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践行STEM教育理念提升通用技术核心素养

发表时间：2021/4/26 来源：《教学与研究》2021年3月下作者：马功平

[导读] STEM教育作为一种跨学科的融合教育模式，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）及数学（Mathematics）四门学科的简称。它强调问题的真实性，强调以社会为中心的课程取向，强调从整体的角度认识和学习与科学、技术、社会密切联系的知识，促进学生获取知识与技能的同时，提升应用知识解决问题的实践能力和创新意识，形成STEM综合素养。

浙江省慈溪市慈溪中学马功平

STEM教育作为一种跨学科的融合教育模式，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）及数学（Mathematics）四门学科的简称。它强调问题的真实性，强调以社会为中心的课程取向，强调从整体的角度认识和学习与科学、技术、社会密切联系的知识，促进学生获取知识与技能的同时，提升应用知识解决问题的实践能力和创新意识，形成STEM综合素养。高中通用技术课程与STEM 教育的体验性、设计性、综合性等观点不谋而合。在此，探寻基于STEM 教育的通用技术课程教学的策略研究，将具有重大的教育价值与意义。
        1.STEM 教育与通用技术课程融合的可行性
        1.1STEM教育本土化顺应新课改的发展趋势
        教育部在《全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中指出：要充分发挥课程在人才培养中的核心作用，发展学生核心素养。为此，本土化的STEM教育应根植于基础教育课程，注重与通用技术课程相融合，在现有模式上，改进教学形式，丰富课程内容，革新教育理念，构建满足学生多样化发展需求的通用技术课程体系，培养学生技术学科核心素养，顺应新课程改革的发展趋势。
        1.2 通用技术是融合STEM教育的良好载体
        普通高中技术课程是以提高学生的技术素养为宗旨，以设计学习、操作学习为主要特征的基础教育课程，是一门立足实践、高度综合、注重创造、科学与人文融合的课程。而STEM 教育强调跨学科整合，注重实践过程与解决实际问题的能力，旨在培养学生的思维、探究、协作、设计能力。由此可见，二者核心价值基本一致。因此，通用技术课程为本土化STEM教育的开展提供了“天然的土壤，有利于开展基于问题或项目的教学，培养学生利用知识解决实际问题的能力。
        2基于STEM教育理念下通用技术教学研究
        2.1验证学科知识，以技术现象为载体的STEM项目
        学科知识是课堂教学中的重要载体,是实现课程目标的重要教学资源。通用技术课程标准将必修课程分为两大模块，技术与设计1 和技术与设计2，两者呈递进关系，前者侧重基础性技术设计，后者侧重专题性技术设计。但对于学生而言，基于课本或习题的技术知识均为间接性知识。对于没有验证过的技术知识，学生需要持质疑态度。“质疑学科知识，验证技术现象”便是一个STEM 项目的开始。
        如在教学以“设计一般原则”为例，初期教师采用引导、观察、分析、探究的教学形式，回顾以往学习的技术知识原理，质疑设计为什么要遵循这些原则，提升学生的质疑能力，激发学生探究能力，完成知识的建构。
        2.2质疑学科原理，以技术探究为抓手的STEM项目
        通用技术课程学习的实质在于对未知领域探索的体验、思考和感悟，是一个个体知识不断动态生成的过程。在通用技术教学中，每一个技术应用都蕴藏着一定的原理。学生知道一项技术应用，只解答了“是什么”，并不明白“为什么”。此时，这只是知识，无法达到“运用”的层面。而原理层面的探究，引导学生步入深层次的知识理解与运用。针对这一现象，教师利用“技术探究”的手段深入摸清学科原理，让学生由表及里地学懂知识，将知识由“学”的层面升华到“用”的高度。

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        比如在学习“光控灯控制电路的设计与制作”时，以电子控制技术为学主题，进行进一步的探究光控灯工作的原理，通过作品模型的设计制作，使学生在操作体验中探究、反思与提高，实现理论知识与实践技能的有效衔接，促进STEM综合素养的深层次建构。
        2.3落实学科实践，以技术制作为核心的STEM项目
        实践活动是通用技术教与学的重要形式。教师需要把一系列问题转化为一套完整的、可操作的项目。通用技术实践活动以“技术制作”为主体，要求学生利用材料和工具完成作品的制作。在项目开展的活动过程中中学生主动查阅相关资料、设计制订方案、实施项目，解决问题，过程中不仅掌握了本学科的知识，学生的综合能力以及STEM 综合素养都会得到很大的提高。
        例如：“可折叠小板凳”的制作，学生不仅要考虑小板凳如何折叠的技术问题，还要考虑板凳的重心的控制、板凳腿部长短的控制等。这些问题不仅涉及数学知识，也离开不了物理知识，学生的创造力正是在学科综合应用的基础上得到了开发。
        3STEM 教育与通用技术课程融合的建议
        3.1STEM素养与学科核心素养的渗透
        科学、技术、工程、数学有各自的学科核心素养，但在作为素养表现时，却是相互交织、整合、重叠的，就像相互咬合的齿轮共同推动系统运转，相互联系、相互促进。学科核心素养立足于学科，但整合于学生的STEM素养发展，不能割裂、肢解。因此也要在教和学评价中整合起来，实现整合性STEM教育观。
        3.2创设源于生活的真实问题情境
        STEM教育理念强调把知识还原于生活，突出“学中做”“做中学”的教学理念，教师应结合教学内容为学生创设真实的情境，结合生活中真实、有趣的问题设计学习任务，引导学生运用多门学科知识去思考和探索，以此培养学生解决问题、分析问题和发现问题的能力。
        3.3设计多维度的教学目标
        STEM教育理念倡导跨学科的综合性学习，即使是以单一学科为主创设的教学活动，也需要考虑其他相关学科在教学活动中能够发挥的作用，实现综合应用各学科知识和技能的教学目标。
        3.4准备丰富的学习资源和实验材料
        STEM教育理念强调多元的解决方案。通用技术教材中有多种实验内容，教师需要对实验进行优化处理。教师鼓励学生通过查阅资料、头脑风暴等过程,引导学生将科学知识与其他学科知识有效结合，确保学生对科学实验研究有更深入的认识，进而实现学生科学认知系统的合理构建，为学生综合实践能力的进一步发展奠定坚实的基础。
        综上所述，STEM 教育理念符合当前新课改提出的培养学生核心素养的要求，在融入STEM 教育理念的通用技术教学中，需要打破教材框架对知识进行重组，以工程为主线，完善和开发STEM 教学项目，实现学习者主动构建。这不仅对现有课程结构、教学模式有一定的创新，更是对通用技术学科领域的拓展与丰富，也是STEM 理念在学科教育中的有益尝试。