顾容 张东
摘 要 STEM教育在K-12年级中的开展已较为广泛，中等职业学校作为我国高中教育阶段的重要组成部分，研究STEM教育在中等职业学校的开展，构建中职STEM教学模式意义重大。在明确指出STEM教学模式内涵的前提下，以5E教学模式为基础，结合工程设计流程，构建出中等职业学校的STEM教学模式，以期为未来STEM教育的研究发展提供理论参考。
关键词 中等职业学校;STEM;教学模式
中图分类号 G712 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2019）02-0044-04
STEM教育，是一种由科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科知识融合集成的教育模式。跨学科和整合性是其教育理论和教学方法的两大基本属性。STEM教育在培养复合技能型人才的同时，自身也在不断延伸和发展。我国对于STEM教育的开展也极为重视，国务院办公厅印发的《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016-2020年）》明确指出，要完善基础教育阶段的科技教育，增强中小学生的创新意识、学习能力和实践能力[1]。在此背景下，STEM教育在我国得到大力推广和发展，包括中职学校在内的不同层次类型的学校都在不断摸索符合自身发展特色的STEM教学模式。
一、为何要在中等职业学校开展STEM教育
（一）中等职业学校开展STEM教育的必要性
1.中职学生摆脱自身学习困境的现实需要
在我国现行教育体制下，中等职业学校生源大多文化基础知识薄弱，自主学习能力不强，但其思维活跃，动手能力强。STEM教育注重培养学生学习兴趣，采用项目教学，强调以学生为中心，促进学生主动参与项目进展的各个环节，在探究式、小组式的教学过程中，培养学生自信心及自主学习、合作学习的能力，养成良好的学习行为习惯。STEM教育能够弥补中等职业学校学生自身学习特点的缺陷，有助其摆脱自身学习的困境。
2.中职教师提高自身职业教学能力的真实诉求
在中职课堂的实际教学活动中，如何吸引学生的注意力，提高学生课堂学习的参与度，使学生真正融入课堂是摆在所有中职教师面前的难题。传统的授课方法、教育理念已难以获得学生的认可，中职教师教学能力的提升与变革迫在眉睫。STEM教育对教师教学能力的要求：基于项目（PBL）的教学、探究式教学等不同教学方法的掌握;实操教学中跨学科知识的整合与运用;有效教学模式的开发和运用，保证课堂充满生机与活力;多元评价机制的运用，综合评价学生表现。这些教师职业能力的提升是一线中职教师内心的真实诉求。
3.STEM教育贯通K-12年级教育本质的理论体现
STEM教育的本质是贯通K-12年级的一体化教育机制，是不断发展和延伸的，在大学中亦可以开展。我国高中阶段教育由普通高中教育和中等职业教育两部分组成。中等职业学校指普通中等专业学校（简称“中专”）、技工学校（简称“技校”）、职业高中（简称“职高”）等招收初中毕业生、实施中等层次职业教育的全日制职业教育实体。中等职业教育作为高中阶段教育的一部分，应该在STEM教育的覆盖范围内，这是STEM教育自身发展贯通整个教育体系不可缺少的一部分。2016年教育部在《教育信息化“十三五”规划》明确提出，有条件的地区要积极探索信息技术在“众创空间”、跨学科学习（STEAM 教育）、创客教育等新的教育模式中的应用。
（二）中等职业学校开展STEM教育的可行性
1.教育理念的共享性
中等职业学校教育是我国高中阶段教育的重要组成部分，如素质教育、建构主义学习理论、做中学等这些教育理念的运用与落实在普通高中和中等职业学校中并无差别，这些教育理念的追求是一致的，即教育的本质是为了学生全面的、更好的发展。教育理念的共享为STEM教育在中等职业学校中的开展奠定了基础。
2.教育目标的互通性
中等职业学校的教育目标之一是培养学生的工匠精神，STEM教育的教育目标在于培养学生的STEM素养[2]。二者的教育目标都强调创新、協作等能力或精神的培养[3][4]。STEM素养的内涵与工匠精神互通，教育目标的互通是中等职业学校开展STEM教育的前提。
3.教学程序的相融性
中等职业学校教学不仅包含理论知识的讲授，还有比重较大的实操训练课程，因此工程实践教学的方法在教学程序中的运用就较为凸显。而工程问题的解决程序本身就是STEM教学程序必不可少的一部分，即确定问题—制定方案—分析方案—优化解决—交流反馈。教学程序的相融性是中等职业学校开展STEM教育的核心。
