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王晶莹 单俊豪 郑永和:中美STEM课程案例的比较研究
2021/7/18 17:38:33 | 浏览:518 | 评论:0

STEM课程是彰显国家创新人才培养理念的重要途径。美国作为世界基础教育阶段STEM教育的领跑者,其STEM课程经历深度打磨和优化已经形成了鲜明的设计特色和突出的教学优势。深入挖掘中美两国的STEM 课程的异同点有助于帮助我国STEM课程设计者提炼出实用的课程设计经验和思路,同时也能够为相关课程研发机构提供可操作性的课程优化方向。本研究首先对国内外STEM课程研究进行回顾,发现课程研究的趋势脉络,并从跨学科整合、活动理论的角度出发,基于STEM课程分析框架,从知识场域、活动设计、活动类型以及课程评价层面出发,对45个中美典型的STEM课程案例进行文本分析,深入挖掘两国课程的趋同性和差异性。并根据具体的分析结论围绕新技术应用于跨学科知识整合、选取恰当教学模式促进活动和内容统一、课程活动促进学生思维提升、评价方案助力课程质量四个维度为我国STEM课程的优化设计提出可行建议。

一、问题提出

科学、技术、工程和数学(简称STEM)教育是偏理工科的多学科交融领域,与心理学、经济学、管理学、社会学和政治学相关,是美国的一种教育集成战略。STEM职业需要能融会贯通多个学科的复合型创新人才,它不仅是推动学生投身科学、技术、工程和数学领域的水泵,而且有助于学生21世纪技能的养成,以及对个人健康、环境质量、能源耗费和国家安全进行理智决策的能力。我国中小学近年来兴起以项目式学习(Project-Based Learning)为代表的STEM教育实践,中国教育科学研究院2019年大样本的调查显示,68.82%的教师认为STEM教育是涵盖科学、技术、工程、数学等跨学科的整合型课程,并且63.75%的教师认为STEM是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式。STEM课程是推动科学教育实施,实现综合性人才培养的重要手段,跨学科整合的活动课程是STEM教育的核心。美国下一代科学标准(NGSS)为美国不同学段STEM课程建设提供了权威的内容选题支撑,美国科学教师协会(NSTA)主办的《科学教师(Science Teacher)》,《科学视域(Science Scope)》以及《科学儿童(Science Children)》等杂志也定期刊登优质STEM课程案例,其课程内容均遵循NGSS的标准研发和实施;美国Cobb Science Lab也为有志于在电子科学方面有所成就的K-12学生提供丰富的在线STEM 课程学习资源。

STEM课程在我国的本土化实践源自对西方思潮的不断地借鉴和学习,尤其较大地受到项目式学习的影响,已经在本土的教育文化得以迅速发展,从而形成具有中国特色的STEM课程文化。目前,我国教育类企业成为推进STEM课程研发的主力军,中小学校和教研部门也在积极推动,但是由于科学本身作为舶来品,美国STEM课程本土化融合时间也不长,并且在西方STEM教育思潮的影响程度也受到本土文化和教育传统的作用,美国STEM课程设计的精髓或许与我国现存的主流模式存在差异。我国STEM教育领域却存在课程体系不明、课程目标不清晰、缺乏细致的探究学习设计、专业教师储备不足、未形成健康生态等问题,有必要在STEM课程的跨学科性和互动性等诸多方面展开中美比较研究。因此,本研究选取中美STEM课程案例进行文本分析,基于活动理论、跨学科整合和STEM课程标准,构建STEM课程分析框架,从知识场域,活动设计、活动类型以及课程评价四个方面进行分析,深入挖掘中美STEM课程案例的特征,为我国STEM教育发展和课程本土化研究提供循证教育实践的依据。

