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中國stem教育存在的問題

(一)課堂上過分關注技術而不遵循教育規律

當前,中小學校紛紛建設創客空間和手工作坊,大批量地引進開源電路板、激光打印機、切割機、3D打印機、機器人套件等,在教育教學中過分關注各類技術和產品的炫酷、新穎程度,忽視教育教學規律,沒有從學生個體身心發展的教育規律出發,沒有遵循學生科學的認知規律,導致STEM課堂缺乏科學的課程規劃和教學方案設計,STEM課程結構和生態體系松散,學生在學習過程中只是體驗了技術的新奇感,而沒有理解背后相關的科學原理,學完之后在知識和能力方面得不到提升,使得STEM教育變成華而不實的口號,對創新人才的培養未能起到應有的作用。

當前STEM教育中存在的典型問題

(二)學生只會模仿老師的操作而沒有真正體驗到知識獲得的過程

由于STEM課程缺少基礎性學科知識的融合,沒有關聯學科的核心素養,學生只知道模仿老師、重復過程性操作,而不了解操作過程背后隱含的學科原理與知識背景。沒有掌握這些基礎的學科知識與原理,不能進行知識的遷移和應用,創新思維和實踐能力得不到發展,尤其是學生跨學科、情境性和社會化問題解決能力沒有獲得鍛煉的機會,只是簡單的技能熟練學習,使得STEM教育最后演化成職業教育早期階段,與其最初的教育理念背道而馳。

(三)缺乏基于證據進行推理的過程,學生的科學意識不強

STEM課程是圍繞解決問題開展的,在解決問題的過程中需要學生理解問題情境、尋找解決問題的一系列證據,并對證據作科學的分析,在理性的分析和推理之后提出一個或多個科學的解決問題方案。學生在這個過程中基于證據的推理,理解和掌握問題背后包含的學科知識和科學原理。然而,當前STEM的教學仍停留在讓學生模仿操作的階段,缺少對學生解決問題過程中證據的關注。學生缺少主動探尋解決問題的證據以及分析、推理的經驗,導致科學意識不強,創新活動很難發生。因此,需要在STEM教育中滲透基于證據的思想,促進學生科學素養的提升。

(四)缺少過程性數據來驗證學生的創新學習能力提升以及創新學習的發生

大部分STEM課程都采用結果導向型評價,每門課程讓學生完成一件作品,基于最終的作品去評價。評價依據和評價方式比較單一,即使加上生生互評或學生自評的方式,但是這種評價方式往往較為主觀和具有不確定性。而STEM教育最關注的是學生對知識的理解和各種能力的發展水平。

由于這些能力的發展是循序漸進的,具有連續性和過程性,因此很難被表征和評估。只有一個最終作品或者問卷式的評價方式難以客觀地展示出學生的學習過程,以及在這個過程中學生的能力變化。當前STEM教學中缺少過程性的評價和支持評價的學習證據。學生在STEM教育過程中到底學會了什么?能力上哪些方面得到了提升?這些都需要關注STEM教育的過程以及收集過程性的資料和數據去證明和評估。

(五)缺少對知識掌握水平和能力素養的評估導致STEM教育淪為一種職業技術培訓

如上所述,在STEM教育評價過程中常常以學生的作品為主要評價依據,缺少學生學習的過程性數據,不能做到證據支持的學習評價。評價只注重單一學科知識的獲得,沒有包含對知識掌握水平的評價,只關注學生解決問題的結果,不關注學生在此過程中是否真正理解了問題背后包含的科學原理和學科知識,更沒有關注學生的交叉學科知識應用水平。

學生在綜合應用各種知識解決問題的過程中會鍛煉各種能力,如邏輯思維能力、抽象思維能力、判斷能力、問題解決能力等,而這種基于結果的評價不能評估學生能力素養的發展水平。只關注學生是否解決問題或完成作品,而忽視學生知識理解水平和能力素養發展狀況,導致STEM教育淪為一種職業技術培訓。

其實STEM課程不需要過于復雜的科學知識去包裝,也不需要高科技的元素去修飾,它的重心在于課程內容的設計。也許只需要一些樸素的材料,簡單的活動就能幫助學生理解復雜的科學知識并鍛煉跨學科解決問題的思維。

而我們的學生花了不少時間去學習STEM課程,但他們只知道模仿,不明白其中的科學道理,創新能力也較差。這需要我們將關注的視線從STEM教育的外觀、形式、結果轉移到內容、設計和過程中,關注學生在STEM課堂中究竟學到了什么,是否真正理解了科學原理,跨學科解決問題的能力是否真正得到了鍛煉,有哪些能力得到了提升,這些能力發展的程度又是如何等。

這些都需要在STEM教育過程中尋找證據,精準地表征STEM教育的教學效果,關注STEM教育取得的實際成效,使學生的學習效率真正得到提升。因此,“基于證據的學習”這一理念為STEM教育的健康發展提供了科學的方向。

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