地区实验课程的开设更是处于真空状态。究其原因，除了学校处于考试教育的压力之下，也存在着教育理念转变的“瞻前顾后”。新时期，国家教育大环境政策逐步走向“学生核心素养培育”，高考也强调“能力立意”，越来越多的教师也开始重视实验教学。随着信息技术的发展，基于STEM理念的实验已经进入到中学的教与学。重构高中实验教学的模式与手段，让数字化实验研究更多地进入到中学课堂，让学生不再只是单纯重复教材中的实验，让学生利用信息化手段，数字化设备自由地创造性地完成一些问题解决项目，让STEM理念指导教师的实验教学，势必可以让高中实验教学更好地服务于学校教育的目标，实现教育资源配置最优化，让核心素养培养真实落地。

二、有机整合资源，创新“三维两课一体”模式

在认真学习STEM理论和核心素养发展理论等基础之上，从教育教学一线入手，借鉴国内外已有的教学模式进行针对性、适应性的改良，参考发达地区STEM课程的教学策略、教学实施，构建高中实验教学特色模式，提升实验室在教育教学中的价值与意义。一是“三维阵地”，把实验室平台资源充分整合，从师生方便使用的角度，打造成学校基于数字化实验的课堂教学阵地、基于数字化实验的教师科研阵地、基于数字化实验的学生素质拓展阵地。二是“两课”课程与课题为抓手，用项目化的实验课程，项目化的课题研究来提高实验室的使用效率，探索STEM理念如何与高中实验教学进行深度融合，促进学生核心素养发展。三是“一体化发展”，数字化实验研究项目，依托学校实验室，将学校不同的教研团队整合在一起，跨学科交流融合，跨学科实施教学，充分发挥STEM课程优势，让学生的能力一体化发展，让教师团队建设一体化推进，让教育教学活动一体化深入，通过校本课程实施，全面提升学校教育教学质量。

三、研究创新点

从现有的文献资料分析，目前我国中学STEM教育研究更多停留在纸面上，有条件开展实践的学校不是很多，对于STEM教育更多是进行一些初步的尝试，开展STEM教育与实验教学融合的学校也极少，尚未完全建立校本课程体系。学校推进STEM教育是一个很好的鼓励创造，提升学生创新能力的平台，提供创客空间，传授造物技能，给学生各种机会。这样的STEM教育显然是在推行素质教育，培养能力、发展个性，促成学生核心素养的发展。

依托校本课程开发，重塑实验室的功能价值，改变以往单一的使用模式。基于氧气浓度传感器研究“氧立得”（化学与生物、技术等学科融合）、基于数学图形计算器研究线性回归（数学与科学融合）、基于创客教育下“腐乳的制作”的创新教育实践（生物学科与技术融合）等多个典型课例在市级以上教研活动中交流展示，学校多个教研组的教研成绩不断提升，在区域产生了一定的影响力。

开展的STEM教育通过分享，使得学生创造的过程延展为一个更为广泛的经验、技能甚至知识的创作过程。在这种开源分享的过程中，涉及对不同的分享对象的方案设计、跨文化的分享策略、分享平台的使用等过程则是超越了简单制作的一种更为高级的学习过程。STEM教育与实验教学是一个相对复杂的过程，跨学科是一种根据项目需求而来的自然的学科综合，并非刻意为之。在解决问题的过程中，所涉及很多知识都是需要查阅大量资料、寻求各种帮助，通过自学和协作才能完成。学校实验室不再仅仅是学生重复原有实验的地方，而是不断创新之地。

任务驱动，用项目化学习推动学生核心素养发展，促进教师专业发展，让学校办学质量高位发展。在机器人大赛、青少年科技创新大赛、学科竞赛上学生有了更多施展的余地，在教师教研活动、优质课大赛、说课比赛中有了更坚强的硬件支撑。

四、项目式教学实施成效

随着学校实验室硬件条件不断改善，新的创客实验室、数学探究实验室、数字化实验室不断落成，自2015年我校开展创客教育研究，到今许多理科老师开设了基于STEM理念、创客的课程和活动，学生参与度高，由于理念先进，课程具备较好的启发意义。学生在玩中学习，自主交流，充分发挥主观能动性。在活动过程中教师充分关注个体差异，遵循“组内异质，组间同质”的分组原则。既要满足每个成员的不同学习需要，又要保证各小组成员在互助活动中能互补，完成课题的学习任务。STEM理念下的实验教学，在很轻松的环境中，不仅有效地完成了教学任务，也许还会碰撞出更多新的问题和新的知识。可见，STEM实验活动的开展，提高了参与学生的实验兴趣、学习能力、实验能力和创新思维，提高教学的有效性，也大大提高了学校办学的潜力和创新力。

基于STEM理念的高中数字化实验项目式教学研究，结合学校创新教学，采用项目管理和成果倒逼機制，以固化、可视化成果的形式，形成了课程建设推进机制，将STEM的文化氛围凸显出来。本课题研究不断创新，扎实服务教育教学，提供了很多高质量的教学案例。也帮助学校在面对高考，在尊重高考的前提下，跳出高考看高考，“不唯高考而赢得高考”。通过STEM教育，教师以核心素养培育为引领，将课堂由“学科教学”走向“学科教育”。

课题：本文系2018年安徽省教育科学研究项目“STEM与高中数字化实验教学融合研究”的阶段性研究成果（立项课题编号：JK18090）