二、STEM课程开发和研究现状

STEM教育与传统教学模式相比突出“能力本位”特征,旨在培养学生问题解决能力、自主创新能力、深度学习能力以及适应未来的能力。美国的“项目引路”(Project Lead the Way)作为STEM教育的重要课程提供者,其课程设计的目标在于提升学生STEM学习兴趣,发展问题解决、创造性思维、批判性思维、合作与交流等学习生活和工作中必须与可迁移的技能。美国下一代科学标准(NGSS)提出了K-12阶段学生应该具备的三个维度的知识和技能:学科核心概念、跨学科知识以及科学与工程实践,其科学逻辑在于通过物质科学、生命科学、地球与空间科学以及工程与技术知识,通过工程设计各个环节的引领给予学生系统地科学研究能力提升以及适应未来STEM工作的技能。中国教育科学研究院发布的《STEM教育白皮书》明确指出,需要通过综合性STEM课程来培养学生运用所学知识,创造性解决问题的能力。这种问题解决能力又可以细化为批判性思考能力、创造能力,与人沟通和合作的能力等子能力。

目前,国内比较认可的STEM课程设计原则以STEM素养提升为教学目标,以真实世界问题情境为背景,强调STEM学科概念和跨学科学习,力求达到实践学习和心智学习的协同发展。为了达到既定教学目标,工程取向的课程是落实STEM教育理念最适切的形式。为满足课程的工程设计需求,国外教材常常选取工程设计的模式开展课程活动,具体步骤包括:明确挑战性任务,发散思维,迭代设计,作品展示等环节。以工程设计驱动的课程特色有开放性和创新性、系统性和迭代性,情境性和跨学科性以及社会互动性。由于工程设计的教学内容包含工程设计的常用思维方法和知识体系,同时包含迭代设计的教学环节,因此工程设计模式适用于教学周期较长的教材或课程群,而5E教学模式则可作为教学周期较短的课程整合方式,涉及五个环节,即引入(Engage),探索(Explore),解释(Explain),拓展(Elaborate)和评价(Evaluate)。2014年,美国国际技术与工程协会(ITEEA)在5E学习环的基础上进行优化,提出了6E教学模式,即参与(Engage),探索(Explore),解释(Explain),工程(Engineer),深化(Enrich)和评价(Evaluate)。国内学者把跨学科STEM学习活动分为五个学习活动环节:进入情境与提出问题活动(Enter and Questions, EQ);探究学习与数学应用活动(Exploration and Mathematics, EM);工程设计与技术制作活动(Engineering and Technology, ET);知识扩展与创意设计活动(Expansion and Creativity, EC);多元评价与学习反思活动(Evaluation and Reflection, ER),并将其归纳为STEM跨学科学习活动5EX模型。无论是工程设计还是6E教学模式,其对教育本质的诉求在于通过系统的教学流程有效整合跨学科知识,在“做”中提升学生以问题解决能力为主的综合素养。

另外,我国已有一定数量的实证研究以STEM课程作为分析对象,深入剖析了STEM课程的知识内容、教学模式和评价等问题,如研究者提出以STEM教育结构框架作为分析单元,对美国FOSS K-5科学教材进行教学内容分析。还有学者通过对美国知名创客类教材《设计与发现(Design and Discovery)》进行内容分析,总结了美国课程体系中常见的八种课堂活动。STEM课程的关键在于如何整合的问题,国外研究者将STEM整合方式分为明确型、简单相加型和不明确型,其中明确型指设计活动在整个教学流程中体现明确,学生能够通过学习活动理解学科之间的关联;简单相加型指工程设计仅仅是科学单元的一个附加产物,或者可以理解成课程结束后学生作品的呈现;不明确型指该课程没有运用或没有恰当运用整合方式进行课程整合。因此,中美STEM教育目标的总体诉求基本相同,以能力本体为驱动,培养学生适应社会、适应未来的综合素养,但在课程目标的层次性、跨学科知识整合方式、或是学科融合的活动形式等方面都会存在理论与实践的差异。

