论文部分内容阅读
近年来，STEM教育作为一种新的教育模式正在逐渐进入广大高中科技教师的视野，它强调以科学、技术、工程、数学等多学科融合的方式，着力提升学生的创新意识、创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生全面发展，对培养高中生的核心素养可以起到至关重要的作用。进入21世纪以来，社会发展和教育改革都更加注重培养学生的综合能力，尤其是创造性解决问题的能力。这恰好和STEM教育的理念相吻合。我们教授给学生的应该是面对问题如何思考，面对困难如何解决。所以，STEM教育理念更容易被从事科技教育的教师所接受。
但STEM教育进入中国后，还是出现了一些“水土不服”的现象。因此大家更多地在关注如何将STEM教育本土化，STEM教育如何更好地与现有国家课程相互融合等问题。其实这些问题归根结底都是STEM教育如何在国内落地的问题。目前，STEM教育的课程并不是国家规定的必修内容，因此首要面对的问题就是课时，如何为STEM教育腾出课时就变得尤为重要了。另一个棘手的问题就是师资，由于国内中小学的课程是分科课程，教师们在上课时只关注自己所教授的学科，而STEM教育更希望培养学生跨学科运用知识的能力，这也对教师提出了新的要求。
2014年，我接触到STEM教育，最初的认识也只是停留在跨学科、综合运用知识解决问题这两点上。而随着当前教育改革的不断深入发展，对学生核心素养培养的要求不断提高，我们发现原有的强调以知识记忆为重点的课程内容已经不能适应新时代的要求，必须转变现有的人才培养模式。让学生真正了解知识的学习不应该仅停留在考试卷上，更应该注重知识在真实生活中的运用，让学生能够将自己所学的知识运用到问题的解决中，真正做到教学与运用融为一体。在对STEM课程的教学实践中，我深刻体会到这也是STEM教育所追求的教育价值。由此看来，新的需求、新的教育模式对教师的角色提出了更高的要求。从STEM教育的本质看，教师不能再只关注自己所教授的学科和内容，更应该从学生核心素养发展的角度进行课程设置和教学。
个人认为，在STEM教育中教师承担着与在传统教学中不同的角色，对教学活动的实施起到不同的促进和推动作用。高中生具有比小学及初中阶段的学生更高的认知水平、理解能力和思维能力，他们有自己的观点和想法，已经具备自主开展探索和实践的能力。在高中阶段的教学中，注重培养学生的能力与素养，希望学生能够灵活地运用知识解决问题，帮助学生养成一种正确的思维习惯，对于学生未来的全面发展会有积极的影响。依据国家课程设置的要求，高中阶段开设有信息技术和通用技术2门技术课程，而STEM教育中的一个重要组成要素就是技术。所以，在我所在的学校，我们尝试把技术类课程与STEM教育相结合，由此实施STEM教育。在新的融合式教学中，教师的角色也与单一学科教师有所区别。通过一段时间的实践，我们发现在高中的STEM课堂上教师如果能恰当地运用“导演型教师”“支持性教师”和“分享型教师”这些角色，就能激发学生的学习动机，丰富学习体验，促进高中学生在以项目为载体的课堂中，加深对知识的理解，逐渐将知识内化为个人的经验。
以学生职业生涯为导向的导演型教师
在新一轮高考改革中，最为明显的变化就是取消了文理分科，学生可以根据自己的兴趣、爱好、特长自主选择考试科目。当然，随之而来的一个新的问题就是，学生要在高一开始就明确自己未来在大学所要学习的专业方向，也就是近几年非常热门的一个词汇——职业生涯规划。有了明确的职业生涯规划，学生也可以更好地将自己的兴趣转变为志趣，最终成为自己的职业选择。在未来的工作中，始终能够带着热情，职业幸福感也会油然而生。由此一来，我们不難发现STEM教师在这一领域中大有可为，我们的教学是以接近于解决真实问题的项目作为教学载体的，在项目实施过程中，学生也有着非常深刻的直观感受，能够在高中甚至是更早的阶段就对相关领域的工作有深入的了解。
