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清华附中校长王殿军:STEM教育不可能替代单科教学

看点:STEM是来自美国的一个教育概念,是科学、技术、工程、数学多学科融合的综合教育。STEM课程在国际上一般就称为“综合课程”。近年来,中国很多地区、学校甚至企业都在积极探索和开展STEM教育,各地许多学校都在争相开设STEM课程。

清华附中早在2011年就开展创客教育,2014开始与美国托马斯·杰弗逊科技高中(TJ)合作,在清华附中建立了6个高端实验室,开始了STEM教育,并于2016年成立了STEM教研室,同时组织工作坊,邀请国内外专家,集结优秀教师,从理念到实践进行深入研究探讨,学校STEM工作具备了常规运转的“大脑”。

那么是不是每个学校都适合、都有能力开展STEM教育?STEM教育与学科教育是什么样的关系?我们来听听清华附中校长王殿军怎么说。

STEM教育无法替代学科教育

今天我要给大家分享的是:站在中学校长、中学老师的角度看,我们到底应该怎么样认识STEM教育、STEM课程。STEM课程毕竟是我们中学所有课程中的一种类型。现在大家有一种错觉,好像中国以后的教育就只有STEM了。我告诉大家,STEM在中学中只占很小的一部分,只是选修课的一部分。

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我今天讲的仅代表个人观点,因为关于STEM教育还没有官方的说法。在我看来,STEM课程是通过技术和工程的设计过程,整合科学和数学的知识内容,为学生创设真实的问题情景,学生自行设计、探索解决问题的方案。从这个大家可以看到,它要整合科学和数学的知识,还要整合别的学科知识。

这里有一个基本的假设,就是在做STEM课程的时候,学生已经具备一定的知识。所以千万不要有这样的错觉和梦想,认为未来有了STEM教育,单科教育就不要了,我认为永远不是这样的。学生学完单科的课程之后,为什么还要用STEM再来一个综合学习?因为之前的只是知识性的教育,而这个主要是基于真实问题的研究,培养学生的素养和能力,这是这个课程的独到之处。但并不要指望STEM课程替代学科教育,我认为不可能的。有没有一个校长敢在自己的学校只开STEM而不开英语、数学、语文、化学等等?我估计那个校长三天都当不了。在讲STEM的时候,一定要认清其本质性质和地位。

STEM教育也可以提升学生成绩

STEM课程到底是什么?就是中小学的一个学校校本的选修课,永远不要指望着喧宾夺主。另外STEM课程强调跨学科或者学科融合,强调综合性。这么做的目的,是为了培养基于所学知识,进行综合研究和解决问题,培养一种解决问题的能力、创新能力和科学研究的素养。而单科学习往往起不到这样的作用。

其学习方式也不太一样。单科学习往往有知识的体系完整性,所以老师有教材,照着从头讲到尾,孩子们不断地练习和考试。但是STEM学习不是这样的,它是基于问题、基于项目。将问题项目抛给学生去研究,整合所需要的知识,然后分析、解析这些问题,再设计解决方案,再去实验、反复迭代,最后把问题解决。

另外内容也不一样。STEM教育不讲究知识的完整性、体系性,而是基于解决问题过程的严谨性和完整性。它是依托知识,但是不优于知识。

从教师的角度来讲,它强调怎么样引导、指导大家把与问题相关的知识整合起来,然后研究过程能够沿着正确的方向发展。老师不能取代学生去干这件事,而是指导和引导着学生完成这个项目或者是问题的解决过程,在这个过程当中来获得能力和素养。并不是过程完了之后取得一个什么样惊天动地的成果,然后给大家演示一下,这都是错误的,这都是功利化的STEM教育,我是坚决反对的。

功利化的教育就是讲究最后的结果,而STEM教育更强调的是在研究问题、探索主题的过程中,所获得的能力和素养。所以这个课程学完之后没有什么结果,学生在过程中已经获得了很大的收获。

评价方面,STEM教育的评价不是最后要考试或者是比赛,而是过程性、形成性的评价。

清华附中为什么要开STEM课程?那是因为STEM课程在培养人的能力和素养方面有其他任何课程不可取代的独特作用。这是它存在的价值和定位。培养创新研究精神,发展动手实践能力,激发学生的学习动力,培养团队合作意识,全面提高学生的心智尤其是智力发展。特别最后一条要强调,就是有效地提高学生成绩。如果您是老师,想在学校里做STEM课程但是校长反对,你就可以告诉校长,通过这么多年的实践发现,STEM确实可以提高学习成绩,而且提高的幅度相当大。

我最近收到我们负责STEM的老师给我发的一个微信,他说我们学校长期从事STEM课程学习的一些STEM迷,成天泡在实验室里的孩子们,他们今年高考平均分数是685.37。这个成绩是远远高于我们学校的平均水平。所以你就用清华附中作为例子,来说服你的校长拿出空间、拿出钱来搞STEM教育。

