STEM教育核心理念與科技館教育活動(dòng)的結(jié)合和啟示

張彩霞

STEM教育核心理念與科技館教育活動(dòng)的結(jié)合和啟示

張彩霞①

STEM教育強(qiáng)調(diào)以核心概念為主線，實(shí)現(xiàn)科學(xué)與工程實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念三者之間的緊密整合。這與科技館“以互動(dòng)體驗(yàn)和動(dòng)態(tài)演示型展品為主要載體，通過(guò)多樣化的教育活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)教育和科學(xué)傳播”的功能具有較多吻合之處。本文從STEM教育核心理念和特點(diǎn)入手，深入分析科技館教育活動(dòng)與STEM教育的融合之處，重點(diǎn)研究STEM課程的設(shè)計(jì)流程，著重分析“科學(xué)實(shí)踐”主題的提取和選擇、“跨學(xué)科概念”和“核心概念”的梳理、基于實(shí)踐的建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計(jì)以及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)，并結(jié)合STEM課程案例“建設(shè)我的月球基地”對(duì)具體流程進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析和解讀，最后從以上四個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)對(duì)科技館STEM教育活動(dòng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提出相關(guān)建議。

STEM教育；核心理念；科技館；教育活動(dòng)

STEM教育源自美國(guó)，其名源于科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科的簡(jiǎn)稱，它強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。科技館作為重要的非正規(guī)教育機(jī)構(gòu)，同樣強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合、互動(dòng)體驗(yàn)及學(xué)習(xí)實(shí)踐。因此，如何借鑒STEM教育理念來(lái)指導(dǎo)科技館教育活動(dòng)有著重要的實(shí)踐意義。

一、STEM教育核心理念及與科技館教育的結(jié)合點(diǎn)

(一) STEM教育的核心理念

20世紀(jì)50年代，美國(guó)提出科學(xué)素養(yǎng)的概念，并將其列為影響國(guó)家綜合實(shí)力的關(guān)鍵因素之一；70年代，隨著技術(shù)和工程對(duì)生活的巨大影響，技術(shù)素養(yǎng)成為科學(xué)教育的首要目標(biāo)。1986年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)發(fā)布《本科科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》(又稱《尼爾報(bào)告》)，首次明確提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)教育集成”[1]的綱領(lǐng)性建議，這是STEM教育的起源。1996年，美國(guó)頒布第一個(gè)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》并提出“以探究為核心的科學(xué)教育”理念。2011年7月，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)發(fā)布《K-12科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》[2](以下簡(jiǎn)稱《框架》)，強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究和工程實(shí)踐，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)與工程實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念三者之間的緊密整合。2013年4月，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)頒布《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》[3](以下簡(jiǎn)稱《新標(biāo)準(zhǔn)》)，首次將STEM教育納入了國(guó)家教育標(biāo)準(zhǔn)，還將“科學(xué)與工程實(shí)踐”“跨學(xué)科概念”和“核心概念”三個(gè)維度嵌套在每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里，以期為所有標(biāo)準(zhǔn)使用者提供指導(dǎo)和說(shuō)明。這三個(gè)維度各有側(cè)重，其中：

1.“實(shí)踐”特指“科學(xué)與工程的實(shí)踐”，這是科學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，其宗旨在于通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，可以檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)知識(shí)并用于解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)而提高科學(xué)實(shí)踐和創(chuàng)新能力。[4]

2.“跨學(xué)科概念”是指能夠應(yīng)用于科學(xué)和工程領(lǐng)域的通用概念。這些概念超越學(xué)科界限，強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的連貫性和系統(tǒng)化，也更有利于學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐。

3.學(xué)科“核心概念”則聚焦在各門學(xué)科內(nèi)非常重要的關(guān)鍵性概念，它能夠?qū)W(xué)生理解復(fù)雜的“跨領(lǐng)域概念”和解決問(wèn)題提供工具與支持，一般涉及物質(zhì)，生命，地球與空間科學(xué)，工程、技術(shù)和科學(xué)運(yùn)用?？鐚W(xué)科和核心概念的學(xué)習(xí)應(yīng)相互聯(lián)系，通過(guò)多次反復(fù)學(xué)習(xí)才能逐步深化。