STEM项目更多的是培养未来的理工类和工程类人才，教师在项目设计的过程中也要尽量地使项目涉及领域广泛，可以在机械、电子、编程等相关领域进行项目选择。学生通过参与项目过程，能够发现自己感兴趣的领域和自己擅长的工作，为自己的职业生涯作好规划。
在我们的STEM课堂中曾经做过一个名为“越障达人”的项目，以设计与制作越障机器人为主要内容。教师设计这个项目的初衷是希望学生灵活运用机械结构的知识，设计和制作一个能越过规定障碍的机器人，以解决一个实际问题。在项目检测和评价中，教师事先设计了各种高低不同的障碍物，学生则要通过机器人的结构变化突破这些障碍。在这个项目的制作过程中，学生能够将几何知识、物理知识自然地融入其中。在项目展示环节中，我们发现每组同学的设计都各有特色，实现方式也迥然不同。例如，有的组在提高机器人底盘时用到剪叉结构，有的则用到连杆机构。在完成项目之后，学生对机械专业的应用前景有了初步的了解。在后期对学生的追踪反馈中，我们发现有部分学生在高考填报志愿时就选择了机械领域的专业。在对学生的访谈中，学生说：“通过课程内容，我对机械领域有了初步认识，感受到了机械之美，在选择专业的时候也就更加理性，能够找到自己感兴趣的专业。”由此可见，导演型的STEM教师将会对学生的职业生涯规划起到至关重要的作用。
个人认为，导演型教师是相对主演型教师而言的。在STEM课堂中，教师更像是一个项目或活动内容的策划者，学生根据主题内容进行实践探索，彰显出学生在课堂中的主体地位。教师在课程中要依据对学生年龄特点及认知水平的分析，设定适合于不同年龄段学生的任务。在教学过程中，为学生搭建脚手架，帮助学生利用已知学习未知，不断探索新的知识领域。同时，教师还将在学生对科学本质的认识、世界观的形成等方面发挥“导演”的作用。
面向问题解决的技术支持型教师
STEM教育为提高学生的动手实践能力创造了良好的机会，让学生在“做”中体会实践的快乐，最重要的是，能够在实践中发现自己的兴趣和爱好。学生的兴趣爱好广泛，教师却不可能涉猎所有的领域。因此，教师的技术支持的角色就显得尤为重要，在STEM教育中教师既要把自己的工程经验教授给学生，又要帮助学生拓展学习资源。 学习资源的拓展可以帮助学生精准化地解决问题，教师首先要对这些资源进行甄别，找到适合每个学生学习的内容，让学习变得更加个性化、精准化。随着教育信息化进入2.0时代，网络学习资源也变得极大丰富，各种学习平台、慕课平台等也随之丰富起来，这也使得教师技术支持的角色成为了指导学生学习的一个重要载体。高中阶段要注重培养学生的自主学习能力，STEM教育更是把学习交还给了学生。在问题和任务的驱动下，当学生遇到各种设计和技术问题时，并不是首先向教师寻求帮助，而是要尝试通过自己的努力明确解决方案，并付诸行动。这样学生就必须主动地为解决问题而开展学习，从“老师要我这样做”转变为“我想这样做”“让我想想能怎样做”。
STEM项目的实施过程中，教师与学生的关系更像是大学里面导师带研究生的教学模式。教师的工程项目经验要比学生丰富，可以在项目研究或是工程设计过程中给予学生一些经验，让他们少走弯路。例如，我曾经带领学生研究的项目“基于RFID的超市快速结账装置”，由于之前我接触过RFID的射频卡技术，知道读卡器的发射功率会影响扫描距离。但是我并没有直接告诉学生该如何解决这个问题，而是让学生在实践过程中发现这个问题后主动查阅资料，设计实验完成问题的解决。由此一来，学生掌握和经历的是一条问题解决的路径，相应的知识也会内化为学生的经验。我认为，在STEM项目的制作过程中，教师了解学生的项目后，在项目的每个关键节点都要给予一定的技术支持和帮助。同时也要及时总结和反思，帮助学生形成自己的项目经验。