4.教学方法的同源性
中等职业学校的教学方法除常规讲授法外，还包括项目式教学、探究式教学、小组教学等，这些教学方法也要运用在STEM教育中，甚至所有STEM教学案例的开展都需要进行基于项目的教学。二者在教学方法上的同源性，为中等职业学校顺利开展STEM教育提供了保障。
5.教学评价的一致性
在中等职业学校开展STEM教育，其教学评价按照功能可分为诊断性评价、形成性评价和终结性评价，依据评价标准的不同可分为常模参照评价和标准参照评价，而评价的表达则分为定性评价和定量评价。教学评价的一致性是其教育开展的关键。
二、STEM教学模式的内涵
教学模式是在一定教学理论或教学思想的指导下，在实践中形成的相对稳定的教学活动的结构和方式[5]。通常包括理论依据、教学目标、操作程序、实现条件、教学评价五大因素，各因素之间有规律的联系就是教学模式的结构。教学模式是教学理论的具体化，是教学经验的系统概括。在教育实践中，教学模式与课程性质、学生学习方式密切相关。不同类型、不同性质的课程在一定程度上决定了教师应该采用何种教学模式，而教师采用的教学模式不同，学生的学习方式也会有所差异。对比传统课堂教学与STEM课堂教学，分别从课堂中心、导入方式、组织方式等十个维度进行比较，STEM课堂教学的优势体现得更为明显。具体见表1。
基于以上两种课堂的对比，可以看出STEM教学模式与传统教学模式相比主要有以下三点不同：STEM教育理论的指导;学生是教学活动的主体，教师只是起着组织者、协助者的作用;基于项目（PBL）的教学方法。再结合对一般教学模式的理解，本文总结出STEM教学模式的含义：在STEM教育理念（素质教育、做中学理论、工程学思想、建构主义学习理论等）的指导下，以学生为中心，重视问题的情境性，在基于项目的学习中通过小组协作探究来解决问题，以追求STEM素养为目标，通过设计稳定的STEM课堂教学活动程序，满足以相应的辅助条件，并最终完成对学生的综合化评价的一种教学模式。
三、中等职业学校STEM教学模式的构建
5E教学模式由美国的生物学课程研究会（Biological Sciences Curriculum Study，BSCS）在Atkin-Karplus学習环的基础上提出，包含参与（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、精致（Elaborate）和评价（evaluate）五个环节[6]。该模式以培养学生科学探究能力与工程实践能力为目标，紧紧抓住中等职业学校教学培养的目标重点，并通过创设情境、支架式指导、补充修正、细致引导、分享总结的教学流程来促进学生新知识概念的构建、产生、迁移和理解。5E教学模式的各个环节与STEM教学模式的内涵相符，其基于项目或问题导向的教学方法与STEM教学模式的要求一致，并且5E教学模式与STEM教育理念在科学工程实践能力上的追求是一致的[7]。因此本文选择5E教学模式作为中等职业学校STEM教学模式的构建基础。
（一）5E教学模式的基础
5E教学模式中的参与是学生对于STEM情景的初体验，旨在激发学生学习兴趣和探究意识，教师通过组织头脑风暴、实地考察等活动来进行该环节的教学，以此来引起新的知识概念。探究是5E教学模式的核心环节，需要学生勇于提出质疑，并通过自主、合作等方式的参与建立事物之间的联系，此环节注重培养学生的高阶思维能力，通过“支架式”的教学支持促进其知识经验的建构。解释即揭示探究的意义，教师通过播放视频、多媒体演示等方式对学生的方案进行补充说明，使其生成STEM新概念，旨在培养学生的跨学科素养、问题解决能力和创新能力。精致是对STEM新概念的迁移运用，教师通过引导学生参与讨论、思考，促进学生内化形成的STEM新概念不断精致化的过程。评价是贯穿于整个教学活动中的，STEM教学评价是动态的多元综合评价，包括教师评价、学生自评与互评，其中学生的科学精神、创新能力和合作能力应是重点关注的评价维度。5E教学模式的运用是中等职业学校STEM教学模式构建的基础。
（二）工程设计流程的考量
