2018年7月7日 每周二、四、五出版
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2018年第70期(总第3207期) 导报三版
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STEM教育:铺好创新人才培养的高速路
■本报记者 胡敏
《教育导报》2018年第70期(总第3207期) 导报三版
中国有句老话:“学好数理化,走遍天下都不怕。”说的就是科学教育的重要性。如今,强调学科融合,强调用科学和工程思维解决现实问题的 STEM教育成为培养创新人才更为理想的载体。

日前,由四川省教育科学研究院主办的四川省首届 STEM教育研讨会在成都师范银都小学举行。 STEM教育专家、地区相关负责人、 STEM教育试点学校校长们齐聚一堂,探讨 STEM教育如何实现国家、省、区各级联动,实现小学、初中、高中各学段连通,为国家培养创新人才铺好高速通道。

【专家视角】

STEM教育:从“单打独斗”走向“抱团发展”

近两年, STEM教育、创客教育在各学校呈现繁荣的发展态势,从社团活动、比赛推动,到校企合作建立创客空间,开展创客课程,更多地是学校各自特色化的探索。在本次研讨会上,专家们带来了利好消息,国家、省级各层面都在推动建立从区域到校点的联盟体系,关于 STEM教育的顶层设计、政策、制度、标准、评估、经费等保障制度都在进一步明确和落实。

STEM教育是培养创新人才的理想载体

2016年,《国家创新驱动发展战略纲要》提出,中国2020年进入创新型国家,2030年跻身创新型国家前列,2050年成为世界科技创新强国;《中国制造2025》提出,中国到2025年成为制造强国,2035年达到世界制造强国阵营中等水平,2049年综合实力进入世界制造强国前列。经济社会转型发展对人才结构提出更高要求。

“但我们的现状是,科学教育起步晚,水平不够高,人才缺口大。”中国教育科学研究院STEM教育研究中心副主任李正福说,最关键的是,学生从事医疗制造工业等与科技相关的职业意愿低。

从个人发展层面, STEM教育也面临紧迫性。电子科技大学高教所研究员陈静萍说,到了2040年,机器将有能力自动化80%左右的人类工作,哪怕考虑到接受成本和社会接受度,也有50%左右的工作会被自动化。而学生需要10到20年时间完成教育,这意味着我们需要在2030年之前彻底改变现有教育体系,以帮助我们的孩子适应未来教育。也就是说现在我们还剩下12年的时间了。

中国已将 STEM教育纳入了中小学教育体系。2017年在小学科学课程标准中提出,倡导跨学科学习的方式,明确建立科学、技术、工程和数学相融合,以项目学习、问题解决为导向的学习方式。2018年初发布的《普通高中课程方案》中,也在高中信息技术中,提出进行 STEAM(科学、技术、工程、人文艺术、数学)教育,高中通用技术中提出了STEAMS教育(科学、技术、工程、艺术、数学、社会)。

最近备受关注的创新实验学校探月学院也提出,从内在和外在培养完整发展的人,我们要成为一个内心丰盈的个体和积极行动的公民。陈静萍认为,这个描述很好地串联起了生命的意义、自我的使命与外部世界的连接。要做到这些,陈静萍指出,需要“学科融合+项目式学习+社会式协作+资源调动”,而 STEM教育就是理想的载体。

打通内外连接,建立 STEM教育生态系统

中国教育科学研究院和STEM研究中心联合起草的关于探索和推进中国 STEM教育的指导手册——《2017中国 STEM教育白皮书》(下称白皮书),同时还启动了中国 STEM教育2029创新行动计划。

李正福对白皮书进行了解读。中国 STEM教育的现状面临六大问题:缺少国家层面的顶层设计、社会联动机制不健全、缺少打通学段的整体设计、标准与评估机制尚未建立、师资队伍整体水平不高、缺乏国家项目示范引领。

中国教育科学研究院还对中国背景下的 STEM教育进行了重新定义,认为 STEM教育应该包含几个层面的含义:第一,STEM教育应该纳入国家创新型人才培养战略;第二, STEM教育是一场国家终身学习活动;第三, STEM教育是跨学科、跨学段的连贯课程群;第四, STEM教育是面向所有学生培养综合素质的载体;第五, STEM教育是全社会共同参与的教育创新实践。

中国 STEM教育2029创新行动计划就是希望建立由政府部门、科研机构、高新企业、社区和学校相融合的中国 STEM教育生态系统,打造覆盖全国的STEM教育示范基地,培养一大批国家发展急需的创新人才和高水平技能人才。

该计划包含“七步走”的行动方案。第一,促进 STEM教育政策顶层设计。从国家层面顶层设计,统筹考虑国家产业发展、人才储备、各级各类教育,形成需求、政策、制度、评估、经费等相配套的一体化战略。第二,实施 STEM人才培养畅通计划,构建起良好的 STEM人才培养体系。对于中小学生,要注重培养学习 STEM的兴趣,奠定必要的基础;对于职业学校学生,要引导树立工匠精神,强化 STEM技能技术训练;对于大学生,要鼓励积极投身 STEM领域,提高科技创新能力和就业创业能力。第三,建设资源整合和师资培养平台,成立专业 STEM教师发展平台。吸引全国高校及地区教师培训机构加入,共同打造STEM师资培训高地。第四,建设 STEM课程标准与评价体系。在国际经验基础上,结合中国实际,与中小学、社会机构等联合开发符合中国未来创新人才发展需求的课程、教师、产品、服务等标准,建立科学的评价体系。第五,打造一体化 STEM创新生态系统。联合政府、学校、高新企业、社会组织等各方力量,建立健全长效合作机制。第六,打造服务经济的教育与人才战略高地。探索一套“政府主导、企业运营、院校实施”的 STEM教育模式,组织开展面向未来的STEM教育发展规划和路线图设计。第七,推广 STEM教育成功模式。 STEM教育大致分为验证型、探索型、制造型和创造型,学校在实践时可以进行灵活选择和综合应用,因地制宜地探索STEM教育的最佳实践模式。