三、STEM课程案例比较的研究设计

STEM教育以跨学科整合的活动课程作为其主要的物化载体。跨学科整合概念即以现实问题为依托,突破单学科视野,整合研究方法,并进行创新推动形成新知识、新产品。STEM课程设计中的跨学科整合强调从教学目标出发将四门学科内容融合成整体,而不是简单的拼接,这是STEM教育的核心观点,也是STEM课程评价的重要指标。活动理论强调教学过程以学习者的活动为中心,以学习者为主体,教学内容为客体,STEM学习参与者为共同体,教学模式及问题情境为工具,课堂教学规则、学习者交往规则及教学评价为架构,教师的教和学生的学即劳动分工,以上互动要素共同组成学习活动系统。各要素在不同的学习阶段表现出侧重性和冲突性,并共同作用于STEM教学活动,基于活动理论可以构建STEM教学活动模型(图1),这一理念将为后续选定的中美课程案例的分析维度提供理论基础。

王晶莹 单俊豪 郑永和:中美STEM课程案例的比较研究

1 课程活动系统的结构

为保证所选课程案例能充分代表中美STEM教育理念,中国案例来自2017年我国知名的STEM教育研讨会,遴选标准是符合STEM基本理念,在知识内容上具有跨学科特征,共筛选出26个符合该标准的课程案例,教学对象覆盖幼儿园到高中。同时选取美国科学教师协会(NSTA)所主办三个杂志20142017年发布的符合标准的19STEM课程案例,均出自美国知名科学教师,教学对象遍及K-12。本研究构建了STEM课程分析框架(图2),以STEM教育理论、活动理论、跨学科整合概念为理论基础,以课程评价为实践操作,从宏观上对中美STEM课程案例进行对比分析,在微观上针对统计数据挖掘信息。

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2 中美STEM课程比较的分析框架

本研究从课程设计的流程出发选取了课程内容、教学模式、课程活动和课程评价四个部分作为具体的分析维度(图3),流程1-4可以表示课程设计的进阶过程,从学习者参与、问题提出、探究活动到学习结果等。其中课程内容参考周鹏琴等人的STEM教育内容结构分析编码表进行编码,并针对科学知识覆盖率、技术知识分布、工程知识分布进行统计对比分析。教学模式层面则关注课程案例的设计流程,并参考国外STEM课程常用的教学模式,即工程设计模式、5E模式、传统教学模式三种。教学活动参考国内学者在分析美国教材所提出的八种常见课堂活动,在此基础上进行统计分析。在课程评价层面,从课程中体现的基于教学活动的评价、基于能力的评价以及基于作品的评价三个层面进行分析。

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3 课程设计模式图

四、中美STEM课程案例的比较

(一)课程内容的知识场域

中美STEM课程均秉持跨学科的特点,绝大部分课程渗透跨学科的其他知识。经统计发现,美国课程平均课包含知识点数目(案例知识点总数/案例数)为2.94,中国课程平均包含知识点数为2.46,因此,美国课程所涵盖的平均知识点数大于中国。在科学知识方面,两个国家均呈现S(科学知识)>T(技术知识)>E(工程知识)>M(数学知识)的设计特点。首先,中美STEM课程中科学知识占比最多,科学知识和技术知识关联紧密。经过编码分析,中国STEM课程中科学知识共有23个,占比35.38%;美国STEM课程中科学知识共有39个,占比57.35%。两国科学知识的学科分类看,物理学占比最高,中国课程的物理学知识出现14次,占科学知识总数的60.87%,美国课程的物理学知识出现23次,占科学知识总数的60.53%(图4)。其次是生物学,中国占比21.74%,美国占比15.79%。化学和地理知识占比均小于15.00%。在中国的26个课程中,科学与编程技术相结合的课程有10个,占所有课程的38.46%,科学与建造设计相结合的课程有9个,占34.62%。相比之下,美国STEM课程更加关注科学与建造设计的结合,总共有14个课程,占比73.68%

