STEM教育是一種極具創造力的教育形式（shì）。在STEM教育中，S代表科學（Science），T代（dài）表技術（Technology），E代表工（gōng）程（Engineering），M代表數學（Mathematics）。在美（měi）國，STEM教育是一（yī）項（xiàng）鼓勵學生主修科學、技術、工（gōng）程和數學(STEM)領域的教育事業（yè），美國不斷加大科學、技術、工程和數學教育的投入，培養學生的科技理工素養。那讓我們一起來看看國內STEM教育的最新發展情況（kuàng）吧！
近年來，STEM教育受到各界廣泛關注，特別是日前國（guó）務院辦公廳印發的《全民科學（xué）素質行動計劃綱要（yào）實施方案》明確提出，在中學階段（duàn）要（yào）增強學科間橫向配合，開展跨學科實踐探究活動。北京八（bā）一學校（xiào）在三年間進行了STEM教育（yù）實踐探索，並已逐步建立起圍繞重點項目的係列課程。本文著重介紹了學校相關課程的實施步驟、策略（luè）及（jí）成果，希望能提供給相關領（lǐng）域同行們一些借鑒，共同（tóng）思（sī）考STEM教（jiāo）育未來的發展。
課（kè）程整合設計與實施
對（duì）於STEM教育，近三年學校在教師中陸續開展了多項通識培訓、專題培訓，並以項目模塊為（wéi）主導，進行實踐教室的新建改建。在課程及活（huó）動（dòng）設計中也進行了一些嚐試。
圖（tú）1 電子控製與單片機模塊的（de）課堂（táng）教學
首先我們（men）分析了（le）
STEM教育的核心特征，不難發（fā）現STEM的技術性、體驗性、設計性乃至實證性與學校現有課程體係中的通用技術課有相似之處;而（ér）跨學（xué）科、協作性、情境性等又符合研究性學習的（de）一些特點。基於此，以通（tōng）用技術為切入（rù）點（diǎn），將（jiāng）研究性學習與該課程進行整合，以項目（mù）研究的方式開展通（tōng）用技術模塊內容的學習，開始（shǐ）了第（dì）一輪的（de）STEM教（jiāo）學嚐試。
表1 STEM課程模塊（kuài）內容
起初我們把它稱為STEM課，並列出了該課程的管理辦法，從指導思想到課程目（mù）標;從組織機構（gòu）到課時安排乃至課程評價、教師職責都做了（le）詳細的說明。
圖2 學生用自（zì）己設（shè）計製作的3D打印機打印的作品
我們以通用技術學科的（de）選修模塊為載體（tǐ），開設了7門課程（chéng）供學生選擇。在教（jiāo）學內容上（shàng），首（shǒu）先針對學生進行研究方法的通識培訓，繼（jì）而是（shì）基於任務的模塊基礎內容的學習。學生（shēng）在掌握核心知識與技能後，在該模塊領域內自主選題，以項目研究的方式完（wán）成接下來的學習（xí）。
例如電子控製與單片機模（mó）塊。課程涉及電子技術、控製技術、傳感技術及計算機編程等內容，將硬（yìng）件平台和軟件程序相（xiàng）結合，整合物理學、電路原理、計算（suàn）機等跨學科知識。課程采用開源單片機硬件平台Arduino，在便捷（jié）高效的集成開發環境中編寫代碼，配以多種傳感器組合，實現光聲（shēng）電（diàn）、無線控製與探測等多（duō）樣化、個性化的電（diàn）子控製（zhì）項目方案。
項目式（shì）引領
豐富的選擇、實踐性的任務（wù），大大調動了學生的學習興趣，但在第一輪實踐中我們發現，開放性選題的輔導對授課（kè）教師的要求較高，學生開題想法（fǎ）好，但結題成果欠佳（jiā）。隨著跟進的培訓和理念提升，我們開始聚焦於選擇（zé）並開發設計有針對性的，更為恰當的STEAM教學項（xiàng）目（mù）。師資（zī）上學校采取了校內培訓（xùn）與技術專（zhuān）家（jiā）外聘相結合（hé）的方式。
表2 STEM課程課時實施方案
我們與清華工業中心團隊合作開設（shè）了3D打印（yìn）機製作項目（mù）。該項目要求學生團隊設計製（zhì）作一（yī）台3D打印機，通過安裝androids操作（zuò）係統（tǒng）的手機（jī）完成遙控，打（dǎ）印製作一個以環保為主題的創意組合作品。3D打印機（jī）項目涉及機械、電子、控製、計算機、網絡、管理等多個學（xué）科（kē），學生以團隊合作（zuò）的形式，在做中學，完成（chéng）構思、設計、實現和運作（zuò）全過程。