同時(shí)，這三個(gè)維度也在《新標(biāo)準(zhǔn)》中得到了細(xì)化和延伸，具體通過(guò)預(yù)期成果、聯(lián)系框和基礎(chǔ)框三部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。以《新標(biāo)準(zhǔn)》“運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)定性：力和相互作用”章節(jié)為例：其預(yù)期成果是通過(guò)計(jì)劃和調(diào)查，比較不同強(qiáng)度或不同方向的推拉對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響?；A(chǔ)框包括：(1)科學(xué)與工程實(shí)踐：回答問(wèn)題或測(cè)試解決方案，規(guī)劃和開(kāi)展調(diào)查，提供支持解釋或設(shè)計(jì)解決方案的數(shù)據(jù)；交流信息。(2)學(xué)科核心概念：力和運(yùn)動(dòng)；力的相互作用；能量與力的關(guān)系。(3)跨學(xué)科概念是原因和影響。

基于此，我們可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)推行STEM教育項(xiàng)目后，尤其是《新標(biāo)準(zhǔn)》頒布以后，K-12學(xué)科教育的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向科學(xué)和工程教育，強(qiáng)調(diào)以“核心概念”和“跨學(xué)科概念”為主線的科學(xué)研究和工程實(shí)踐，最終目標(biāo)是提高國(guó)民科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)和解決問(wèn)題的能力。

(二) 科技館教育的特點(diǎn)

從本質(zhì)上來(lái)講，科技館屬于博物館范疇，本身應(yīng)該具備現(xiàn)代博物館“教育、研究、收藏”三大功能，教育功能列于首位。教育本身包含展品教育和教育活動(dòng)兩部分，其中展品是博物館最具特色的教育資源，是博物館教育的重要載體；教育活動(dòng)尤其是基于展品開(kāi)發(fā)的教育活動(dòng)則是重要的教育功能實(shí)現(xiàn)方式。同時(shí)，科技館又有其獨(dú)特性：它是以互動(dòng)體驗(yàn)型和動(dòng)態(tài)演示型展品為主要展示載體，同時(shí)具有其它普及性科學(xué)教育和科學(xué)傳播功能，常年對(duì)全社會(huì)公眾開(kāi)放，不以營(yíng)利為目的的公益性科普?qǐng)鲳^。[5]科技館教育有如下特點(diǎn)：

一是展覽展品是科技館的本質(zhì)特征和重要載體，且科技館展品多以科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)裝置或進(jìn)行科學(xué)考察的對(duì)象為原型。觀眾操作體驗(yàn)展品的過(guò)程，其本質(zhì)就是體驗(yàn)科學(xué)家獲得“直接經(jīng)驗(yàn)”的“實(shí)踐”過(guò)程，即是觀眾提出問(wèn)題、利用展品進(jìn)行不斷嘗試、分析數(shù)據(jù)和進(jìn)行解釋并逐步得出結(jié)論的過(guò)程，期間也可進(jìn)行分享和交流。中國(guó)科技館王恒研究員等人曾對(duì)科技館展品特征進(jìn)行了高度概括，認(rèn)為“科技實(shí)踐、探究式學(xué)習(xí)、直接經(jīng)驗(yàn)是科技館展品應(yīng)具備的三大要素”。[6]這是科技館教育在實(shí)踐層面與STEM教育高度融合的體現(xiàn)。

二是教育活動(dòng)尤其是基于展品的教育活動(dòng)作為科技館發(fā)揮教育功能的重要方式，也應(yīng)體現(xiàn)科技館的特征。在活動(dòng)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中，要強(qiáng)調(diào)通過(guò)“實(shí)踐”“探究”獲得“直接經(jīng)驗(yàn)”的過(guò)程以及由此得到的能力培養(yǎng)以及科學(xué)素養(yǎng)提升。其中，“科技實(shí)踐”是基礎(chǔ)條件和學(xué)習(xí)情境；“探究式學(xué)習(xí)”是教學(xué)方法和過(guò)程；“直接經(jīng)驗(yàn)”是學(xué)習(xí)效果和目標(biāo)；核心是“基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)”。[7]

