致力于中小学STEM教育实践 探索未来教育行动路径

发布于:2021-01-04 文章来源:甘肃省教育科学研究院 浏览:6527

致力于中小学STEM教育实践  探索未来教育行动路径

甘肃省教育科学研究院 靳建设 李 莉

 

        我省中小学STEM教育实践背景

  在由工业化向数字化、智能化时代转型的过程中,科技创新对社会的引领作用愈加凸显,如何培养面向未来的新型人才,提高学生的科学探究能力、创新能力和解决复杂问题的能力,已经成为各国共同面临的时代课题。在这一大背景下,聚焦问题解决,整合科学、数学、工程、技术学科知识的STEM教育受到各个国家的普遍关注。

  近几年来,STEM教育在国内进入蓬勃发展的阶段。2016年STEM教育写入《教育信息化“十三五”规划》,其中说:有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习、创客教育等新的教育模式中的应用,着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力,养成数字化学习习惯,促进学生的全面发展,发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。2017年,教育部印发《义务教育小学科学课程标准》,倡导跨学科学习方式,建议教师在教学实践中尝试STEM教育。同年,中国教育科学研究院发布《中国STEM教育白皮书》,首届全国STEM教育大会在成都电子科技大学召开。2018年教育部颁布普通高中各学科课程标准(2017版),STEM、STEAM+教育出现在《高中信息技术课程标准》《高中通用技术课程标准》《高中生物课程标准》等多个相关学科课程标准中。同年,中国教育科学研究院发布《中国STEM教育2029行动计划》《STEM教师能力等级标准(试行)》。这些国家层面的政策和宏观研究对我国STEM教育的整体发展发挥了极大的推动作用。

  在区域层面,沿海发达省份动作迅速。2018年,江苏省中小学教学研究室下发《江苏省STEM教育项目学校建设指导意见(试行)》。浙江省STEAM教育协同创新中心成立,首批确立15所种子学校和15所培育学校。

  在甘肃省,省教科院坚持“未来教育探索与教育综合改革相一致、与提升核心素养相同步”,着力创新实践体制,2018年在全省范围内启动了“甘肃省基础教育教学改革实验‘十大项目’”。“甘肃省中小学STEM教育实践项目”作为“十大项目”之一,旨在以锐意创新的改革精神撬动传统教学,推动教育工作者转变教育观念、更新教育方式,以期在未来构建一套满足新时期学习成长需求的融合共生教育新生态,探索区域未来教育路径,推进课堂教学改革走向深入。

       我省中小学STEM教育实施历程

  为摸清我省STEM教育的现状,2017年,省教科院在全省范围内开展了STEM教育专项调研,全省14个市(州)的部分市直示范校、14个县区的196所学校参与了调研,涉及小学、初中、高中、职中的不同年级。通过对回收的2239份教师有效问卷、17461份学生有效问卷数据的统计与分析,发现:大部分学校已具备了STEM教育实施的基础;STEM教育的价值已得到广大师生与家长的认同;部分学校在STEM教育方面已做出了可喜的成绩。同时发现,我省部分学校与教育行政部门的领导,对STEM教育认识不到位;课程资源匮乏、培训欠缺,教师难以胜任教学工作;场地缺乏、经费不足,严重影响STEM教育活动的有效开展;评价方式滞后,不适应学生STEM素养培养的需要;缺乏中小学与高校、科研机构、企业、社会等各方面力量的整合协作机制。

  依据调研现状,省教科院从协作机制构建、教研指导与示范、师资培训、资源开发与汇聚等方面有针对性地推进STEM教育实践。

  2018年,省教科院中小学STEM教育项目组申报了教育部学校规划建设发展中心课题《UEP协同模式下基于本地资源的小学STEM校本课程实践探究》。在近两年的时间里,课题团队重点围绕STEM课程校本化深度试点探究,从专业支持、师资问题、“教师的教”与“学生的学”等现实问题出发,构建实验环境,持续设计推进并解决问题,在课程建设、师资培养、学生学习方面总结了开放协作、“对话”式教研、“心理团辅”融合等有效经验,为甘肃各学校的STEM教育发展提供了可供借鉴的先行经验。同年8月,《中国民族教育》期刊征集STEAM教育通识性论文和案例,省教科院2篇区域实施策略的论文发表。同年申报了全国规划办西部项目课题《经济欠发达地区中小学STEM教育实践策略研究——以甘肃为例》。

