洪芳丽

关键词：STEM 科技实践 创新思维

伴随科技的不断发展，时代对人才的需求及要求也发生了新的变化。未来，发展学生创新思维及培养学生创新能力是学校科技教育的重中之重。为了适应未来创新型人才的需求，教师必须学习新的创新教学方法。基于美国为推动社会发展为目的而开始实行的STEM教育，让笔者想到，是不是可以把STEM理念融合在科技教育活动中，转变学生的实踐方式，培养学生实践能力，促进学生创新思维的发展，让学生具备时代发展所需的能力。

本文以“路边摊，你被诱惑了吗”科技实践活动为例，详细阐述了基于STEM理念支持下的科技实践活动中学生创新思维的培养。

一、融入STEM理念支持下的科技实践活动的关键和特点

1. 以学生活动为中心

基于STEM理念支持下的科技实践活动首先必须以学生为主体地位，需要摒弃以往科技实践活动中的教师主导地位（见图1）。二者的区别可以从过去单纯教师主导下的“教”而一步步实施的科技实践活动，转化为学生主体作用下的主动“学”而不断产生新发现的科技实践活动。

2. 以真实情境为导向

情境学习教学理念认为，学习不仅仅是一个个体性的意义建构的心理过程，而更是一个社会性的、实践性的参与过程，基于STEM理念支持下的科技实践活动要以真实情境为导向，主张创设真实的学习情境，鼓励学生在真实情境中开展真实的研究，解决真实的难题，实现在情境中感知并在实践中领悟的学习。

3. 以跨界学习为特点

科技实践活动往往涉及多个学科，产生多种问题，形成多种解决方案，这和STEM教育中强调的要让学生在开放的、跨学科的，融合其他学科的学习内容与思维方法环境中不断探索相一致。基于STEM理念支持下的科技实践活动要打破传统科技实践活动中时间与空间的界线，以跨界学习为特点，促进学生创新思维与能力的发展。

二、重构STEM理念支持下的科技实践活动的四要素

笔者结合4年级《科学》教材“食物”单元的“健康饮食”的教育目标，以健康饮食为主要驱动性问题，开展“路边摊，你被诱惑了吗”科技实践活动项目，融合单元教学，将核心理念用真实情境串联起来，使“学习”与“解决问题”产生最直接的联系，强调学生运用STEM理念，让科学、技术、工程、数学学科实现融合和创新，在科技实践活动中培养学生对STEM活动的兴趣，促使学生用行动实践健康饮食的目标，发展学生的实践能力与创新思维（见表1）。

从STEM活动大主题、小主题、内容、目标出发，架构好科技实践的STEM活动体系，学生在真实情境下，在实践研究、数据分析、建立模型、修正模型等活动中开展健康饮食的真实行动。基于STEM理念支持的科技实践活动能使学生形成主动探究的意识，发展实践的能力，扩大创新思维，以及教师对STEM理念指导下的科技实践活动能力的提升。

三、实践STEM理念下科学实践活动中学生创新思维的培养

学校科技教育的各种内容或形式，本质上都是为了更好培养能适应未来社会的人，这些活动从根本上说都是为学生创新思维的培养服务的。科技实践活动，不仅要让学生获得知识与技能，更应该促进学生创新思维的发展。

1. 情境驱动，启迪发散思维

真实情境：2015年4月的一天，6岁的女童铭铭（化名）吃了家长从无照摊贩处购买的炸鸡块后，不幸中毒身亡。经检验，鸡块中亚硝酸盐超出国家标准150 倍。学校周边流动小吃摊带来的食品安全、交通安全及环境污染问题已经成为一个久治不愈的顽症。为什么这些“路边摊”如此吸引我们的学生呢？

通过对STEM理念支持下的科技实践活动的思考，除了研究一个大的STEM项目任务“路边摊，你被诱惑了吗”，还在小主题活动环节关注真实的、有意义的问题，由此培养学生对周围真实世界的关注，同时基于这一问题创设真实的任务情境。在任务情境出示之后，学生就要制订合理的解决方案。STEM项目的解决方案并不唯一，也没有标准答案。此时，学生可以自我思考，也可以进行头脑风暴，还可以采用查阅资料或询问教师等形式，发现更多问题、更多解决方法，从而促进学生发散思维的发展（见图2）。

2. 隐介藏形，活跃想象思维

基于STEM理念的科技实践活动，教师要发挥“让学”的教学艺术，从传统的科技实践教学方法中解放出来，充分给与学生研讨、设计、工程实践、再设计、交流与展示等活动空间。利用故事性、微电影型、小小体验式等情境模式，激发学生学习的想象力，让学生发挥主体意识和能力，促进创新思维的发展。

比如在路边摊这一科技实践活动中，教师应在正式实践之前讲解相关的实践内容与方法，驱动学生学习后，学生由于知识储备等能力培养不足，还可能会生成新的实践能力缺失的问题。在传统科技实践活动中，教师可能直接进行指导，但是在STEM理念支持下的科技实践活动中，要让教师在充分让学的基础上，更能发挥学生工程实践的主观能动性，在这个过程中教师可以多准备一些健康饮食、食品添加剂、路边小吃店等的故事、微电影等，活跃学生的想象思维，促进学生思考路边摊的风险。