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4 中美STEAM课程中科学知识的分布

其次,中国课程关注学生对开源硬件的操作使用,美国侧重真实生活世界的学生动手操作。中国课程中的信息(软件编程和硬件编程)类知识最多(11个),占比52.38%,其次是动手制造类(9个),占比42.86%;美国课程的动手制造类最多(12个),占比80.00%。由此可见,中国对编程知识的使用尤为重视,最受欢迎的编程硬件有乐高套件(硬件+软件)、Arduino编程套件(硬件+软件)、Scratch模块化编程软件三种;侧重利用科学知识和编程技术去实现创造;而美国则侧重通过课堂情境的真实世界活动让学生探究科学知识,并基于此创造新事物。例如,江苏某小学老师在国内高校专家指导下设计的植物心情检测仪一课,要求学生利用土壤湿度、温度传感器和Arduino元件相连,制作植物心情检测装置;南卡罗莱纳大学和南卡罗来纳州博福特中学合作研发的污水过滤系统课程则通过让学生探究影响污水处理的各种物理和化学要素,从而更好地设计污水处理效率更高的水过滤装置。

最后,中美STEM课程均强调问题解决,中国课程的工程主题较为集中,美国则更显多元。我国2017年颁布的《小学科学课程标准》明确指出工程的定义,即人类为了实现自己的需要,对已有的物质材料和生活环境加以系统的开发、生产、加工、建造等,这便是工程,工程的核心是创造。创造意味着寻找问题解决的创新方案,中国STEM课程侧重利用编程知识进行创新和工程设计,美国侧重利用系统的工程设计思维和流程培养学生的系统思维和设计策略。从总体上看,两国所有和制造创造相关的STEM课程均以工程设计作为课程主题,在主题选择方面,中国倚重传感器等硬件设备制造智能电器设备,如制作电动雨刷器、求生呼救器等,主题偏物理科学,工程主题较为集中;美国则在生命与环境科学、地球科学、物质科学等工程设计领域均有涉猎,工程主题较为多样(图5)。

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5 中美STEM课程中技术和工程知识的分布

(二)课程内容的活动设计

美国课程有效运用设计的学习模式开展教学,如5E教学法等是以建构主义观点为核心构建不同学习阶段组成的闭合环状系统,强调学习模式的发展性和创新性;而中国较多采用传统方法开展教学,即在一定的教学思想指导下,围绕着教学活动的某一主题,形成相对稳定的、系统化的线性教学范型。教学模式是连接教学各个环节的纽带,根据课程的特征选取行之有效的教学模式有助于让教学环节逻辑性强,提升教学的流畅性和可操作性,帮助打造良好的学习氛围。设计学习是目前在国外应用广泛的教学模式,在STEM课程中最经常出现工程设计方法,其常规教学步骤包括:明确问题和任务à确定问题解决方案à模型制作à选取最优解à迭代优化。表1展现了美国课例中19门课程中运用的教学模式。美国课程习惯用5E教学法和设计学习的教学范式进行教学,总体比重达到52.64%,而中国的26个课程中,24门课程还没能超越传统教学模式,占比92.31%,仅有2门课程运用了设计学习方法开展教学,占比7.69%

1 美国STEM课程应用的教学模式

教学框架

数量

占比

5E教学法

5

26.32%

设计学习/项目式

5

26.32%

EFFECT教学模型

1

5.26%

学习周期

1

5.26%

故事教学法

1

5.26%

CER模型

1

5.26%

困难教学法

1

5.26%

传统教学步骤

4

21.05%

总计

19

100.00%

(三)课程实施的活动类型

活动理论强调发挥学生的主体性,并关注共同体的作用,STEM教育的实施离不开课程实施,课程活动是体现学生能动性、调动学生参与的重要手段,活动的频率、类型和环境都对实施效果有影响。首先,美国课堂活动的频率远大于中国。本研究以课程案例为单位,统计一个课程案例中出现的不同类型教学活动(相同类型活动只计数一次),并进行汇总统计。每个课堂活动的出现频率=该国课例中活动出现的总次数/课例总数。通过对不同课堂活动出现频率的横向比对发现,美国课程中每个活动的出现频率远大于中国。根据每个课堂活动的纵向对比发现,美国课程的各个教学活动出现频率均高于中国,差异比较明显的是课堂探究活动(79%>23%)和调查研究活动(42%>1%)。实验探究能力是工程设计必不可少的教学环节,从微观上能够锻炼学生的数据处理和分析能力,从宏观上能够锻炼学生的问题解决能力,帮助学生在探究中理解科学知识,解决科学问题。调查研究作为工程设计的必要手段,有助于学生理解STEM主题的现实意义,同时也是学生了解生活现象的重要途径。