教学相长的快乐分享型教师
STEM项目讲求的是明确的结果、发散的过程。教师提出明確的项目结果，学生在达成这个目标时会有不同的技术路径和实现方法。也恰是在这个环节中体现出学生的创造性解决问题的能力。在传统的课堂中，教师在进入课堂之前就能够预期学生的学习成果，但是在STEM课堂中教师却无法在上课之前预期学生能够用什么样的方法解决问题，最终取得怎样的结果。这样一来，教师在指导学生的过程中也能够教学相长。不难发现，学生正在成为教学资源的创造者和生产者。
我曾经在一节课上给学生讲直流电机的控制方式，通过程序控制电机的运动状态。这个内容讲解完成以后我提出了相应的项目要求：用直流电机制作1个项目，解决生活中的1个问题；在项目中最多可以使用2个直流电机；项目完成后，产品的尺寸不能超过50厘米×50厘米。
开始制作后，我发现每组学生的设计各有特色。在高中的教学中，要注重培养学生的同理心和换位思考的意识。因此，在项目设计时我开始引导学生关注社会和身边的问题，引导他们形成正确的价值观。在上述项目设计中，有的学生觉得夏天天气炎热，希望能够制作手持式风扇；有的学生认为每天在学校擦黑板是一件非常麻烦的事情，制作的是双电机擦黑板机器人；还有的学生关注到弱势群体，认为老年人或者行动不便的人在家里换灯泡是个需要解决的问题，于是就设计了帮助人们换灯泡的机械手臂……学生的设计让教师眼前一亮，从许多设计中我们都看到了学生的爱心和正能量，也帮助教师拓展了思路。在此之前，我也没有想到依托直流电机可以设计出如此多的模型，可以提出如此多的问题解决方案。
STEM课程往往能够给学生带来快乐，让学生增加自信。在制作过程中的苦与乐也只有指导教师最为清楚，当学生完成项目制作获得成功的时候，教师要及时与学生进行分享，与他们一起欢呼、击掌、拥抱。让学生体会到他们不是一个人在奋斗，背后还有教师的支持与鼓励。
综上所述，学生无疑是STEM教育中的主体，教师的角色则是内容的策划者、技术的支持者和快乐的分享者。在STEM课程中，师生关系非常和谐，经常可以看到在STEM课程中师生一起平等地讨论问题，一起进行工程设计。通过STEM课程的实施，能够更好地激发学生的学习热情，而这种激发我认为是内在的，可以让学生能够真正理解知识学习的意义。
但STEM教育进入中国后，还是出现了一些“水土不服”的现象。因此大家更多地在关注如何将STEM教育本土化，STEM教育如何更好地与现有国家课程相互融合等问题。其实这些问题归根结底都是STEM教育如何在国内落地的问题。目前，STEM教育的课程并不是国家规定的必修内容，因此首要面对的问题就是课时，如何为STEM教育腾出课时就变得尤为重要了。另一个棘手的问题就是师资，由于国内中小学的课程是分科课程，教师们在上课时只关注自己所教授的学科，而STEM教育更希望培养学生跨学科运用知识的能力，这也对教师提出了新的要求。
2014年，我接触到STEM教育，最初的认识也只是停留在跨学科、综合运用知识解决问题这两点上。而随着当前教育改革的不断深入发展，对学生核心素养培养的要求不断提高，我们发现原有的强调以知识记忆为重点的课程内容已经不能适应新时代的要求，必须转变现有的人才培养模式。让学生真正了解知识的学习不应该仅停留在考试卷上，更应该注重知识在真实生活中的运用，让学生能够将自己所学的知识运用到问题的解决中，真正做到教学与运用融为一体。在对STEM课程的教学实践中，我深刻体会到这也是STEM教育所追求的教育价值。由此看来，新的需求、新的教育模式对教师的角色提出了更高的要求。从STEM教育的本质看，教师不能再只关注自己所教授的学科和内容，更应该从学生核心素养发展的角度进行课程设置和教学。