  2019年1月,省教科院遴选并公布甘肃省中小学STEM示范校13所、实验校25所,组织召开首届甘肃省STEM教育推进会暨全省STEM教育骨干教师培训会议。会议邀请国家普通高中技术课程标准组组长顾建军教授、陕西师范大学教育学院副院长张文兰教授、兰州大学开源软件与实时系统教育部工程研究中心副主任周庆国教授为省内一线教师作专题讲座。兰州市华侨实验学校李广平老师、兰州市第三十三中学江铁炜老师、兰州市第五十一中学宿庆老师、兰州实验小学马丽老师为参培教师展示校本STEM课程。

  2020年,在持续防控疫情期间,省教科院STEM项目组充分利用在线教育平台和资源开展教研活动,使用腾讯会议在线组织3次STEM案例设计教研活动。活动分享了《STEM理念下国家课程项目式学习案例设计与撰写》《STEM课例<病毒的世界>案例的设计》《STEM教学案例——青蛙的生长变化》等案例。线上教研主题分享活动由项目组骨干教师引领,研讨中,参与教师畅所欲言,对案例提出修正意见,教研共同体充分发挥作用,为线上教研培训工作高质量发展积累了实操经验。

  截至2020年,省教科院在兰州大学信息科学与工程学院专业技术与Google公司面向中小学CS4HS公益项目的支持下,连续6年开展基于计算思维的跨学科教学能力提升培训,培训该领域师资超过300人,在计算思维理解与应用这一维度,前述参培教师与发达省份站在了同一起跑线上。

  2020年3月,省教科院开展面向核心素养培养的中小学STEM(STEAM)优秀教学案例征集与评选活动,经专家分学段评审,全省共评出优秀教学案例569个。该活动有效总结了我省中小学在STEM教育教学方面的经验与成果,提升了一线教师跨学科教学能力,促进了我省教师的专业发展。

  2020年7月,未来学校研究共同体成立大会暨第四次教育革命与未来学校研讨会在中国教育科学研究院举行,甘肃省教育科学研究院入选成为“未来学校研究共同体成员单位”。来自教育部、中国教科院、山东省教科院、广东省教科院、四川省教科院、甘肃省教科院、吉林省教科院、辽宁省教科院等共建单位代表通过线上线下结合的方式参加了会议。全省部分STEM示范校参加了线上会议,省教科院作了题为《构建融合共生教育新生态的甘肃经验》的主题发言,介绍了我省在未来学校涉及的课程变革、教室设计、学习空间、STEM教育、个性化学习、人工智能教育、教师专业化发展等方面所开展的实践和研究探索,展示了我省STEM示范校、实验校取得的阶段性成果。11月,省教科院组织全省120多位教师参加第六届未来学校大会并提交五大主题挑战活动作品。

  通过科研和教研的双向推进,目前我省一些学校在未来教育领域做出了一些有效的探索。部分学校的STEM学习空间设计及建造已部分完成。例如兰州外国语学校修建了创客工场和STEM教室,其中9间科技活动教室、2间STEM教育专用教室,为将来实现STEM教育的常态化做好了准备。兰州华侨实验学校目前建有STEM教育专用教室10个,用于STEM课程的实践探究。分别为乐高积木教室、人工智能机器人教室、创意编程教室、创新制造探究室、美食制作室、新建生命科学探究室、物理科学探究制作室、化学探究实验室、2个云平台计算机科学教室,10个专用教室坚持长期开展相关STEM教育活动,深受学生喜欢。待建的AI科技综合体验空间,将为孩子的跨空间教育带来全新体验。在课程建设领域,嘉峪关一中开展了基于技术教育和实验教学的STEM教育课程,兰大附中开展了基于航模、机器人编程、APP Inventor的STEM教育课程,兰州市第五十一中学开展了基于开源硬件、航空模型、3D打印的STEM科创课程,兰州华侨实验学校开展了基于积木式编程的STEM课程,甘肃省兰州实验小学开展了基于项目学习的STEM课程,兰州外国语学校现开设计算机编程、3D设计及打印、Autocad平面设计与激光切割、木工、纸模型、机器人、航模、无线电测向、定向越野等11门科技实践类课。