三是“跨學(xué)科概念”和“核心概念”本應(yīng)構(gòu)成科技館展覽及教育活動(dòng)的主線。多數(shù)科技館采取主題式展區(qū)布局模式，并配以相關(guān)核心科學(xué)概念的體驗(yàn)式展品展項(xiàng)。但目前大多數(shù)科技館更多強(qiáng)調(diào)的是“核心概念”，對(duì)于“跨學(xué)科概念”的考慮相對(duì)較少，也就缺少基于“跨學(xué)科概念”的展示設(shè)計(jì)。

總之，STEM教育的“實(shí)踐”“跨學(xué)科概念”及“核心概念”三個(gè)維度與科技館教育具有相融性，并為科技館提升教育水平指明了方向?？萍拣^作為建立在“實(shí)踐”基礎(chǔ)上的“跨學(xué)科”融合的教育場(chǎng)所，無(wú)論是展品展示還是基于展品的學(xué)習(xí)過(guò)程，其科學(xué)傳播重點(diǎn)不在于零碎的科學(xué)知識(shí)，而在于強(qiáng)調(diào)通過(guò)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)氛圍，并通過(guò)體驗(yàn)展品、觀看演示及動(dòng)手制作等形式，引導(dǎo)觀眾主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并思考解決方案，從而提升公眾科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。這均是通過(guò)“實(shí)踐”“探究”獲得“直接經(jīng)驗(yàn)”的過(guò)程。

二、科技館STEM教育的課程開(kāi)發(fā)流程及案例分析

通過(guò)以上分析，科技館教育與STEM教育存在較多可融合之處。那么，如何從實(shí)踐層面利用STEM教育理念來(lái)引導(dǎo)科技館教育活動(dòng)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施，就顯得尤為必要和可行。

(一) 科技館STEM教育的課程開(kāi)發(fā)流程

STEM教育強(qiáng)調(diào)“科學(xué)與工程實(shí)踐”，具體包括8種實(shí)踐方法，包括提出與確定問(wèn)題；建立和使用模型；設(shè)計(jì)和實(shí)施調(diào)查研究；分析和解釋數(shù)據(jù)；利用數(shù)學(xué)和計(jì)算思維；建構(gòu)解釋和設(shè)計(jì)解決方案；基于證據(jù)的論證；獲取、評(píng)估和交流信息[8]。這些實(shí)踐活動(dòng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，通過(guò)探究和體驗(yàn)參與學(xué)習(xí)過(guò)程，并用于解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的目的。這與建構(gòu)主義教學(xué)“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”“學(xué)生為中心”“協(xié)作學(xué)習(xí)”“整體評(píng)價(jià)”等特點(diǎn)相吻合，其本質(zhì)是基于實(shí)踐的建構(gòu)主義教學(xué)過(guò)程。因此，本文結(jié)合北師大余勝泉教授提出的建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計(jì)模式[9]，嘗試構(gòu)建基于STEM教育的科技館教育課程設(shè)計(jì)流程，并以前文提及的STEM教育三大維度為基礎(chǔ)，重點(diǎn)圍繞“科學(xué)實(shí)踐主題”提取、“跨學(xué)科概念”和“核心概念”梳理、基于實(shí)踐的建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計(jì)以及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分析基于STEM教育項(xiàng)目的科技館教育活動(dòng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)流程。

1.“科學(xué)實(shí)踐主題”的提取和選擇

首先需要確定“科學(xué)實(shí)踐主題”，這決定了課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和思路。一般情況下，“科學(xué)實(shí)踐”有三種路徑可選，即學(xué)科知識(shí)整合、生活經(jīng)驗(yàn)整合和學(xué)習(xí)者中心整合。學(xué)科知識(shí)整合關(guān)鍵在于尋找不同學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系，并逐步將其改造成以問(wèn)題為核心的課程，這些問(wèn)題是假定的真實(shí)問(wèn)題；生活經(jīng)驗(yàn)整合強(qiáng)調(diào)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，往往以真實(shí)的社會(huì)項(xiàng)目為設(shè)計(jì)和實(shí)施載體，將跨學(xué)科的內(nèi)容、思維能力發(fā)展與真實(shí)環(huán)境聯(lián)系起來(lái)，作品設(shè)計(jì)和項(xiàng)目運(yùn)作是主線和驅(qū)動(dòng)力；學(xué)習(xí)者中心整合通常由學(xué)生通過(guò)調(diào)查提出任務(wù)并主導(dǎo)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施，教師僅發(fā)揮協(xié)調(diào)、指導(dǎo)、監(jiān)督和評(píng)價(jià)的作用。這三種路徑各有特點(diǎn)，相互聯(lián)系和補(bǔ)充。

