STEM融入学校课程体系的途径和策略

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■创新课酲■

STEM融入学校课程体系的途径和策略

□范佳午李正福

【摘要】STEM教育深入开展需要融入学校课程体 教育涉及的内容领域和思想方法均十分宽广、具 系。本文通过分析我国课程方案、相关学科课程标 体实施形式丰富多样、没有结构良好的内容体 准、中小学综合实践活动指导纲要等文件，提出STEM

系，因此用单独一门课程难以覆盖STEM全部。

融入学校课程体系需要整体设计；融入国家学科课程 且STEM教育与相关学科课程、综合实践活动和 时应基于课程标准，以共通概念和学科实践为抓手； 劳动课程的交叉融合较多，更适合分散融入各门 融入综合实践活动时应面向真实问题，注重综合与融 合；开发STEM校本课程应与国家课程互补，提高课程 专业性。

【关键词】STEM;课程体系；本土化；整体设计 【中图分类号】G423【文献标识码】A 【论文编号】1671—7384 (2021) 01-066-04

国家课程和校本课程。应加强从课程体系整体构 建和发展STEM教育，顶层设计STEM在各门学 科课程、综合实践活动和劳动课程、校本课程中 的系统融入和实施，充分发挥不同门类、形式课 程的STEM教育价值，提升STEM教育的效率和 效果。

当前，我国STEM教育实践中遇到的一些问 题必须通过学校课程体系整体设计才能解决。 例如，在学校STEM常常以选修的校本课程出

STEM教育强调科学、技术、工程、数学等 现，只有部分学生受益。要使全体学生得益于

跨学科交叉融合、重视真实情境、通过实践解 STEM,还必须将其融入国家必修课程。那么，

EM怎样融入各门相关国家必修课程？ STEM 决问题或做出产品，聚焦创新思维、实践能力等 ST

核心素养培养，近年来成为国内外教育研究和 校本课程与国家必修课程中开展的STEM教育关 改革热点。课程是学校开展教育教学活动的依 系如何处理？这需要通过分析我国现行课程方 据，没有合适的课程位置、系统的设计，STEM

案、课程标准、有关中小学综合实践活动指导的

找出STEM教育融入我国中小学课程体系 教育就很难深入、全面开展。当前基于我国课程 文件，育人功能及要求，明确STEM在我国 政策开展STEM教育本土化系统融入的研究还 的结合点、有待加强。

STEM教育融入学校课程体系需要整体设计

基础教育课程体系中的位置，开展顶层设计。

从课程体系整体构建STEM教育时，要考 虑的方面有：一是横向覆盖。包括培养核心素养

课程体系整体设计涉及根据育人目标，设置 的覆盖，学生实践能力、创新思维、合作能力等 哪些门课程，及各种内容、各种形式、各种形态的 核心素养以及技术意识、工程思维、科学思维等 课程如何相互结合达到整体优化的效果。STEM

STEM相关学科核心素养是否均能得以发展；不

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同类型STEM实践活动的覆盖，学生对工程设计 虽不完全相同但有很多共性|1'气在实践中二者 制作、科学探究、数学建模等实践过程是否都有 可整合实施。高中数学课程标准中要求“数学建 经历；不同领域的覆盖，学生在科学、技术、数学 模、数据分析”在科学、技术、工程、社会生活 等领域学科的学习过程中是否都能经历STEM教 中的应用。育。二是纵向进阶。怎样合理设置不同学段、不

结合各学科课程标准中对跨学科整合的要

同年级STEM教育内容的深度，使之符合学生当 求，可以通过创设跨学科的主题或情境、引导学 前水平又体现螺旋上升式的进阶发展。三是必修 生领悟共通概念、开展学科实践活动等方式融 选修。对全体学生STEM核心素养要求的共同基 入STEM教育，其中后两者更有利于学生进行深 础是什么，怎样通过必修课程得以落实；本校学 度融合的STEM学习。共通概念的本质特点是跨 生对STEM的个性化需求主要有哪些，怎样通过 学科性，在科学、技术、工程、数学不同领域都 选修课程支持这部分学生发展。四是充分发挥不 具有方法论和解释性价值，但其教学又不能完全 同课程、教育形式的特有育人功能。例如，建构 独立于学科核心概念，在当前国际科学教育研 学科知识体系是分科教育的优势，培养真实问题 究中受到高度重视13]。美国《新一代科学教育标 解决能力、实践能力、创新精神等是STEM教育 准》（NGSS)提出了科学领域内及与工程技术相 的优势，两者应发挥各自优势、相辅相成培养有 关的共通概念：“模式；因果关系；尺度、比例及 竞争力的科技人才。如果希望以STEM教育为主 数量；系统与系统模型；能量与物质；结构与功 体去帮助学生打基础、建构学科知识体系就要合 能；稳定与变化；科学、工程与技术的相互依赖； 理发挥不同教育形式的优势。科学、工程与技术对社会及自然界的影响” 14]。 STEM教育融入国家课程—全体学生获益