另外,中美两国STEM课程对户外探索活动关注度均不高。户外探索活动一般包括野外观察、户外样本采集等活动。受课堂环境限制以及处于安全性考虑,中美STEM课程都鲜有户外探索活动。目前,中美两国都在教室或者实验室中模拟户外的场景,如利用瓶子,水和细沙模拟钟乳石的形成,用塑料玩具模型和大的塑料盒子模拟捕鱼过程等。尽管教师为了安全性尽可能地将户外真实环境还原到课堂中,但是学生却不能有身临其境的体验。因此,在真实活动的课程实施与课堂环境现实之间呈现出的活动理论的冲突方面,可以在课堂中或校外兴趣小组或非正式活动中适当安排时间进行户外观察和实践,以收集课堂用到的数据和测试学生作品的效果。

王晶莹 单俊豪 郑永和:中美STEM课程案例的比较研究

6 中美STEM课堂不同活动类型的频率对比

(四)课程实施的评价方式

美国印第安州STEM教育标准是目前国际上具有代表性的参照,分为教学和课程两个维度,其中的教学涉及教学程序设计、整合STEM实施、教师专业发展、教育技术运用、教学策略应用和教师学科知识水平;课程涉及课程整合的水平、课程进度和与跨学科之间的相互联结、社区参与课程程度、21世纪技能在课程中的体现和学生学业评估手段。STEM课程的评价标准非常重视课程的跨学科整合、学生技能和课程评估手段。首先,评价方式上美国善于利用表现性评价对学生课堂活动中的能力进行评测。美国的19个课程案例均有详细的评价方案和表现性评价量规,均对学生概念知识进行有效评价,同时13个课例对学生的高阶思维能力进行评价(如问题解决能力、创新思维能力等);10个课例对学生作品进行全方面的综合性评价。中国的课程对评价环节并没有美国那么热衷,往往对概念知识和作品评价进行隐性评估。

其次,评价数据的来源可以从侧面表明该课程的评价策略。美国课程评价数据来源多样,并注意收集学生学习的全过程数据。课程评价数据的来源一般有六个途径:口头或书面总结报告、课程结课作品,问答式问题,实验探究报告,口头测试,学习活动。美国的课程的数量分布为口头或书面总结报告(8次),课堂结课作品(10次),问答式问题(4次),实验探究报告(6次),口头测试(3次),学习活动(2次)。美国STEM课程通过多种途径收集学生数据,有助于全面了解学生课堂知识和技能的获取与提升状况,中国的评价并不明显,通常以学生结课作品和学习活动的途径为主。

最后在学生技能方面,美国STEM课程关注学生高阶思维能力的测评,中国则以学生作品为主。美国的19个课程案例中,有7个考察具体情境中学生的问题解决能力,有10个关注学生创新思维和批判性思维能力。有3个实验探究课程侧重学生数据处理和分析能力,而问题解决能力包括学生对已知问题的分析、提出问题解决方案和建模的能力以及学习过程中小组合作能力。创新思维和批判性思维能力培养是美国课程的一大亮点,主要运用设计思维方法中的SCAMPER,同理心地图等方法系统地提升学生对问题的创新和深度思考,并运用量化方式对学生的创意思维提升状况进行测评,具有代表性的有3-2-1策略评估学生的创新想法,即利用SCAMPER创意思维挖掘方法来帮助学生,其中3指的是在学习过程中学到的3个收获;2指的是2个关于设计改进问题;1指的是1个在实践期间感觉很好的做法。数据分析能力主要关注学生对收集上来的数据进行清洗、规律挖掘与公式、模型建构的能力。