2.“跨學(xué)科概念”和“核心概念”的梳理

“跨學(xué)科概念”和“核心概念”是課程設(shè)計(jì)的主線，這是建立在對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)對(duì)象等分析基礎(chǔ)上的。面對(duì)不同的目標(biāo)和對(duì)象，可能提取的相關(guān)概念差別很大。一方面，科技館STEM課程教學(xué)目標(biāo)也需包含 “知識(shí)和技能” “過(guò)程和方法”以及“情感、態(tài)度、價(jià)值觀”整體三維目標(biāo)，其終極目標(biāo)是提升觀眾解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該結(jié)合“科學(xué)實(shí)踐主題”和學(xué)習(xí)者特點(diǎn)，繪制“知識(shí)地圖”，提煉“跨學(xué)科概念”和“核心概念”，并將“核心概念”融入跨學(xué)科理念輔導(dǎo)中。

3.基于實(shí)踐的建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計(jì)

前文已提及，STEM教育極為強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的知識(shí)和能力建構(gòu)過(guò)程，其本質(zhì)是基于實(shí)踐的建構(gòu)主義教學(xué)過(guò)程。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該包括四個(gè)環(huán)節(jié)的流程設(shè)計(jì)：

(1) 學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)：依據(jù)所選教學(xué)模式的不同，學(xué)習(xí)任務(wù)略有不同，或?yàn)檎鎸?shí)的社會(huì)項(xiàng)目或?yàn)榧俣ǖ恼鎸?shí)問(wèn)題，整個(gè)教學(xué)過(guò)程就是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)解決問(wèn)題或完成任務(wù)的過(guò)程。在學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)中，要特別強(qiáng)調(diào)情境化還原過(guò)程，增加相關(guān)知識(shí)的生動(dòng)性、豐富性和趣味性。

(2) 學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)：有效的教育項(xiàng)目設(shè)計(jì)，必須以有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)為中介。具體活動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)際上就是教師依據(jù)目標(biāo)、內(nèi)容和情境選擇和設(shè)計(jì)系列活動(dòng)的過(guò)程。不同的教學(xué)模式選擇，往往會(huì)伴隨著不同的教學(xué)環(huán)節(jié)和程序。而結(jié)合科技館特點(diǎn)，展廳參觀體驗(yàn)、動(dòng)手制作、實(shí)驗(yàn)演示、活動(dòng)探究等都是可以選擇的活動(dòng)類型。一般來(lái)說(shuō)，活動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、進(jìn)行假設(shè)、建立模型、測(cè)試計(jì)算、推理論證并交流分享。

(3) 工具與資源設(shè)計(jì)：學(xué)生完成整體項(xiàng)目任務(wù)需要進(jìn)行大量的自主學(xué)習(xí)和知識(shí)建構(gòu)，因此適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境和豐富的工具資源必不可少。學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)包括教學(xué)過(guò)程中可能使用到的設(shè)備、器材以及信息化工具，比如科技場(chǎng)館的展品展項(xiàng)、科普影片、科普實(shí)驗(yàn)道具等資源。

(4) 學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)：這一步驟要體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和教師的指導(dǎo)幫助，教師應(yīng)具備對(duì)教學(xué)各環(huán)節(jié)的控制、管理和指導(dǎo)能力。比如針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、存在問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)和反饋，糾正學(xué)生由于知識(shí)儲(chǔ)備不足而可能出現(xiàn)的行為和目標(biāo)偏差，引導(dǎo)學(xué)生充分體驗(yàn)科學(xué)探究所經(jīng)歷的思維過(guò)程，不斷規(guī)范學(xué)生學(xué)習(xí)，確保學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)并解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