个人认为，在STEM教育中教师承担着与在传统教学中不同的角色，对教学活动的实施起到不同的促进和推动作用。高中生具有比小学及初中阶段的学生更高的认知水平、理解能力和思维能力，他们有自己的观点和想法，已经具备自主开展探索和实践的能力。在高中阶段的教学中，注重培养学生的能力与素养，希望学生能够灵活地运用知识解决问题，帮助学生养成一种正确的思维习惯，对于学生未来的全面发展会有积极的影响。依据国家课程设置的要求，高中阶段开设有信息技术和通用技术2门技术课程，而STEM教育中的一个重要组成要素就是技术。所以，在我所在的学校，我们尝试把技术类课程与STEM教育相结合，由此实施STEM教育。在新的融合式教学中，教师的角色也与单一学科教师有所区别。通过一段时间的实践，我们发现在高中的STEM课堂上教师如果能恰当地运用“导演型教师”“支持性教师”和“分享型教师”这些角色，就能激发学生的学习动机，丰富学习体验，促进高中学生在以项目为载体的课堂中，加深对知识的理解，逐渐将知识内化为个人的经验。
以学生职业生涯为导向的导演型教师
在新一轮高考改革中，最为明显的变化就是取消了文理分科，学生可以根据自己的兴趣、爱好、特长自主选择考试科目。当然，随之而来的一个新的问题就是，学生要在高一开始就明确自己未来在大学所要学习的专业方向，也就是近几年非常热门的一个词汇——职业生涯规划。有了明确的职业生涯规划，学生也可以更好地将自己的兴趣转变为志趣，最终成为自己的职业选择。在未来的工作中，始终能够带着热情，职业幸福感也会油然而生。由此一来，我们不難发现STEM教师在这一领域中大有可为，我们的教学是以接近于解决真实问题的项目作为教学载体的，在项目实施过程中，学生也有着非常深刻的直观感受，能够在高中甚至是更早的阶段就对相关领域的工作有深入的了解。
STEM项目更多的是培养未来的理工类和工程类人才，教师在项目设计的过程中也要尽量地使项目涉及领域广泛，可以在机械、电子、编程等相关领域进行项目选择。学生通过参与项目过程，能够发现自己感兴趣的领域和自己擅长的工作，为自己的职业生涯作好规划。
在我们的STEM课堂中曾经做过一个名为“越障达人”的项目，以设计与制作越障机器人为主要内容。教师设计这个项目的初衷是希望学生灵活运用机械结构的知识，设计和制作一个能越过规定障碍的机器人，以解决一个实际问题。在项目检测和评价中，教师事先设计了各种高低不同的障碍物，学生则要通过机器人的结构变化突破这些障碍。在这个项目的制作过程中，学生能够将几何知识、物理知识自然地融入其中。在项目展示环节中，我们发现每组同学的设计都各有特色，实现方式也迥然不同。例如，有的组在提高机器人底盘时用到剪叉结构，有的则用到连杆机构。在完成项目之后，学生对机械专业的应用前景有了初步的了解。在后期对学生的追踪反馈中，我们发现有部分学生在高考填报志愿时就选择了机械领域的专业。在对学生的访谈中，学生说：“通过课程内容，我对机械领域有了初步认识，感受到了机械之美，在选择专业的时候也就更加理性，能够找到自己感兴趣的专业。”由此可见，导演型的STEM教师将会对学生的职业生涯规划起到至关重要的作用。
个人认为，导演型教师是相对主演型教师而言的。在STEM课堂中，教师更像是一个项目或活动内容的策划者，学生根据主题内容进行实践探索，彰显出学生在课堂中的主体地位。教师在课程中要依据对学生年龄特点及认知水平的分析，设定适合于不同年龄段学生的任务。在教学过程中，为学生搭建脚手架，帮助学生利用已知学习未知，不断探索新的知识领域。同时，教师还将在学生对科学本质的认识、世界观的形成等方面发挥“导演”的作用。
面向问题解决的技术支持型教师
