基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)探析

左成光 任永力 曾恒

摘 要：我國(guó)民族地區(qū)理科教育質(zhì)量偏低，這將嚴(yán)重制約民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。STEM教育為民族地區(qū)理科教育質(zhì)量的提升提供了一條路徑?；诿褡鍌鹘y(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)在豐富民族地區(qū)理科教育資源的同時(shí)，也是STEM教育本土化的重要途徑。文章在闡述基于民族傳統(tǒng)科技開發(fā)STEM課程資源緣由的基礎(chǔ)上，分析了基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)的一般流程，并通過制作民族傳統(tǒng)樂器為例進(jìn)行分析說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：STEM課程資源; 民族傳統(tǒng)科技; 課程資源開發(fā); STEM教育

中圖分類號(hào)：G632? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2021）5-026-002

STEM（Science，Technology，Engineering and Mathematics）教育是在真實(shí)問題情境下，整合科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)等學(xué)科，通過基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)或基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)發(fā)展學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、問題解決能力以及批判性思維等能力或高階思維，而學(xué)生具備這些能力是各國(guó)應(yīng)對(duì)第四次工業(yè)革命并提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力所必須的能力，故而STEM教育受到了世界各國(guó)的重視。當(dāng)前，我國(guó)民族地區(qū)理科教育質(zhì)量偏低，這將嚴(yán)重制約民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。STEM教育為民族地區(qū)理科教育質(zhì)量的提升提供了一條路徑，但開發(fā)本土化的STEM課程資源是首要任務(wù)。

一、基于民族傳統(tǒng)科技開發(fā)STEM課程資源的緣起

民族地區(qū)中小學(xué)理科教育質(zhì)量偏低，從而引起少數(shù)民族學(xué)生進(jìn)入高校選擇理工科專業(yè)比率低，畢業(yè)生就業(yè)難等“連鎖反應(yīng)”，這嚴(yán)重制約民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。建構(gòu)適合民族地區(qū)當(dāng)?shù)貙W(xué)生發(fā)展的課程、開發(fā)適合當(dāng)?shù)卣n程資源是民族地區(qū)推進(jìn)新課程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是提升民族地區(qū)理科教育質(zhì)量的有效途徑。

民族傳統(tǒng)科技的現(xiàn)代轉(zhuǎn)化是實(shí)現(xiàn)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)“造血式”可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。民族傳統(tǒng)科技是民族傳統(tǒng)文化的一部分，是各少數(shù)民族在與其獨(dú)特的自然和人文環(huán)境長(zhǎng)期相互作用過程中，逐漸適應(yīng)這一天地人文系統(tǒng)的智慧結(jié)晶。有學(xué)者探討了民族傳統(tǒng)科技現(xiàn)代轉(zhuǎn)化的途徑及意義[1];中國(guó)科學(xué)技術(shù)史學(xué)會(huì)少數(shù)民族科技史專業(yè)委員會(huì)、傳統(tǒng)工藝專業(yè)委員會(huì)現(xiàn)已形成定期舉行全國(guó)中國(guó)少數(shù)民族科技史暨傳統(tǒng)工藝論壇專題研究民族傳統(tǒng)科技。此外，特別是在民族傳統(tǒng)醫(yī)藥（如苗醫(yī)藥、藏醫(yī)藥）的現(xiàn)代轉(zhuǎn)化方面已經(jīng)取得了舉世矚目的成就。

民族傳統(tǒng)科技是最貼近民族地區(qū)中小學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的理科課程資源。國(guó)家中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)研制組組長(zhǎng)廖伯琴教授對(duì)此問題進(jìn)行了較為深入的研究，并指出：民族地區(qū)在挖掘本地科技課程資源方面還有較大的空間，民族地區(qū)教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏的條件下，應(yīng)注重體現(xiàn)從生活到課程、從課程到社會(huì)的理念，積極開發(fā)本地科學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程資源[2]。

在民族地區(qū)理科教育質(zhì)量偏低與民族地區(qū)具有豐富的傳統(tǒng)科技資源之間存在矛盾的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用基于真實(shí)情境中問題解決的STEM教育理念，開發(fā)具有民族特色的STEM課程資源，為提升民族地區(qū)中小學(xué)理科教育質(zhì)量提供了一條新的路徑。

二、基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)的一般流程

民族傳統(tǒng)科技是各少數(shù)民族在與其獨(dú)特的自然和人文環(huán)境長(zhǎng)期相互作用過程中，逐漸適應(yīng)這一天地人文系統(tǒng)的智慧結(jié)晶。豐富的傳統(tǒng)科技資源要轉(zhuǎn)換成STEM課程資源還需要進(jìn)一步的開發(fā)。在基礎(chǔ)教育階段，我國(guó)對(duì)各學(xué)科的教學(xué)都有相應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，因此，基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)除了需要搜集大量的民族傳統(tǒng)科技，還需要以課程目標(biāo)為靶點(diǎn)篩選STEM項(xiàng)目。最后，同樣也需要以課程目標(biāo)作為STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)依據(jù)。