工程（Engineering）是STEM教育四门学科的组成之一，运用工程学思想指导开展STEM教育，借鉴工程设计流程来构建STEM教学模式意义重大。工程设计的流程一般包含七个步骤：识别问题和制约因素、调查研究、形成概念、分析观点、建立模型、测试和优化、沟通和反思[8]。需要明确的是工程设计的过程本质是迭代性的，在明确最终设计方案之前，需在不同步骤之前进行转换，而并非线性的工作。
（三）STEM教学模式构建
本研究以5E教学模型为基础，结合工程设计流程，设计出中等职业学校的STEM教学模式。
STEM教学模式主要包含STEM的教学目标、教学程序、辅助条件、师生活动、评价方式五大要素。STEM教育以培养STEM素养为教学目标，整个教学过程分为四个阶段（参与、探究、实践、评价）、八个环节（情景引入、识别问题、协作探究、方案制定、设计建造、测试改进、分享交流、总结强化）。其中识别问题、协作探究、方案制定三个环节构成探究阶段，这一阶段学生通过自主学习、合作探究，在教师支架式教学的指导下养成创新思维和意识，完成STEM新概念的构建。设计建造、测试改进两个环节组成实践阶段，这一阶段学生通过对跨学科知识的理解和迁移，来展示项目的结果或问题的答案，通过教师的引导和补充修正促使学生完成对知识的迁移，以培养学生自主思考、合作探究的综合能力。在测试改进这一环节中，学生难免会产生对于原始问题或概念的新思考、新问题，这些问题的解决将回到识别问题的循环当中，实现对这些新问题的处理加工。分享交流、总结强化是评价阶段的组成环节，通过教师评价、学生自评、同伴互评的途径，运用多元综合评价的方式将评价活动贯穿于整个教学活动的始终。在每个教学阶段中，教师都有相应的教学任务，并根据不同教学阶段的特点提供相应的辅助条件，如教学设备和资源等，以保证各个教学环节的顺利进行。教学评价贯穿于整个教学活动的始终，多元综合评价模式的运用保证学生学习活动评价的科学性和全面性。以上各个要素之间相互影响、协同运作，共同促进学生STEM素养的培养和提升。
四、结语
STEM教学模式，其本质是由STEM教学目标、教学程序、相应的教学辅助条件和多元综合的教学评价依照建构主义学习理论、素质教育、工程学思想等理论基础所组成的一个动态开放的系统。虽然STEM教学模式已经形成，其基本结构也保持相对稳定，但这并不意味着该教学模式就从此一成不变。STEM教学模式总是会随着教学实践、观念和理论的发展变化而不断得到丰富、创新和发展。在具体的教学实践运用中，教师必须充分考虑到学科特点、教学内容、现有教学条件和师生具体情况，进行细致的方法上的调整，以体现对学科特点的主动适应。
参 考 文 献
[1]国务院办公厅.全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016-2020年）[EB/OL].[2018-10-26].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2016-03/14/content-5053247.htm.
[2]中国教育科学研究院.中国STEM教育白皮书[R].2017-06-20.
[3]姜汉荣.势之所趋：工匠精神的时代意义与内涵解构[J].中国职业技术教育，2016（21）：9-12.
[4]蔡海云.STEM教学模式的设计与实践研究[D].上海：华东师范大学，2017.
[5]胡德海.教育学原理[M].北京：人民教育出版社，2013.
[6]王健.李秀菊.5E教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示[J].生物学通报，2012（3）：39-42.
[7]Manzo.Ros.D.|Whent.Linda|Liets.Lauren|d.l.Torre.Adela|Gomez-Camacho.Rosa.Th.Impac.o.th.5.Teachin.Mode.o.Change.i.Neuroscience.Dru.Addiction.an.Researc.Method.Knowledg.o.Scienc.Teacher.Attendin.California'.ARIS.Professiona.Developmen.Workshops[J].Journa.o.Educatio..Learning，2016（2）：109.
[8]玛丽·玛瑞丽特·卡普拉罗.基于项目的STEM学习：一种整合科学、技术、工程和数学的学习方式[M].王雪华，等，译.上海：上海科技教育出版社，2016：48-62.