五、思考与启示

本研究从跨学科整合概念和活动理论出发,应用STEM课程分析框架,宏观上对选定的中美STEM课程案例进行文本分析,微观上基于数据挖掘探究中美STEM课程内容的知识场域和活动设计,课程实施的活动类型和评价方式,根据分析结果讨论中美STEM课程的异同,并深入提炼美国STEM课程的设计特点和优势,为我国STEM课程的本土化提出建议。因此,笔者从课程内容融合、教学活动策略、教学评价设计和教学模式选取四个方面进一步反思。

(一)循证开源技术的教育价值,促进知识的跨学科整合

中美STEM课程对物理和生物学知识的关注度最高,源于这两个学科本质与工程容易衔接,课程内容很容易与学生产生情感共鸣。中国STEM课程的特色在于灵活运用开源编程技术来设计迎合信息时代发展的创意产品,学生通过STEM课程学习完成创意作品的过程也是培养其综合素养和构建多学科知识融合的过程。在能力提升层面,信息素养也成为学生多元素养中重要的一环。开源技术作为数字时代的产物,是提升学生信息素养的要素,使用开源硬件能够帮助学生获得合作沟通能力、批判性思维能力以及更多专业技能上的进步。在学科知识层面,目前以Arduino为代表的开源技术有效地融合了物理知识如电学三要素,灯泡,发动机等基本元器件,能够在设计创意的同时有效进行物理知识的探究。同时,传感器、无线通信等设备的接入也帮助学生客观、定量地了解生活中的常见物质(如温度、湿度、气体浓度等)。因此,笔者认为,在课程中嵌入开源技术知识,以技术知识作为电子创意作品实现的基础可以在有效提升学生综合素养的同时达到学科间知识整合的需求,但是同时应该关注基于循证教育的路径,挖掘开源技术的教育价值,明晰其对学生计算思维、批判性思维等高阶思维能力的作用机制,并进一步开发多元化的STEM课程整合技术和教学产品,促进跨学科融合。总之,STEM 课程内容的选择既要“以学习为中心”,也要适应国家、地区及学校的现实状况。

(二)运用多元教学模式,促进活动和内容的协同共进

一堂课的完整性和连贯性需要依赖教学模式作向导,指引课程设计思路与动向。目前STEM课程常见的教学模式有项目式教学、设计学习法、5E教学法等。在STEM课程设计中,教学模式可以类比成一个树的主干,教学活动是受教学模式支撑的分支,教学内容是支持教学活动目标的叶子。适切的教学模式是支撑教学活动有效开展和教学内容深入渗透的前提。根据教学模式深入设计符合教学目标的教学活动,教学内容则渗透在教学活动中以突出“做中学”的STEM教育理念。以设计学习中的工程设计方法为例,其蕴含的六个教学流程:理解设计过程-工程学基础-创意思维训练-模型制作与作品实物化-产品原型制作-最终报告。在六个基本教学流程的基础上进行活动设计,如在工程学基础这个环节,可以设计实验探究、动手操作等教学活动以探究电路的原理和规律以及简单机械的原理和特点,完成知识点的铺陈;在创意思维环节,学生可以通过观看视频、小组讨论等方式理解创意思维的使用方法并学会使用思维方法设计更多创意方案;在最终报告环节,学生可以通过组间交流、班级汇报等活动掌握交流展示的常用方法和技巧。因此,好的教学模式应当是整合跨学科的知识,在活动探究中发挥学生主体性,引导学生的科学思维方式和论证思维能力。同时,在多样性课程选择下,应该鼓励和支持教师成STEM课程开发的主体,整合各类资源,鼓励跨学科融合合作开发STEM校本课程。除此之外,不容忽视的是教师需要关注学生STEM学习的非认知因素,近来研究者提出从计算机支架、多模态数据驱动、动态知识图谱和教学代理等方面构建众包知识建构环境下的STEM动机强化路径,为教师设计高动机的STEM教学活动提供建议,提高STEM学习存留率。