（一）民族傳統(tǒng)科技資源庫(kù)建設(shè)

建設(shè)內(nèi)容豐富、可檢索的民族傳統(tǒng)科技資源庫(kù)無(wú)疑是基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)的有力保障。民族傳統(tǒng)科技資源庫(kù)建設(shè)的第一步便是搜集民族傳統(tǒng)科技資源，其主要途徑有：1.基于田野調(diào)查搜集民族傳統(tǒng)科技資源;2.基于互聯(lián)網(wǎng)搜集民族傳統(tǒng)科技資源;3.基于民族傳統(tǒng)科技的專著搜集民族傳統(tǒng)科技資源。在搜集了大量的民族傳統(tǒng)科技資源之后，需要按照一定的邏輯順序?qū)ζ溥M(jìn)行編碼，使之便于檢索使用。

民族傳統(tǒng)科技資源搜集整理的方法。第一種方法，基于田野調(diào)查搜集民族傳統(tǒng)科技資源。這種方法是針對(duì)某一地區(qū)的民族傳統(tǒng)科技進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)地考察，深入地走訪民族傳統(tǒng)科技的用途以及工藝流程。第二種方法，基于互聯(lián)網(wǎng)搜集民族傳統(tǒng)科技資源。這種方法可以通過互聯(lián)網(wǎng)查找民族傳統(tǒng)科技資源，包括新聞報(bào)道、學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)站檢索以及專題研究網(wǎng)站（比如中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所）。第三種方法是基于民族傳統(tǒng)科技的專著搜集民族傳統(tǒng)科技資源。這種方法搜集到的民族傳統(tǒng)科技資源系統(tǒng)性較強(qiáng)，比如由著名中國(guó)科技史大師李約瑟及其后人編著的《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》、廖伯琴教授的《西南民族傳統(tǒng)科技》。

在完成民族傳統(tǒng)科技資源的搜集之后，還需要按照一定的邏輯順序?qū)ζ湔恚员阌跈z索使用。按照一定的理論基礎(chǔ)對(duì)搜集的民族傳統(tǒng)科技進(jìn)行編碼歸類，如廖伯琴教授的《西南民族傳統(tǒng)科技》以美國(guó)人本主義心理學(xué)家馬斯洛（A.H.Maslow）的需求理論作為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)的基本原理，從人的“生理需要”“安全需要”“愛的需要”“尊重需要”和“自我實(shí)現(xiàn)的需要”等方面全面地考察了西南少數(shù)民族的傳統(tǒng)科技，深入地挖掘了西南少數(shù)民族傳統(tǒng)科技的智慧，詮釋了西南少數(shù)民族傳統(tǒng)科技的當(dāng)代科技與人文價(jià)值。此外，一線教師還可以按照當(dāng)前我國(guó)基礎(chǔ)教育的課程設(shè)置對(duì)收集的民族傳統(tǒng)科技資源進(jìn)行分類，如果搜集到的民族傳統(tǒng)科技資源涉及到多學(xué)科內(nèi)容則優(yōu)先歸類為主要涉及到的課程。

（二）以國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)為靶點(diǎn)篩選STEM項(xiàng)目

當(dāng)前，在我國(guó)基礎(chǔ)教育階段的教學(xué)還是以分科教學(xué)為主，只有少部分學(xué)校將STEM課程作為校本課程進(jìn)行開設(shè)，因此，STEM項(xiàng)目主要針對(duì)的科目有科學(xué)（中學(xué)階段分科為物理、化學(xué)、生物等）、綜合實(shí)踐、信息技術(shù)、通用技術(shù)等課程。這些教學(xué)科目都有相應(yīng)的國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)或課程指導(dǎo)綱要，在篩選基于民族傳統(tǒng)科技的STEM項(xiàng)目時(shí)，建議以國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)或課程指導(dǎo)綱要中要求的學(xué)習(xí)目標(biāo)為靶點(diǎn)，這樣篩選出來(lái)的STEM項(xiàng)目是符合學(xué)生認(rèn)知能力的，與此同時(shí)也豐富了國(guó)家課程資源。

（三）以國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)作為STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)依據(jù)

對(duì)STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)是課程資源開發(fā)過程中需要考慮的重要內(nèi)容。在對(duì)基于民族傳統(tǒng)科技資源所開發(fā)的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，建議以目標(biāo)取向的評(píng)價(jià)為主的同時(shí)，關(guān)照過程取向的評(píng)價(jià)，而這兩種取向的評(píng)價(jià)皆應(yīng)該統(tǒng)一于國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)。例如，在小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)中通過STEM項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)時(shí)，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)應(yīng)該指向科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)與環(huán)境等方面的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)案例

