香港中小学STEM教育的观察与启示

来源:用户上传      作者:刘崎

　　当今世界正处于新一轮科技与产业革命的孕育期，科技创新对社会的引领作用愈加凸显，经济转型对新型人才的需求与日俱增，培养一大批拔尖创新人才和高水平技能人才，已经成为未来教育改革的重要议题。在这种大背景下，倡导多学科融合、注重创新精神和实践能力培养的STEM教育引起全世界教育界的广泛关注。香港教育一贯以“融合与创新”相结合，近年来政府、教育部门以及学校高度重视STEM教育，大力推动STEM教育的开展，以期培养具备科学、技术、工程与数学素养的全面发展型人才。
　　一、香港中小学STEM 教育的观察
　　2019年6月，笔者跟随广东省新一轮“百千万人才培养工程”赴港名师团对香港基础教育进行学习与交流。在这期间，我们对香港仁济医院林百欣中学、英华书院、香港德望学校等多间中小学进行走访和观摩。这些学校虽办学体制不一，但均有高质量的软件资源和硬件设备，建立了常态化STEM实验室。香港仁济医院林百欣中学就是一所在STEM教育方面颇有建树的学校。学校创办了“创意学会”，编写了《创意创未来》的校本课程教材，成立了STEM教育小组，积极开发多元学习活动、加强跨学科协作，培养学生的创意潜能、应用能力和社交能力，创办了“香港学生创新发明大赛”，并扩展为国际比赛，让学生开阔视野、体验不同文化、丰富人生阅历，提升学生的国际公民意识。近三年，该校学生走遍广州市、港澳台地区及印度尼西亚、韩国、美国等国，获取国际创意发明的奖项共160多个。副校长刘世苍推动的“一生一发明”项目获得2018年基础教育国家级教学成果二等奖。
　　深入课堂参观，与学校教师交流，让我们对香港中小学STEM教育有了进一步的认识和了解。然而，全港有一千多间中小学，对于多数还不具备实力和能力开设STEM课程的学校，教育局是如何发挥作用，提供实际支持的呢？带着这个疑问，我们走进香港教育局内设的STEM教育中心。
　　该中心的负责人介绍，中心定期为教师举办工作坊，以及为学生举办不同类型的STEM学习活动，也联系有意发展或优化STEM教育的学校，组成支援网络，透过工作坊、分享会及到校支援，协助学校策划及开展校本STEM教育计划。中心提供创客空间、教师专业發展课程、学生学习活动等支持服务，定期为相关校领导举办有关STEM教育规划和实施的课程，为教师举办有关使用STEM教育中常用设备和工具（如3D打印机和激光切割机等）的课程。
　　最令我们感兴趣的是中心内的创客空间，分为四个区域，分别是创意讨论区、数码设计区、数控制造区和设计实践区。中心配备了较先进的设备和工具，可供教师安排有关STEM教育的课堂，以及让学生进行相关的研习。中心提供一个创客空间供教师开展STEM课堂，并让学生制作相关习作，有兴趣使用创客空间的学校只需提前与中心预约。中心还定期为中小学生举办多样化的学习活动，例如2019年7月举办了全港“模型飞船创作大赛”，这是香港STEM教育的一大盛事。
　　二、香港中小学STEM 教育的活动案例
　　案例1：太阳能煮食炉（见图1）
　　香港仁济医院林百欣中学推行“一生一发明”项目，培养学生的创意思维，让每个学生都能拥有自己的发明。一些学生关注到地球的温室效应越来越严重，能源渐渐缺少，他们设想制作一个简单的“太阳能煮食炉”，既能够节省能源，也能够轻松烹调美味的料理。实践过程是：先制作若干大小相同的太阳能反射板，利用射灯模仿太阳，改变反射太阳能板的数量，例如由4块到5块再到8块等，每次量度中心容器的水温，找出太阳能反射板的数量与温度的关系。然后，把容器包上不同颜色的玻璃纸，测试不同颜色对提升温度的关系。最后，找出效能最高的。这项发明融合了物理、数学和通识学科，包含课堂学习和课外实践，鼓励学生以构思及制作为契机，在过程中发掘自我。
　　案例2：安全拐杖（见图2）
　　香港德望学校是一所女子学校，学校结合女生的艺术特长，开展了STEAM教育。他们在初一的STEAM课程设计过程中，先让学生自学、小组探讨，然后以“同理心”为第一出发点，带领学生走进社区，包括老人院等，了解不同社群的需求，发现问题，最后用智慧和技术做出解决方案，从而设计出很多令人满意的成果。了解到老人家容易跌倒，他们设计了“安全拐杖”，蜂鸣器安装在手柄旁边，遇水通电就发声，可以提早通知老人地面湿滑，避免跌倒。另外，在休息时间或在街上购物时，可以把东西挂在拐杖的手柄上，像是多了一只手帮助自己，老人使用更方便快捷。这个拐杖的表面由反光纸包住，具有反光效果，让路上司机可以清楚地看见拿这个拐杖的人，防止车祸。
　　案例3：月球探测车（见图3）
　　香港英华书院开展STEM教育的理念与实践经验也给我们留下深刻的印象。伴随“嫦娥四号”和“玉兔二号”首次在月球背面成功着陆，中国探月工程迈出了一大步。他们以“月球探测车”为主题设计STEM课程，用积木设计出月球车模型，探索不同结构的越障特点。他们首先组织学生学习交流，认识月球表面的环境情况，进而了解设计月球车的行走机制需要满足哪些基本要求。接下来，通过图片和视频展示月球车、火星车以及生活中有类似需求车辆的图片，讨论某一种或几种解决方案的机械结构。讨论后，教师指导学生用积木搭建月球车结构。完成初步设计后，根据定义问题环节的测试要求，进一步检测月球车是否符合检测标准，鼓励学生进一步讨论和改进自己的设计方案等。
　　三、启示
　　面对以主动、探索、体验、创新为特征的STEM教育，我们内地中小学该做些什么？我认为首先要从观念上接受创新的STEM教育理念，但要实现STEM教育真正落地，一要构建STEM系统课程，二要开发STEM教育资源，三要建设跨学科教师团队。我们应抓住时代机遇，迈开推动STEM教育的步伐，借鉴其他国家和地区的经验，制定系统的课程标准，开发标准化的教材，将STEM教育真正在中小学中开展，培养具备发散思维、逆向思维、批判性思维以及跨学科综合知识应用能力、创造力的综合性人才。
　　责任编辑   魏文琦
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