       我省中小学STEM教育展望与实施策略

       在下一步的工作中,我们将持续着力于中小学STEM教育实践,探索未来教育本土化路径,积极推进STEM课程校本化建设、学校STEM空间建设、STEM教师能力发展等方面的工作,具体实施策略有以下几点。

       整合各方力量,畅通本土化实践渠道

       成立甘肃STEM教育协同中心,组建STEM教育学校联盟,以教研部门为中心组织者,协同高校、博物馆、科技馆及高新企业、社会组织等各方力量,共同搭建STEM教育生态体系,建立健全长效合作机制,为学习者搭建更加广阔的学习平台。

       梳理典型案例,强化课程属性

       在课程群建设领域,甘肃将继续采用自上而下和自下而上两种方式打通STEM教育课程体系搭建的途径。自上而下,由高校、教研部门、中小学协同开展STEM教育实践,以课题驱动的方式试点探索校本课程构建、教师支持,形成协作模式及成熟的课程群后再逐步推广。自下而上,以学校为主体,构建STEM课程校本化的模式,梳理学校科创类课程经验,逐步形成基于校本的STEM课程群。

       关注评价,推动STEM教育实践

       目前,STEM教育虽然呈现了多元化的发展态势,但仍存在国家顶层设计缺位、社会联动机制不健全、STEM教育体系不连贯、STEM教育课程与产品认证缺失等问题,使得学校选择较为困难。在下一步的工作中,我们将会关注构建多层次的评价体系,推动STEM教育实践。面向学校,逐步构建师资、学校硬件建设、学生综合素质评价等维度的评价体系,探索学校开展STEM教育的质量监测;面向教师,逐步构建准入、培训、考核等成体系的评价方式;面向学生,结合学生成长记录,探索STEM教育的多元评价,为学生的综合素养评价提供素材;以评价为导向,明确STEM教育发展的方向,同时鼓励多元化的校本尝试,逐步推进STEM教育的甘肃本土化发展。

       持续探索STEM教师能力发展路径

       STEM课程如何与科学类课程、技术类课程、综合实践活动课程等国家课程深度融合,如何建立一支具有跨学科课程素养的教师队伍,是当前推进STEM教育的重要环节。2018年5月中国教科院STEM教育研究中心发布《STEM教师能力等级标准(试行)》,标准通过STEM教育价值理解、STEM学科基础、STEM跨学科理解与实践、STEM课程开发与整合、STEM教学实施与评价等5个维度、14个一级指标、35个二级指标,对STEM教师提出了明确的要求。以现状来看,我省从事STEM教育的教师的知识贮备及能力距标准要求还有一段距离,大多数科学及数学教师所学的STEM学科领域的课程比标准所要求的学科课程少,技术及工程学科教师在数学和科学方面的培训非常有限,这些现状导致在今后一段时期内,仍需以培养和激励为主,鼓励学校教师开展自主的、多样化的有STEM教育取向的实践活动,同时,逐步通过教研活动、课题研究提升从业教师的课程意识、课程建设与实施、课程评价等能力,增强教师从事STEM教育的信心,促进全省STEM教育实践的开展。

      支持促进学校发挥环境育人功能

       鼓励各学校在已有设计建造的学习空间的基础上,扩展学校的公共空间,加强非正式学习区建设,给学生提供更多的活动和交往空间。打造数字化学习社区,利用虚拟现实、物联网、学习分析等新技术,提供更加智慧的育人环境。同时将已有学习空间优化分类使用,例如针对课程需求,可将空间分为:一是学习空间(学习、阅读等),用于完成国家课程学习,满足学生自主学习的需求;二是实践空间(科技、艺术等),用于完成选修课程,满足学生个性化学习的需求;三是个人空间(体能、心理等),满足学生自我生活管理及健康心理辅导的需求。

       新形势下,甘肃省推进中小学STEM教育已成基础教育改革发展的新趋势,我们必须开阔视野,抢抓机遇,主动作为,开拓进取,勇于创新,引进国内外STEM教育优质资源,借鉴有效的教育模式,紧密结合我省实际,采取复制、移植、创新、优化等措施,立足本土、面向未来,努力探索STEM教育的甘肃本土化实践之路,提升学生的实践能力和创新精神,为学生应对未来挑战、实现终身发展奠定基础。



 

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