以制作一件民族傳統(tǒng)樂器為例，說(shuō)明基于民族傳統(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)方法，以期為開發(fā)具有民族特色的本土化STEM課程資源提供參考。

（一）課程資源開發(fā)背景

音樂是人類最具普遍性和感染力的藝術(shù)形式之一，是人類精神生活的有機(jī)組成部分。樂器是用于音樂的發(fā)聲器具，泛指可以用各種方法奏出音色音律的器物。經(jīng)過數(shù)千年的發(fā)展和傳承，我國(guó)民族地區(qū)產(chǎn)生了種類繁多的樂器，幾乎每個(gè)民族都有自己獨(dú)特的民族樂器，民族樂器的制作技術(shù)也就成為我國(guó)民族地區(qū)傳統(tǒng)科技的重要組成部分。民族樂器通過各族人民的演奏發(fā)出了樂音，通過音調(diào)和節(jié)奏的不同組合，形成了悅耳動(dòng)聽的旋律，愉悅了各族人民心情的同時(shí)，也陶冶了各族人民的情操。聲學(xué)知識(shí)是義務(wù)教育階段物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一，學(xué)生通過制作民族傳統(tǒng)樂器不僅能系統(tǒng)地鞏固所學(xué)的聲學(xué)知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力，符合STEM教育的基本理念，是聲學(xué)主題中較好的STEM課程資源。

（二）民族傳統(tǒng)樂器制作的STEM課程目標(biāo)

民族傳統(tǒng)樂器制作的STEM課程目標(biāo)對(duì)標(biāo)于義務(wù)教育階段中物理學(xué)科時(shí)，主要有兩個(gè)進(jìn)階的課程目標(biāo)，進(jìn)階一的目標(biāo)是聲學(xué)基本知識(shí)，進(jìn)階二的目標(biāo)是電磁學(xué)與聲學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。具體分析如下：

課程目標(biāo)進(jìn)階一：聲學(xué)的基本知識(shí)目標(biāo)

在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于聲學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)是：“通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)聲音的產(chǎn)生和傳播條件;了解樂音的特性，了解現(xiàn)代技術(shù)中聲學(xué)知識(shí)的一些應(yīng)用。[3]”民族傳統(tǒng)樂器中的打擊樂器、管樂器、弦樂器等樂器的制作皆能達(dá)到上述目標(biāo)。

課程目標(biāo)進(jìn)階二：電磁學(xué)與聲學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用

在《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于聲學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)是：“通過實(shí)驗(yàn)，了解通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用;通過實(shí)驗(yàn)，探究并了解導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。[4]”如模擬民族傳統(tǒng)樂器中二胡的原理，則可以用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的支架、磁鐵、細(xì)鐵絲、影響等實(shí)驗(yàn)器材制作一件電子二胡。

（三）民族傳統(tǒng)樂器制作的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)

根據(jù)課程目標(biāo)，民族傳統(tǒng)樂器制作的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)可以分為三個(gè)進(jìn)階的結(jié)果。第一進(jìn)階目標(biāo)是：通過民族傳統(tǒng)樂器的制作，學(xué)生能準(zhǔn)確地分析出所運(yùn)用到的物質(zhì)知識(shí)。第二進(jìn)階目標(biāo)是：學(xué)生能選擇合適的材料，制作出不同音色的民族傳統(tǒng)樂器。第三進(jìn)階目標(biāo)是：學(xué)生能用自己所制作的民族傳統(tǒng)樂器演奏一首曲子。這三個(gè)進(jìn)階中，進(jìn)階一是基礎(chǔ)能力要求，這一進(jìn)階的要求所占權(quán)重建議為80%;第二、三進(jìn)階的要求所占權(quán)重建議為15%和5%。

四、結(jié)束語(yǔ)

民族傳統(tǒng)科技是各少數(shù)民族智慧的結(jié)晶，是民族地區(qū)得天獨(dú)厚的理科課程資源?；诿褡鍌鹘y(tǒng)科技的STEM課程資源開發(fā)在豐富民族地區(qū)理科教育資源的同時(shí)，也是STEM教育本土化的重要途徑。

基金項(xiàng)目：貴州省高校人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（2019qn15），貴陽(yáng)市財(cái)政支持貴陽(yáng)學(xué)院學(xué)科建設(shè)與研究生教育項(xiàng)目[HC-2020]

參考文獻(xiàn)：

[1]廖伯琴.西南少數(shù)民族地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展與傳統(tǒng)科技及其傳承[J]西北師大學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2007（01）：78-83

[2]廖伯琴.從《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》例析民族地區(qū)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程資源利用與開發(fā)[J]民族教育研究（1）：32-34.

[3][4]教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）[M]北京：北京師范大學(xué)出版社，2011