我们给孩子做梦的床
给孩子远眺的窗
给孩子远扬的帆
给孩子勇气的桨
从1986年就被美国国家科学委员会写进报告里的STEM科学教育体系已来西安两年了，在这两年里，其他的孩子在抖音，我们的孩子在玩非牛顿流体；其他的孩子在数理化，我们的孩子已经开始规划一场荒岛逃生了。此刻，我们重新束上戎装，整装待发，踏上一条内容为王的STEM之路。在这之前，如果你对STEM还有误解，这篇文章应该会帮到你。
1、STEM教育到底是个啥
其实STEM这四个单词的首字母缩写，分别是：
科学素养· Science ；
是一种运用科学知识的过程，学生应理解自然界并参与影响自然界的有关决策。
技术素养· Technology ；
是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如何使用技术 ，了解技术的发展过程，具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力。
工程素养 · Engineering ；
是指对技术的工程设计与开发工程的理解。基于项目整合多门学科的知识。使得难以理解的概念与学生生活密切相关，激发学生解决问题的兴趣。
数学素养 · Mathematics；
指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力。
2、不正宗的STEM乱现象
在我们对新型人才的需求与日俱增这种大背景下，倡导多学科融合、注重创新精神和实践能力培养的STEM教育引起广泛关注。
但在STEM教育热潮的背后，存在着一些差别认知，亟待引起教育行政部门和学校的高度重视。
错误认知一：重“技能培养”轻“知识学习”
STEM教育注重学生的科学素养，鼓励学生在真实情境中开展科学探究，创意发明、实验设计、手工制作等方式进行学习。但是，普通中小学开设STEM教育的直接目的不是培养“能工巧匠”，而是培养“全面发展的人”，绝不能把STEM教育等同于技能教育。
中小学开设STEM主题课程，无论是搭建桥梁模型，还是组装智能机器人或操控无人机飞行，都要有原理知识的了解，不仅停留于技能操作。否则，必然会导致学生在系统知识方面的弱化，结果就得不偿失了。
去年，我曾去某所中学调研STEM教育。这所学校总共开设了二十多门STEM课程，涵盖机械工程、人工智能、生物组培、航空航天、艺术创意等多个领域，并组织教师编制了一系列配套课程。
但是，认真翻阅后发现：这些课程内容与学科之间缺乏实质联系，大部分篇幅讲的是具体操作流程，对于实践活动所涉及到的科学原理没有进行深入分析，几乎就是一本又一本的“使用说明书”。
近几年，STEM教育出现了一些新的拓展。有学者建议在原有基础上加入Arts，把STEM教育拓展为STEAM教育；还有学者建议加入Reading，把它拓展为STREAM。无论STEM教育如何变化发展（STEAM、STREAM、STEM+等），其本质仍然不变——还是跨学科，只是进一步拓展了跨学科的内涵而已。
所以，学校在开展STEM教育时一定要把握住“跨学科”这个核心，引导学生利用储备实践知识解决实际问题，把知识活学活用，形成更加完善的知识体系和思维框架，以此应对未来社会的复杂挑战。
错误认知二：重“活动形式”轻“科学精神”
STEM教育打破了“坐着不动的课堂”，鼓励学生做中学、玩中学，形成以主动、探索、体验、创作为特征的新型学习方式，让学生有更多的主观能动性。但是，很多学校在开展STEM教育时，过于重视外在的活动形式，刻意追求活跃的课堂气氛，忽视了探究活动的科学性和严谨性，导致学习活动华而不实、流于形式。
所以，STEM教育不能追求那种花里胡哨的学习形式，要把重点放在引导学生在实践探索中掌握科学知识和科学方法，形成科学精神。
错误认知三：重“学习结果”轻“学习过程”
众所周知，中国古代的四大发明是人类历史上辉煌的科技成就，对人类文明发展做出了重大贡献。但是，我们停留于实用性的技术发明，没有去深究它们背后的科学原理。于是，中国在电磁学、地球物理、自动化等现代科学上贻误战机，被西方国家所反超。
很多学校在开展STEM教育时在往往表现出“追求成功结果、避免失败”的倾向。我们在听课时经常看到学生因成功完成任务而欢呼雀跃的场景，可一旦问到如何排除故障、为什么要实现某项功能时，许多学生都回答不上来。