學（xué）生（shēng）學習使（shǐ）用solidworks軟件進行（háng）建模，軟件應用（yòng）與（yǔ）數學能力得到鍛（duàn）煉;打印機的製作、裝配調試與結構優化充分體現了工（gōng）程思想;在材料選擇及加工過（guò）程中，涉及了大量物理學、材（cái）料學的相關知識;而學生們在數學課堂中所學的公式真實應用在滑輪控製及打印頭移動設計中;跨學科知識的融（róng）合在學生的設計（jì）原（yuán）理報告中得以（yǐ）充分體現;成果匯報演講（jiǎng）、宣（xuān）傳海報設計（jì）、記錄短片製作、科（kē）普短劇表演等最終結果的展現，在很大程度上鍛煉了學生的團隊合作，提升了（le）人文素養。
老師（shī）們常說，學生們常是眼高手低，想得（dé）挺好（hǎo）做不出來，但當打印成品展現在眼前（qián），看著這生（shēng）動蘋果果核，試圖拆開這無縫的立體結構時，我們知道（dào），想到做之（zhī）間的路已經打通（tōng），“窮理以致其知，反躬以見其（qí）實（shí）”。
學生的興趣與潛能都被大（dà）大（dà）激（jī）發，通過不斷探索，劉哲、王豐翼兩位同學還（hái）設計（jì）製作出3D打印、數（shù）控切割、激光雕刻（kè）一體機。該作（zuò）品將三個係統共（gòng）用一個傳動係（xì）統和控製係統，采用箱式結（jié）構，使用計算（suàn）機運（yùn）動控製卡G代碼來控（kòng）製步進電機，帶動滾珠絲（sī）杆轉動，從而使電主軸（zhóu）、擠出頭、激光頭在三個方向均可自由移動。這個新產品不僅讓電影中的（de）麵具（jù）打印機變成現實，三個係統的融合將成品的逼真效果大大提升。這種概念既（jì）節省了對（duì）於傳動裝（zhuāng）置、電器係統的（de）需求，又很（hěn）大程度上節約（yuē）了製（zhì）造成本。該作品獲得全國青年科普（pǔ）實驗作品大賽第一名。
日常教學與活動設計（jì）體現STEM教（jiāo）育思想
在課程實踐中，麵（miàn）對創新的教學內容，我（wǒ）們經常采納師生共同參與培（péi）訓的（de）策略。學校（xiào）三十多位學科老師也（yě）報名（míng）參加了3D打印機的製作項目。理念培訓結（jié）合實踐項目，老師們慢（màn）慢將STEAM作（zuò）為一種（zhǒng）教學（xué）方（fāng）法滲透到日（rì）常。例如綜（zōng）合課--火山，3D設計打印火山模型，通過化學實驗模擬火山噴發過程，利用數學知識計（jì）算火山噴發影響的麵積，充（chōng）分體現了跨學科的思想。
“探月任（rèn）務”是我（wǒ）校科技節中（zhōng）的一項比賽設計。參賽隊員（yuán）要設計（jì）一輛製作（zuò）通過性（xìng）好(爬坡、不同摩擦力地（dì）麵)、有抓取功能、自驅動、尋（xún）址的車輛;設計製作帶有聲光效果的溫室（shì）模型;設計製作道具並進行短劇（jù）表（biǎo）演;拍攝一（yī）段（duàn）視頻介（jiè）紹。這就（jiù）是STEAM。
STEM教育的問題與思考
日前，國務（wù）院辦公廳印發的《全民科（kē）學素質（zhì）行動計劃綱要（yào）實施方（fāng）案》中明確提出：推（tuī）進義務教育階段的科技教育，增強中學數學、物理、化學、生物等學（xué）科教學的橫（héng）向配合。推進高中階段的科技教育，鼓勵普通高中探索開展科學創新與技術（shù）實踐的跨學科探究活動。不難看出，從國家層麵的政策引導，到社會發展對科技創新型人才的需要，在中學開展STEM教育已成為必然。
然而我們在實踐中（zhōng）也發現很多問題：如何尋找科技素養普及與科技（jì）精英培養的（de）平衡點;教師從傳統的單一學科教學到跨學科整合的（de）理念及專業水（shuǐ）平有待提升;適恰的STEM項目資（zī）源匱乏;學生在動手實踐項目上的大（dà）量時間精力投入（rù）與傳統學科學習間的衝突等。當然（rán）應對這些問題，我們也有一些思（sī）考：以學（xué）校特色小衛星項目為推進重點，在技（jì）術類(通用技術、信息技術)學科中（zhōng）繼續加大項目開發，通過外引技術與校內研發相結合，設計（jì）固化STEM項目;引入社會資源、高校資源，外聘教師與校（xiào）內教（jiāo）師培訓相結合;建立STEM項目雲平台，豐富課程資源，提供學生展示空間;將學校原有科技教育與STEM教（jiāo）育、創客教育做有機融合;強化總結與評價;跨校聯合，共同開發共享（xiǎng）資源等。
對於STEM教學的探索，我們剛剛起步，教育需要理性的思考與踏實（shí）的實踐。什麽是一個好的STEM項目，到底（dǐ）如何（hé）設計出一個（gè）STEM項目沒有唯一答案，而這種開放性的，需（xū）要思考並獨立實踐探知的過程也是
STEM所必須的。
作者：朱凱 陳詠梅 李銳 常樹岩 (作者單位為北京市八一學校)