(三)基于跨学科活动开展科学思维教育,促进学生高阶思维的发展

毋庸置疑,美国在思维教学方面所作的理论探索和实践应用引领着全球STEM课程活动的导向。学生思维品质的提升是升华STEM课程活动的重要举措。设计思维是培养学生创新思维和问题解决能力的重要方法,思维的提升通过一系列活动来实现,其教学流程包含发现问题、集思广益、方案设计、快速成型、评估修订和演进发展的迭代。其成型的思维训练活动包括:头脑风暴法、同理心地图法、SCAMPER法以及九宫格法等。不同的活动方法对应着不同的思维训练倾向和策略,例如,同理心地图法以培养学生发现问题能力为出发点,要求学生以用户的视角设想出尽可能多的产品问题,从而为后续问题解决方案的设计提供更多的参考;SCAMPER法则以培养学生发散思维能力为目标,要求学生通过现有作品的基础上进行适当的替换、组合、增加、删除和放大等优化操作。恰当地在教学活动中引入思维方法可以打破学生的思维定势,在系统方法论的引导下大胆的探究和创新,从而基于STEM课程有效提升学生的高阶思维能力。同时需要强化计算机支架与STEM教育的融合,以培养学生诸如批判性思维、创新能力及问题解决能力等高阶思维能力。

(四)制定规范化评价方案,助力课程质量稳步提升

针对当前教学评价环节的瓶颈难题,STEM教育评价方案的制订成为亟需解决的症结。中美案例比较发现,表现性评价能够准确评价学生在真实情境中的问题解决能力及相关素养,克服了传统标准化测验仅能测试低水平知识和孤立技能的弊端,能够科学测查学生在真实世界中的复杂成就和情意表现。表现性评价的引入意味着课程设计者认识到传统纸笔测验的局限,力求通过收集学生在真实情境下的学习数据作为评价依据。档案袋评价是表现性评价数据收集和整合的常见方式,其目的在于持续收集学习过程中能够充分表征学生知识和能力提升的证据(如报告、作品、论文等)。STEM教育关注学生的学习过程,因此有必要对学生的过程性学习数据进行监测,以明确学生在学习过程中产生的问题,从而进行个性化的指导。评价机制的有效设立既是对学生学习成果的科学检测,也是对课程质量的客观反映。优秀的STEM课程可以在保证学生学习积极性的同时,有效提升学生的知识水平、综合能力和社会情感技能。评价结果为课程研发者提供改进课程的依据,课程研发者应当深入思考教学效果不明显的环节,提出优化方案并不断实践,从而保证STEM课程质量稳步提升。

综上,STEM 课程“如何教”的问题集中在四种典型的教学方法,即问题式学习( Problem-based learning)、探究式学习( Inquiry-based learning)、设计式学习( Design-based learning)和项目式学习( Project- based learning)。我国STEM 教育存在的种种乱象是“经验本位”倾向在实践活动中的现实映射。纵观国内外STEM课程案例的文本分析研究,实践过程中的经验主义成为我国STEM教学的指导思想,且以信息技术为核心、项目式学习为主流模式,尚未成为学校独立的必修课程;而美国的STEM教学有着较为系统和正规的途径,其STEM课程兼顾自上而下和自下而上的双重路径,方法论层面兼顾理论研究与循证实践,且以工程制造为主流学科,侧重工程设计思想。西方STEM教育思潮在传播过程中,受到我国本土文化和教育传统影响,本文通过对比中美STEM课程案例,从循证教育范式科学地分析中美STEM课程差异,有助于后续深入分析二者差异的根源与形成适宜我国的STEM课程发展路径,为我国STEM教育宏观政策研究、中观课程开发与评价以及微观课程实施策略和教学设计提供有利的循证教育依据。

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