STEM教育側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問(wèn)題的能力，建議多使用形成性評(píng)價(jià)，即偏向于使用量表、行為觀察等方式了解教學(xué)成果并進(jìn)行改進(jìn)。比如可以利用學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)、教師測(cè)評(píng)和專家點(diǎn)評(píng)等多種方式，從整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的態(tài)度、興趣、參與程度、任務(wù)完成情況及作品進(jìn)行評(píng)估。

圖1 科技館STEM教育課程開(kāi)發(fā)流程

(二) “建設(shè)我的月球基地”項(xiàng)目案例分析

“建設(shè)我的月球基地”項(xiàng)目是2016年中國(guó)科學(xué)技術(shù)館開(kāi)發(fā)實(shí)施的系列活動(dòng)，具體包括“繪制我的月球基地”“搭建我的月球基地”和“展示與點(diǎn)評(píng)”三個(gè)環(huán)節(jié)。本部分案例重點(diǎn)分析“搭建我的月球基地之登陸大作戰(zhàn)”活動(dòng)，這是一項(xiàng)基于STEM教育理念的教育活動(dòng)嘗試。

1.真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐情境

該活動(dòng)實(shí)踐主題是建立在學(xué)科知識(shí)整合和生活經(jīng)驗(yàn)整合基礎(chǔ)上的。所有學(xué)生每四人分為一組，需要在限定時(shí)間內(nèi)依據(jù)一定材料，完成月球車大探險(xiǎn)和月球車登陸兩個(gè)任務(wù)，并以團(tuán)隊(duì)的形式進(jìn)行比拼。具體的評(píng)分規(guī)則包括：建造成本、月球車的行駛距離、登陸器的精度以及生存能力。

2.“跨學(xué)科概念”和“核心概念”梳理

本活動(dòng)涉及到的“跨學(xué)科概念”包括系統(tǒng)和系統(tǒng)模型、能量和物質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能等部分；其核心概念主要集中在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域，如斜面的受力分析、自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力的影響因素等。

3.實(shí)踐的建構(gòu)學(xué)習(xí)過(guò)程

(1) 學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)：基于月球車大探險(xiǎn)和月球登陸兩個(gè)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題：如何設(shè)計(jì)月球車才能實(shí)現(xiàn)成本最低、行駛距離更遠(yuǎn)；如何構(gòu)造登陸器才能保證耗用最少、安全系數(shù)最高。

(2) 學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)：該課程包括背景經(jīng)驗(yàn)活動(dòng)、工程設(shè)計(jì)活動(dòng)、團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽和分享交流四大部分。預(yù)活動(dòng)是在輔導(dǎo)員的引導(dǎo)下完成的，通過(guò)參觀展廳、觀看圖像和影片等向?qū)W生介紹月球的基本情況，并進(jìn)行交流分享。工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包括設(shè)計(jì)月球車和搭建登陸器兩部分。學(xué)生會(huì)拿到任務(wù)清單、材料清單及具體評(píng)分規(guī)則，以團(tuán)隊(duì)的形式設(shè)計(jì)月球車和登陸器，要充分考慮成本和效果。團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽是測(cè)試月球車的行駛距離和登陸器的保障能力，成本越低、運(yùn)行距離越遠(yuǎn)、精度越準(zhǔn)、生存能力越強(qiáng)得分越高。分享交流環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)雙向性，包括學(xué)生之間、學(xué)生和輔導(dǎo)員之間的交流和互動(dòng)。

(3) 資源及學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)：該課件中涉及較多的工具和資源，比如展廳展品、圖片、影像資料、各種可供選擇的材料(如木車輪、泡沫板、奶茶杯蓋、木筷、吸管、塑料袋、氣球、橡皮筋等)。而且，輔導(dǎo)員提前籌劃了各種學(xué)習(xí)支架，比如月球及月球基地的基本知識(shí)、月球車及登陸器構(gòu)造、功能以及可能遇到的受力情況等問(wèn)題，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)予以糾偏和指導(dǎo)。

4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

本課程采用形成性和終結(jié)性相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。一方面，學(xué)生依據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)出月球車和登陸器，通過(guò)競(jìng)賽測(cè)試成本、距離、精度和生存能力，構(gòu)成形成性評(píng)價(jià)。而且，團(tuán)隊(duì)還需對(duì)作品的構(gòu)造及功能進(jìn)行介紹；輔導(dǎo)員依據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程及競(jìng)賽結(jié)果，剖析兩項(xiàng)任務(wù)，指出設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)并進(jìn)行相關(guān)的受力分析，并分析各組的優(yōu)劣勢(shì)，形成綜合評(píng)價(jià)。