3. 试错纠错，发展直觉思维

STEM教学一般遵循“引入—探究—解释—拓展—评估”5E 教学模式，该模式体现了以学生为学习中心的教学方式。在此过程中，学生不断发现问题，解决问题，再发现问题，再解决问题，在这一过程中，学生经历了充分的实践过程，同时也伴随了大量的错误资源的产生。比如学生针对他们的一周健康饮食的设计开展模型等制作和测试，在测试中，结合收集的资料和对营养师的访谈，发现自己设计的不足或错误之处，思考不足或错误的生长点，促进设计的再改进，直到最优化的工程设计出现。同时分析再设计与改进是否同样适用在其他营养餐分析中，研究其实施的可行性，促进学生对STEM理念支持下的科技实践活动的进一步认识，同时还可以了解学生在实践过程中的直觉思维的认识和发展，找到直觉思维培养的生长点，培养学生的直觉思维，帮助学生在科技实践活动中迅速作出最优化选择和创造性预见。

4. 跨界开放，放飞灵感思维

灵感思维是指人们在科学研究、科学创造、产品开发或问题解决过程中突然涌现、瞬息即逝，使问题得到解决的思维过程。在科技实践活动中灵感思维的产生，需要依赖学生长期生活经验、知识和能力的积累，需要在综合具备各种能力之后才能得到更进一步发展，即知识储备越丰富，其认识的新颖性，或者说思维中的新视角、新思路和新成果自然会更多。

（1）国家教材与科技实践的关联性 通过对教材的梳理，发现健康饮食的内容出现在语文、数学、美术、体育等学科课程中。打破科学和其他学科之间的壁垒，将多者有效关联，实现并开展STEM理念下的科技实践活动，同时将科技实践活动穿插在基础课程中，容易被学生接受，而且可以开阔学生思维，激发学生的兴趣和动手实践能力，开展的效果也会更好。

（2）跨学科教学方式的融合性 在开展基于STEM理念的科技实践活动时，任教的相应年级有3名科学专职教师和5 名数学学科教师，以本校在相应年级科学教师的人员安排，以专职教师和兼职教师共同开展科学教学活动为导向。不同学科的教师一起研究科技实践的内容，学习彼此學科的教学和学习方式，比如语文中的写话、数学中的统计数据等，将教学方式相融合，与STEM 理念中强调跨学科学习，培养综合型人才的目标相一致。

（3）合作交流的联动性 合作交流是基于STEM的学科整合性之上的，在“路边摊，你被诱惑了吗”科技实践活动中，学生合作时间长，合作范围广，学生要具有团队协作意识和团队合作精神。为了优化合作与交流，我们通过合作交流的优化组合，强化指导合作交流技巧，完善合作交流评价体系，分析项目目标要求下的组员特点，优化各个小组的组成等途径，促进合作交流的最优化。

只有通过跨界开放的形式，学会用跨学科学习方式和方法观察分析事物，启发联想，实践激发，运用已有知识判断推理，才能引发灵感的产生，放飞灵感思维的发展。

四、开展STEM理念下科学实践活动中学生创新思维的评价

苏联教育家苏霍姆林斯基指出：“只有在学习获得成功而产生鼓舞的地方，才会出现学习兴趣。”学生开展STEM理念下科学实践活动而产生的兴趣、实践能力、创新思维的发展是伴随着鼓舞、有了好的体验之后逐渐产生的。我们在以下几个方面开展有趣的评价活动，让学生感受科技实践活动成功的愉悦，进一步促进创新思维的发展。

1.STEM理念下科学实践活动中学生创新思维的评价活动

（1）过程性评价 开展微电影式的STEM达人评比活动 在“路边摊，你被诱惑了吗”系列科技实践活动中，教师帮助收集大量STEM成品、设计图、数据、活动照片等，把这些材料制作成微电影，开展活动达人评比活动，考查学生是否主动参与整个学习过程，能否用数学、科学等知识进行产品设计与分析，包括食品添加剂、食物营养搭配、食物保存、成本分析等方面的认识。

（2）终结性评价 探索STEM理念下的科技项目评价活动 根据学生在科技实践活动中的实践与探索，对食物成品、菜谱模型等工程与技术方面的内容进行展示评定。

2.STEM理念下科学实践活动中学生创新思维的评价标准

（1）思维的独特性 在“路边摊，你被诱惑了吗”科技实践活动中，学生有许许多多自己的发现，教师和学生通过一个个评价活动，认识学生在思考过程中有没有独特的发现，分析学生的想法是否吸引评委。

（2）思维的灵动性 重点分析学生在科技实践活动中思维是否具有灵动性，特别考查发展思维、逆向思维、类比思维等创新思维能力。

（3） 思维的内涵性 不管是STEM学习还是科技实践，都要注意学习的内涵，在符合主题的基础上，要做到言之有物，言必有理。

总而言之，STEM理念支持下的科技实践活动容易激发学生的学习兴趣，不追求唯一的答案，能促进学生的主动实践，更能深入发展学生的创新思维。

点评

作者尝试将STEM理念融入科技教育活动，以“路边摊，你被诱惑了吗”这一科技实践活动作为载体，阐述了基于STEM理念展开活动设计的要素，介绍了科技实践活动中培养学生创新思维的具体实践，并结合学生创新思维的评价维度，对科学实践活动展开了评价。本文案例分析完整详细，对科技实践活动设计和学生的创新思维培养具有一定的借鉴意义和参考价值。

如果作者能够进一步深化对STEM理念及其与创新思维之间关系的阐述，在介绍案例的基础上，更多着眼学生视角剖析STEM理念如何融入创新思维的培养，呈现活动过程中学生创新思维的具体表现并体现过程性评价要点，本文对科技实践工作者的借鉴价值则会更为突出。

——高潇怡（中国青少年科技辅导员协会常务理事，北京师范大学教育学部课程与教学研究院副院长，教授，博士生导师。第27 届全国青少年科技辅导员论文征集活动评审委员会主任委员）