STEM教育为提高学生的动手实践能力创造了良好的机会，让学生在“做”中体会实践的快乐，最重要的是，能够在实践中发现自己的兴趣和爱好。学生的兴趣爱好广泛，教师却不可能涉猎所有的领域。因此，教师的技术支持的角色就显得尤为重要，在STEM教育中教师既要把自己的工程经验教授给学生，又要帮助学生拓展学习资源。 学习资源的拓展可以帮助学生精准化地解决问题，教师首先要对这些资源进行甄别，找到适合每个学生学习的内容，让学习变得更加个性化、精准化。随着教育信息化进入2.0时代，网络学习资源也变得极大丰富，各种学习平台、慕课平台等也随之丰富起来，这也使得教师技术支持的角色成为了指导学生学习的一个重要载体。高中阶段要注重培养学生的自主学习能力，STEM教育更是把学习交还给了学生。在问题和任务的驱动下，当学生遇到各种设计和技术问题时，并不是首先向教师寻求帮助，而是要尝试通过自己的努力明确解决方案，并付诸行动。这样学生就必须主动地为解决问题而开展学习，从“老师要我这样做”转变为“我想这样做”“让我想想能怎样做”。
STEM项目的实施过程中，教师与学生的关系更像是大学里面导师带研究生的教学模式。教师的工程项目经验要比学生丰富，可以在项目研究或是工程设计过程中给予学生一些经验，让他们少走弯路。例如，我曾经带领学生研究的项目“基于RFID的超市快速结账装置”，由于之前我接触过RFID的射频卡技术，知道读卡器的发射功率会影响扫描距离。但是我并没有直接告诉学生该如何解决这个问题，而是让学生在实践过程中发现这个问题后主动查阅资料，设计实验完成问题的解决。由此一来，学生掌握和经历的是一条问题解决的路径，相应的知识也会内化为学生的经验。我认为，在STEM项目的制作过程中，教师了解学生的项目后，在项目的每个关键节点都要给予一定的技术支持和帮助。同时也要及时总结和反思，帮助学生形成自己的项目经验。
教学相长的快乐分享型教师
STEM项目讲求的是明确的结果、发散的过程。教师提出明確的项目结果，学生在达成这个目标时会有不同的技术路径和实现方法。也恰是在这个环节中体现出学生的创造性解决问题的能力。在传统的课堂中，教师在进入课堂之前就能够预期学生的学习成果，但是在STEM课堂中教师却无法在上课之前预期学生能够用什么样的方法解决问题，最终取得怎样的结果。这样一来，教师在指导学生的过程中也能够教学相长。不难发现，学生正在成为教学资源的创造者和生产者。
我曾经在一节课上给学生讲直流电机的控制方式，通过程序控制电机的运动状态。这个内容讲解完成以后我提出了相应的项目要求：用直流电机制作1个项目，解决生活中的1个问题；在项目中最多可以使用2个直流电机；项目完成后，产品的尺寸不能超过50厘米×50厘米。
开始制作后，我发现每组学生的设计各有特色。在高中的教学中，要注重培养学生的同理心和换位思考的意识。因此，在项目设计时我开始引导学生关注社会和身边的问题，引导他们形成正确的价值观。在上述项目设计中，有的学生觉得夏天天气炎热，希望能够制作手持式风扇；有的学生认为每天在学校擦黑板是一件非常麻烦的事情，制作的是双电机擦黑板机器人；还有的学生关注到弱势群体，认为老年人或者行动不便的人在家里换灯泡是个需要解决的问题，于是就设计了帮助人们换灯泡的机械手臂……学生的设计让教师眼前一亮，从许多设计中我们都看到了学生的爱心和正能量，也帮助教师拓展了思路。在此之前，我也没有想到依托直流电机可以设计出如此多的模型，可以提出如此多的问题解决方案。
STEM课程往往能够给学生带来快乐，让学生增加自信。在制作过程中的苦与乐也只有指导教师最为清楚，当学生完成项目制作获得成功的时候，教师要及时与学生进行分享，与他们一起欢呼、击掌、拥抱。让学生体会到他们不是一个人在奋斗，背后还有教师的支持与鼓励。
综上所述，学生无疑是STEM教育中的主体，教师的角色则是内容的策划者、技术的支持者和快乐的分享者。在STEM课程中，师生关系非常和谐，经常可以看到在STEM课程中师生一起平等地讨论问题，一起进行工程设计。通过STEM课程的实施，能够更好地激发学生的学习热情，而这种激发我认为是内在的，可以让学生能够真正理解知识学习的意义。