本活動(dòng)基于真實(shí)情境，以活動(dòng)為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)，精心提取“實(shí)踐主題”和“核心概念”，策劃出高度關(guān)聯(lián)的活動(dòng)內(nèi)容，很好地激發(fā)了學(xué)生的參與主動(dòng)性，有較好實(shí)踐效果。

三、反思和建議：基于STEM理念的科技館教育活動(dòng)

目前科技館教育活動(dòng)還存在諸多問(wèn)題，在探究、互動(dòng)、支架引導(dǎo)方面經(jīng)驗(yàn)不足，尤其是基于多學(xué)科融合、突出實(shí)踐的STEM教育活動(dòng)相對(duì)較少。前文在剖析STEM教育理念的基礎(chǔ)上，提出了科技館STEM教育課程開(kāi)發(fā)流程，這對(duì)科技館教育活動(dòng)實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義。具體來(lái)說(shuō)：

一是科學(xué)實(shí)踐主題的提取和“跨學(xué)科概念”和“核心概念”的梳理。STEM教育活動(dòng)是基于真實(shí)或虛擬情境的實(shí)踐過(guò)程，科學(xué)實(shí)踐主題決定了課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和思路。結(jié)合科技館特色，不同類型活動(dòng)的實(shí)踐主題選擇有所側(cè)重。對(duì)于館校結(jié)合教育活動(dòng)，可采用基于學(xué)科知識(shí)的整合模式，充分考慮學(xué)校各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合科技館展品內(nèi)容，對(duì)不同學(xué)科知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重新梳理和連接，建立以問(wèn)題為核心的課程體系。對(duì)于除館校結(jié)合外的展廳教育活動(dòng)，這是科技館教育活動(dòng)的核心和基礎(chǔ)，可采用生活經(jīng)驗(yàn)的整合模式，將跨學(xué)科內(nèi)容與真實(shí)社會(huì)現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)，并伴隨著真實(shí)作品或真實(shí)問(wèn)題的解決環(huán)節(jié)。而對(duì)于實(shí)驗(yàn)室和活動(dòng)室的系列化課程，由于其具有長(zhǎng)期性、系統(tǒng)性，可采用學(xué)習(xí)中心整合模式，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者在整個(gè)項(xiàng)目中的主導(dǎo)和設(shè)計(jì)地位，教師發(fā)揮協(xié)調(diào)、指導(dǎo)、監(jiān)督和評(píng)價(jià)的作用。

二是強(qiáng)調(diào)科技館資源的充分利用和獲取。要充分結(jié)合科技館的展品以及科普影視等資源，增強(qiáng)學(xué)生的互動(dòng)操作、探究學(xué)習(xí)、交流研討等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能夠有身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)；在資源獲取方面，弱化教師集中進(jìn)行知識(shí)講授的環(huán)節(jié)，將科技館各類展教資源巧妙地穿插于活動(dòng)的體驗(yàn)和互動(dòng)中。

三是強(qiáng)調(diào)基于建構(gòu)主義的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，這是STEM教育的重要特點(diǎn)?；赟TEM的教育活動(dòng)不同于傳統(tǒng)的手工制作或小實(shí)驗(yàn)，其最終目的不是讓學(xué)生獲得某些知識(shí)點(diǎn)、學(xué)會(huì)某項(xiàng)技能或者做出一個(gè)科普作品，它的衡量標(biāo)準(zhǔn)是綜合性和過(guò)程化的。通常情況下，教育活動(dòng)設(shè)計(jì)應(yīng)突出“探究式學(xué)習(xí)”和“設(shè)計(jì)制作”兩個(gè)環(huán)節(jié)。在探究循環(huán)中，強(qiáng)化“提出問(wèn)題、構(gòu)建設(shè)想、模型搭建、設(shè)計(jì)制作再到交流分享”的基本流程，主張學(xué)生的自主性和探索力；在設(shè)計(jì)制作循環(huán)中，要更多考慮學(xué)生興趣，增加分析解釋、構(gòu)想、設(shè)計(jì)繪制并通過(guò)展廳參觀進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證的體驗(yàn)過(guò)程，而且要進(jìn)行交流分享。