所以，STEM教育不是追求完美的作品，而是让学生在实践过程中获得深刻的学习体验。相对于“作品精美不精美”而言，“学习是否真的发生”更加值得关注。与其把精力都放在作品的精雕细琢上，反倒不如让学生充分展开想象、对问题进行极致追问。这些在短期内看似“无用”的做法，很有可能会对学生的未来成长产生极其深刻的长远影响。
还有一些学校出于宣传需要，把STEM教育等同于科技竞赛，获奖多少成为衡量其水平高低的标准。一旦STEM教育变得功利化，它所肩负的培养创新人才的使命就难以落地。
3、什么是真正的STEM精神
STEM第一要素：发现真问题！
我曾经听过这样一个STEM课：教师把学生分成六个小组，每个小组都要在学校周边开展实地调研，从中确定研究问题。有个小组在调研中发现，住宅楼上面都是光秃秃的，既不美观也不环保。于是提出，在住宅楼上建造“空中花园”，种上各种各样的花卉，以此来优化环境。
学生花费大量时间制定出建设方案后，却被学校请来的城建专家直接否定。因为在住宅楼上建造“空中花园”，既不科学也不合理，很有可能还会变成违章建筑。所以，我们一定要重视研究问题的确立，从科学性、价值性、创新性和可行性四个维度进行判断，真正把问题变成引发高质量探究的启动器。
STEM第二要素：开展真探究！
科学探究一般有七步：
1：提出问题，其实质就是探究什么。
2：猜想与假设，其实质是根据生活经验对提出的问题进行猜想。
3：制定计划与设计实验。
4：进行实验与收集数据。
5：分析与论证，实质就是对探究的数据进行描述，对探究的现象归纳总结的过程，从而将实验结论升华为物理概念和规律。
6：评估，就是对探究反思的过程，讨论科学探究中所存在的问题，获得的发现和改进建议等方面内容。
7：交流与合作
这个过程不是固定的线性流程，而是循环往复、相互交叉的动态过程。遗憾的是，多数学校在开展STEM教育时过于强调固定流程，把实践探究变成简单模仿，把原本充满活力的科学探究变成华而不实的“科学秀”，这不仅违背了STEM教育的初衷，还会对学生的科学精神造成消极影响。
让学生了解科学探究的一般步骤和流程是必要的，但要避免把它变为僵化的程序。我们要鼓励学生提出自己的想法，创造机会让不同观点发生碰撞，促使他们学习更加灵活，实现更深层次的理解。
STEM第三要素：追求真结论！
我们在实地听课中就发现，有学生为了完成任务，随意更改数据，不惜弄虚作假，想方设法都要得出一个“标准答案”。STEM教学的关注点要从标准答案转向基于证据和推理的科学理性，帮助学生形成良好的科学素养，为他们将来参与科学研究和社会生活奠定基础。
今天，我们已经拥有全世界最强大的制造能力，但却在芯片、半导体设备、航空发动机等关键技术上受制于人；我国基础科学研究短板依然突出，缺乏重大原创性成果；我国高水平创新人才仍然不足，特别是科技领军人才匮乏……这些已经成为关系国家前途命运的重大问题。
STEM教育作为提升国民科学素养、培养拔尖创新人才的基础，一定要扭转重结果轻过程的不良倾向，
让学生从小就形成正确的科学观，不过分关注最后的结果产物，更加重视科学探究的过程与方法，包括问题是否成立、方案是否合理、逻辑是否严密、结论是否可靠等，帮助学生建构自己的科学认识，形成更加完善的思维方法。
今天，我们已经拥有全世界最强大的制造能力，但却在芯片、半导体设备、航空发动机等关键技术上受制于人；我国基础科学研究短板依然突出，缺乏重大原创性成果；我国高水平创新人才仍然不足，特别是科技领军人才匮乏……这些已经成为关系国家前途命运的重大问题。
STEM教育作为提升国民科学素养、培养拔尖创新人才的基础，一定要扭转重结果轻过程的不良倾向，让学生从小就形成正确的科学观，不过分关注最后的结果产物，更加重视科学探究的过程与方法，包括问题是否成立、方案是否合理、逻辑是否严密、结论是否可靠等，帮助学生建构自己的科学认识，形成更加完善的思维方法。
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2020-12-24
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