虽然目前我国课程标准中尚未明确提出，但当前 STEM教育的关键

高中课程标准提出的科学、数学、技术学科核心 素养中存在一些交集，可以将它们做为STEM共

融入国家课程有利于全体学生受益于 通概念，例如，“模型与建模”在上述学科核心素

STEM教育。国家课程又包含学科课程、综合实 养中均提及（科学在科学思维中、数学在数学建

践活动课程。

模中、信息技术在计算思维中、通用技术在工程

1.

STEM教肓融入学科课程—

基于课思程维 和物化能力中）。

标准，以共通概念和学科实践为抓手

开展学科实践活动是实现学科育人的必经

目前施行的科学、技术、数学领域各学科 之路，各科课程标准对学科实践活动也均提出要 课程标准都在不同位置、以不同程度提出重视 求。例如，数学课程标准中的内容模块“综合与 跨学科关联，这些要求是在学科课程实施中融 实践” “数学建模活动与数学探究活动”，生物 入STEM的结合点。例如，小学科学、高中生 课程标准中“教学过程重实践”的基本理念等。 物、信息技术、通用技术课程标准中均明确提及 虽然是学科实践活动，但只要是解决实践中的

STEM或STEM+教育；在我国科学领域所有学 真实问题，自然会涉及相关学科的内容，是开展

科的课程标准中，均要求体现STS (科学技术社 STEM教育的良好载体。同时，不同学科各有侧 会教育）或STSE (科学技术社会环境教育），

重地让学生经历科学探究、数学建模、设计制作 STS、STSE是STEM教育的基础、与STEM教育

等学科实践活动，从整体上保证了学生能够经历

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各种不同类型的STEM实践。

2.

导学生发展STEM核心素养，提升育人价值、避

STEM教育融入综合实践活动课程— 于形式。为此，免流科学、技术、数学学科教师

应部分参与到指导综合实践活动中，并和综合实

面向真实问题，注重综合与融合

STEM教育与综合实践活动课程的性质、理 践活动专职教师共同开展集体教研。

念、目标、活动形式均高度相符，可用于实现综合 实践活动课程目标中“问题解决、创意物化”方 面目标，活动方式可以结合“考查探究、设计制 作”等。综合实践活动是国家课程，其实施要依

开发STEM校本课程—提高课程专业性

校本课程与国家课程是互补关系，在贴近

与国家课程互补，

据《中小学综合实践活动指导纲要》，但具体内 学生生活、体现学校特色和优势、满足学生需求 容、活动方式由学校和教师根据课程目标、基于 等方面具有优势，也更灵活、能快速反映时代特 学生发展实际需求设计，中小学校是综合实践活 点和科技发展、便于试验新的教育思想理念。 在校本课 动课程规划的主体。学校在综合实践活动课程中 STEM教育在实践中作为一种新理念，规划融入STEM时要注意：一是与学科课程相互 程中有较大发挥空间。补充、相辅相成。学科实践活动主要从学科视角 出发，引导学生关注生活实践、解决真实问题、

学校在规划STEM校本课程时要注意：一是 基于学校课程体系整体设计，使校本课程与国家

理解学科间的联系，从选题、研究思路方法、解 课程互补。学校要利用校本课程弥补国家课程的 决问题切入点等方面往往受到学科框架影响。而 不足。例如，目前国家课程中，工程教育分散在各 系统性偏弱。有条件 在综合实践活动中实施STEM教育则应当更突出 个学科和综合实践活动中，

结合学生现有基础，针对 学生主体地位，引导学生自主提出问题、寻找解 的中学可以挖掘资源，决问题的方向思路、调用并学习相关知识技能， 列过程，对跨学科STEM实践过程形成更深刻、

感兴趣的学生开发深度合适、实践性强、兼具一

经历思考、学习、研究、试误和克服困难等一系 定系统性的工程教育课程。再举一个因缺乏整体

思考而没有处理好校本课程和国家课程关系的反

个性化的体验和感悟。要突出个体建构学习，注 例：现实中有学校希望成为STEM特色校，开发很 仅选修的学生能享受到）， 重培养学生实践能力、创新思维、合作能力、社 多门STEM校本课程（数学等学科教学却以应试为 会责任感等核心素养。另外，义务教育阶段技术 但同时学校的科学、领域因为没有学科课程，综合实践活动还要承担 目标，忽视课标关于STEM、STS、解决真实问题 好技术教育、工程教育的重要功能；二是STEM