四是教育活動(dòng)方案設(shè)計(jì)要充分借鑒STEM課程的開(kāi)發(fā)流程。第一，結(jié)合活動(dòng)對(duì)象特點(diǎn)選擇適合的整合模式；第二，要通過(guò)繪制知識(shí)地圖，將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行跨學(xué)科的整合；第三，要開(kāi)展學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)，這是核心和立足點(diǎn)；第四，充分考慮工具和資源設(shè)計(jì)，結(jié)合科技館的教育課程，具體資源可能包括展品展項(xiàng)、科普影片、模型設(shè)計(jì)及搭建工具以及材料加工等；第五，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分考慮對(duì)課程各環(huán)節(jié)的控制、管理和指導(dǎo)能力，如對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有效引導(dǎo)和掌握。同時(shí)要充分利用學(xué)生自評(píng)、小組互評(píng)、教師測(cè)評(píng)和專家點(diǎn)評(píng)等方式，對(duì)整體項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估。

綜上，STEM教育理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科及與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系、建構(gòu)主義教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)估，與科技館教育存在較多的共通之處?？萍拣^作為重要的非正規(guī)教育機(jī)構(gòu)，在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)教育活動(dòng)時(shí)，應(yīng)吸收STEM教育的核心理念，堅(jiān)持以項(xiàng)目為主體，注重科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科的有效融合，為參與者創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的環(huán)境和知識(shí)建構(gòu)途徑，通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)程促進(jìn)學(xué)生能力提升。

[1]王娟，吳永和.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代STEAM教育應(yīng)用的反思與創(chuàng)新路徑[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2016(2)：90.

[2]The National Research Council.A Framework for K-12 Science Education:Practice,Crosscutting Concepts,and Core Ideas[Z].2010.7

[3]The Next Generation Science Standards[EB/OL].http://www.nextgenscience.org/.2013-05.

[4]葉兆寧.美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)概要[EB/OL].[2013-09-23]http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0101co1h.html.

[5]中國(guó)科技館課題組.科技館教育活動(dòng)創(chuàng)新與發(fā)展研究報(bào)告[R].中國(guó)科協(xié)“十三五”規(guī)劃前期研究課題，2015.

[6]中國(guó)科技館展覽教育中心課題組.科技館體系下科技館教育活動(dòng)模式理論與實(shí)踐研究報(bào)告[R].中國(guó)科技館課題，2015.

[7]中國(guó)科技館展覽教育中心課題組.科技館體系下科技館教育活動(dòng)模式理論與實(shí)踐研究報(bào)告[R].中國(guó)科技館課題，2015.

[8]葉兆寧.美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)概要[EB/OL].[2013-09-23]http://blog.sina.com.cn/s/blog_538c514e0101co1h.html..

[9]余勝泉，楊曉娟，何克抗.基于建構(gòu)主義的教學(xué)設(shè)計(jì)模式[J].電化教育研究，2000(12)：7-13.

The Combination and Enlightenment of the Core Ideas of STEM Education and the Educational Activities in Science Centers

Zhang Caixia

STEM education emphasizes the three important dimensions including science and engineering practice,the interdisciplinary concepts and core concepts.Science centers,as informal science education institutions,take some interactive and dynamic exhibits as the main carrier in order to develop the functions of science education and science communication through a variety of educational activities.This paper starts with the core ideas of STEM education and their characteristics,analyzes the fusions between STEM education and educational activities in science centers,and then proposes the special process for designing STEM courses,such as how to extract some “scientific practice” theme,how to select “interdisciplinary concept” and “core concept”,and how to design the practice of constructivism teaching and learning assessment.There is a case study with “the construction of my moon base” STEM course in the paper which puts forward some corresponding suggestions and improvement for STEM educational acclivities in science centers in the final part.

STEM,core idea,science centers,educational activities

① 張彩霞：中國(guó)科學(xué)技術(shù)館助理研究員；研究方向：科技館教育活動(dòng)和輔導(dǎo)員行業(yè)發(fā)展；通訊地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰東路5號(hào)；郵編：100012；Email：zcx830322@163.com。