在中国教育科学研究院的牵头下,包含四川省教育科学研究院在内的11家省级研究机构和地方院校,成立了首批教育协同创新中心。各协同中心推荐领航学校,为 STEM教育探索因地制宜、因校制宜的实践模式。

今年4月,四川省教育科学研究院做了两件事:建立我省的STEM专家库,包括教研员、大学教授、一线校长、老师,组建了全省的专家团队;鼓励课题申报,20余所学校申报了 STEM教育研究课题。

四川省教科院兼职研究员林家锐介绍,省教科院将在师资培养、评价标准、经验交流方面提供支持,定期给种子教师组织培训,完善全省 STEM领航学校的考核、评价标准,及时发现亮点、做法,并搭建交流分享的平台。

 

【经验分享】

将 STE M教育纳入学校课程体系

成都高新区:政府主导整合社会资源

成都高新区教育发展中心副主任李建萍介绍,高新区推动+ A”的“ STEAM”教育,在强调工科思维的同时,注重学生艺术修养和人文素养,力图培养完整的人。

高新区具有机制优势,高新区基层治理和社会事业局负责区内创新教育活动的宏观管理和政策制定,负责资源建设标准规范制定,项目拟定实施督察、考核、评价等工作,指导和督导各学校具体开展相关工作。更为便利地整合全社会资源,建立由行政部门、科研机构、高新企业、社区和学校相融合的高新 STEAM教育生态系统,培育并创新教育机制团队,打造覆盖全区中小学校的STEAM教育示范基地,培养一大批具有创新意识、创新思维、创新能力特质的高新学者。

今年,高新区已有十几所学校开始进行试点,且每一所试点学校政府都给予相应经费,支持试点学校开发举办校本特色活动,实现校内外创新课程和活动的有机融合。高新区还选拔了一批创新教育的种子教师,启动了种子教师的培训。高新区坚持课程与教学先行的探索,将资金支持重点放在试点学校的STEAM核心课程建设上。现在,许多学校将 STEAM创新教育课程纳入学校课程体系。

成都师范银都小学:三课联动构建STEM课程体系

成都师范银都小学副校长赵笑梅介绍,学校从2015年开始将 STEM课程建设确定为学校内涵发展项目,由高新区批准立项,以课题、课程、课堂三课联动的方式开展项目研究。

课题研究初见成果,学校承担《基于创新实验室的创新课程研究》的子课题《创新课程开发研究》已经结题,《基于 Arduino的中小学创新课程研究》成为成都市教育科学研究院规划办立项课题。课程建设也形成了体系:低段学生学 Scratch创意编程,中段学生进行结合传感器的智能设备的学习与创新,高段学生则学习 Arduino的创客课程。

课题研究和课程建设通过课堂教学来落实。常规课堂上实施第一层次,对教材进行重组整合,开展模块化的教学,提高学习效率;第二层次,完成规定学习内容之后,进行校本 STEM课程学习;第三层次,通过选修课的教学,对学有余力的孩子进行进一步的提升。通过三课联动的方式,逐步构建起学校STEM课程的教育体系。

电子科大实验中学:建设STEM课程生态圈

电子科技大学实验中学是电子科技大学和高新区联合创办的一个公立高中。校长张平福介绍,学校天然地拥有较好的教育土壤资源体系,包括高校资源、企业资源和学术资源。学校依托三大资源建设 STEM课程生态圈。

电子科大给予科中全方位地支持。科中与电子科大各大重点实验室,与周边的西南财大、西南交大等学校,都有很好的合作关系。甚至与电子科大有合作关系的国外高校都与科中建立了联系。电子科大的校友企业、项目企业,成为科中有利的企业资源,保证课程的实施,包括工程项目、技术项目等。科中与中国教育科学研究院等科研单位也有积极合作。

建设师资,科中也注重打通资源体系。比如机器人项目,老师需要对上连接大学的机器人研究团队,包括教师团队,对下要打通机器人数学和数学之间的关系,机器人物理和物理学的关系。张平福认为,打通这个体系很重要,而不是单独培养一个机器人教师。

科中和企业、大学联合建立了一系列实验室,由国家千人计划科学家领衔。从今年开始,每个高一学生必须选择一个实验室进行研究性学习。

成都七中初中学校:打通创新教育与真实世界的连接

成都七中初中学校校长李笑非介绍,学校 STEM教育经历了侧重活动体验、注重实践参与和凸显项目研究三个阶段。第一阶段,通过一些主题活动、科创比赛来促进学生科创能力的发展;第二阶段,校企合作,注重整合资源和创设空间,开设创客课程,给予学生体系化的指导;第三阶段,注重跨学科项目的开展,梳理核心概念,对已有项目进行迭代。

目前,学校 STEM教育主要有四大实施路径:学科实践活动、学科模块课、行走的课堂和社团选修课。学科实践活动,学生通过各学科的学习,引发一些研究课题,通过设计方案、制作模型、比赛展示等过程对某个科学现象进行研究;学校将传统信息技术课重新建构成7门必修课、5门选修课和2门活动课,满足学生发展的不同需要;行走的课堂是师生经历前期调研确定主题,查阅相关资料开题,第一次外出考察收集数据,整理和分析数据,第二次外出考察,完善研究报告,结题答辩集中展示的流程,完成基于真实环境、真实问题设计的动手实践研究;学校还根据学生兴趣和相关资源,开设了3 D打印等社团选修课,创造最适宜学生的 STEM教育。