开展STEM教育要处理好多个关系

STEM课程的教育意义还是挺大的,我提炼出来一些最关键的特点,比如可以培养分析问题、解决问题的能力,创新能力,动手实践的能力,团队合作的意识。STEM上课的形式或者用课程的观点来讲,主要是项目式学习。所以在美国的好多专著里,看到STEM和PBL永远是结合在一起。从课程内容角度讲,STEM是综合的,但是从课程的形式讲,是基于问题、基于项目的。所以PBL这种授课形式是它主要的教学和学习的形式,不要把这两个东西割裂开来。

这里面有几个关系必须弄清楚,在中学里STEM一定是配角,不要企图登上主舞台。因为主舞台是留给那些主要学科的,每一个国家的教育都会认真地落实数学、国语的学习,学习其它的单学科,这是人们建构系统知识的必要过程。但是光有系统的知识不会用、没有能力用也是白搭。在过去为什么创新人才出不来,就是没有STEM教育,所以我们要处理好STEM课程与常规的国家课程的关系。

同时我们要处理好单学科的学习和STEM学习之间的关系。知识是一张网,经纬都需要,光有经不行,光有纬也不行。这是为什么我们国家的课程,所谓就是一个拼盘,就是四样东西摆在那里,高考的时候题目也是各是各的。今年出了一道题,站在生物和化学的角度都能做,最后出现了两个标准答案。我们之前从来没有这样思考问题。

STEM教育与改革之间也是有一些关系,特别它的课程本身如何在中学定位?STEM是民间先搞起来,它育人价值太大,但是国家的政策往往有点滞后,到现在在中国的标准课程改革方案里,都没有这个词。因为“STEM”是一个英语的缩写,在中国正式的课标里面可能不太便于出现。

总的来讲,STEM是来自美国的一个好的概念,但是中国有中国的特点,中国学科教学有中国学科教学的体系,在STEM教育当中还是要与本国实践相结合。

清华附中的STEM教育实践

接下来我们来看看清华附中围绕STEM做的一些事情。我们主要是基于当时的创客空间和我们高研实验室和其他的一些方面。我再次强调,我们搞STEM主要是让孩子们在过程中收获。

现在STEM课程很繁荣、很兴旺、很发达,大家一窝蜂上来的时候,STEM课程到底应该怎么样开发,怎么样贯彻落实才能得到效果,怎么评价,现在还没有一个有秩序、有规范的标准,这使得现在所有与科学教育有关的都叫STEM教育。所以STEM教育就是科学教育的一个框,啥都往里装,恨不得让一年级孩子开发卫星,这种做法实际上有非常大的风险。

浪费钱还在其次,但如果浪费了孩子的精力和时间,起不到应有的作用,这是非常可怕的。

STEM教育既然依托于单科知识,就应该与学生的知识水平匹配。课程中用到的能力和素养也应该是这个孩子能驾驭的。不能给小学生设计一个STEM课程,需要他搬起50公斤的石头,这个孩子能搬得起来吗?所以STEM课程实施得有一些规范,包括课程的要素等等。

以“众筹”方式构建中国STEM课程标准

STEM教育教育研究院基于清华附中的实践,制订了一些相关的标准。研发的目的主要是想规范STEM课程的内容和实施办法,以及实施过程中关注的一些要素,还有如何评价这个课程,评价学生在这个课程当中的表现。这些都是我们开发标准的目的,未来在适当的时候可以公布给大家提意见。我希望这个标准未来是众筹性质的,大家共同贡献智慧,得到一个中国的标准。

小学的科学教育有一个标准,也就是说小学生一年级、二年级、三年级一直到六年级,科学教育要讲什么东西、讲到什么程度,我们是有标准的。从初一开始,我们就没有科学教育这个标准,只有单科教育的标准。所以,从初一到高三这六年当中,如果按科学整体来看,教什么东西、如何综合地体现,实际上我们没有这个标准。

所以我们做了一件事情,就是把平时物理、化学、生物等所有跟科学相关的内容都整合起来,构成一个中学的科学教育内容体系。

这个体系可以告诉学生,初中的科学应掌握到什么程度,高中应掌握到什么程度。STEM课程教育在设计标准的时候,一定要遵循知识体系,不能够超纲太多。我们的标准是按科学、技术、工程和数学这几个方面,共同在不同的年龄段对知识和方法、内容有一个要求。同时我们尤其对跨学科的综合能力有一些要求。所以你的课程必须体现这些方面,一类的概念、二类的概念、三类的概念等等,这个标准的编排就是基于这样一张表格。

关于科学探究过程,我们分为:提出问题、作出假设、制定计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评论等等,这几句话提炼了好多天。

未来的标准主要是用于开发新课程的参考和依据,还有样课,旧的课程可以拿来做一些修订,让它符合这个规律。没有评价,课程的好坏就没有办法说,要有一个标准,才能基于这个标准进行评价。

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