等方面的要求，信息技术、通用技术课没有受到

教育可以和相关的主题教育融合。综合实践活 应有重视，综合实践活动应付了事，这就舍本逐 动课程的内容不仅仅局限于STEM,还要涵盖更 末了，绝不能将几门特色STEM校本课程与学校 广泛的内容，但课时有限。STEM教育做为综合 STEM教育特色划等号。二是关注学生多元个性 实践活动可选的内容之一，与其他主题教育不是 需求。校本课程可以针对部分兴趣浓、有特长的 竞争关系，而可以融为一体。例如，将STEM与 孩子，在深度、创新性等方面适当提高，弥补国家 中华优秀传统文化教育融合，以传统文化中涉及 课程注重共同基础而忽视学生个性需求的不足。

STEM的主题为载体（如设计修复乐山大佛方案 由于STEM涉及面广泛，有条件开发多门STEM

等）让学生开展STEM实践活动。三是综合实践 校本课程的学校，其STEM校本课程群也应该形 活动过程学生高度自主，但教师要做好指导，引

成合理的结构：各门校本课程涵盖科学探究类、

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表1 STEM融入学校课程体系的途径和建议

融入途径

价值意义

策略建议

国家学科课（1)跨学科共通（1)建构学科间联系，领悟跨学科概念；（1)落实相关学科课标的跨学科整合要 程（必修、选概念；（2)学科（2)从整体上保证学生经历科学探究、设求；（2)培养学生跨学科核心素养；（3) 择性必修）实践活动 计制作、数学建模等不同类型STEM实践发挥各学科开展STEM教育的独特价值

国家综合实结合“问题解面向生活和生产实践，以问题解决为中心、

(1)落实《中小学综合实践活动指导纲

践活动课程决、创意物化”淡化学科，学生自主性更强、对跨学科实践

要》要求；（2)整体规划，与学科课程互

(必修） 的课程目标 及其意义获得更真实深入的体验

补、与主题教育融合；（3)指导学生提升

STEM核心素养

校本课程

(1)基于学生特点、体现学校特色，系统设（1)整体规划，与国家课程互补；（2)针

(选修）

开发STEM课程计STEM课程；（2)有针对性满足学生个性对学生需求，打造特色，实现STEM核心

需求

素养进一步提升设计制作类、思维发展类等不同类型的STEM实 科技人才培养的国家战略？ STEM教育从国家 践，使学生能有多元选择、获得不同经历和积累 人才战略到课程体系整体设计，再到具体课程的 丰富经验。反之，如果某校开发了十几门STEM校 开发和教学实施，宏观、中观、微观协同推进， 本课程，但全部是设计制作类，虽然门数很多但 STEM终将融入我国中小学教育，发挥其独特育 种类单一，不能满足学生多元需求，在这个意义上 人价值，服务于立德树人根本任务。厲也谈不上种类丰富。三是不断提升STEM校本课

注：本文系北京市教育科学“十三五”规划

程设计和实施质量。校本课程质量的关键在于其 2018年度一般课题“

STEM教育融入普通高中学校课 是否有较高的育人价值、能有效促进学生STEM 程行动研究”（课题批准号CDDB18157)成果

核心素养的发展，课程内容是否符合学生兴趣特

点和能力水平，实施方式和评价方案是否有利于 参考文献课程目标的达成，而不在于课程资源是否“高大 [1] 李雁冰.“科字、技水、工程与数学”教育运上” “时髦”等外在形式。由于当前中小学STEM 的本质反思与实践问题[JL全球教肓展望， 相关学科教师多是理科学位毕业，本身对技术、

2014(11): 3-8.

工程的理论学习和实践经验都较缺乏，有条件的 [2]

袁磊，赵玉障.STEM教肓的冷思考：STEM 学校在开发STEM校本课程时，可积极引进校外 教育与STS教肓的辨析[J].现代远距离教育， 从事技术、工程工作的专业人员（包括挖掘学生 2017(5): 30-35.

家长资源）参与校本课程开发，提高STEM校本课 [3] 高潇怡，孙慧芳.美国科字课程发展的新趋

程的专业性和课程质量。

向——

基于共通概念的科字课程构建[J].比较

将STEM融入学校课程体系的途径、价值 教育研究，2019(1): 53-59.

[4] NGSS Lead States.Next Generation

意义、实施策略和建议总结如表1所示。从课程 Science Standards: For States, 体系视角研究STEM教育有重要意义，未来还 By States[EB/〇L].https://www. 有很多研究有待深入，如STEM教育的总目标是 nextgenscience.org/.2020-02-16.

什么？结合不同门类与形式课程开展STEM的特

点、功能和价值，以及怎样互补、形成合理的课 作者单位：北京教育科学研究院教育部课程教材研 程结构？ STEM与分科教育怎样配合共同服务于

究所

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