2024年12月22日，河南省2024年義務(wù)教育師資薄弱環(huán)節(jié)改善暨中小學(xué)教師素質(zhì)提升工程萬名優(yōu)秀中青年教師培育計劃小學(xué)科學(xué)班進(jìn)入第三天，東南大學(xué)兒童發(fā)展與教育研究所副所長柏毅教授作了《STEM教育：科學(xué)與工程實(shí)踐的理論與應(yīng)用》的主題報告和實(shí)踐教學(xué)。

　　柏毅：東南大學(xué)“百研工坊”創(chuàng)始人，東南大學(xué)兒童發(fā)展與教育研究所副所長，教授、研究生導(dǎo)師，教育部全國中小學(xué)科學(xué)教育專家委員會委員，教育部“國培計劃”科學(xué)類項(xiàng)目專家?guī)鞂＜遥|南大學(xué)）首席專家，教育部全國中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)精品課評委，教育部學(xué)位中心學(xué)位論文評委，江蘇省第五期“蘇教名家”培養(yǎng)導(dǎo)師，中國少年宮協(xié)會科學(xué)教育領(lǐng)域特聘專家，人民教育出版社《中小學(xué)科學(xué)教育》期刊編委，中國教育學(xué)會科學(xué)教育分會常務(wù)理事、副秘書長，中國青少年科技教育工作者協(xié)會科學(xué)教師教育專委會委員，主編《做中學(xué)在中國》《兒童發(fā)展早期前沿研究》《全國小學(xué)科學(xué)優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計案例》《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》《科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)》等。

　　STEM教育過時了嗎？

　　“STEM教育過時了嗎？”上午的主題報告《STEM教育：科學(xué)與工程實(shí)踐的理論與應(yīng)用》一開始，柏毅教授便向?qū)W員們拋出了這樣一個問題。他回憶起自己曾到一個經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的地方去講學(xué)，與當(dāng)?shù)匾晃活I(lǐng)導(dǎo)談起STEM教育時，沒想到那位領(lǐng)導(dǎo)竟然鄙夷不屑地說：“STEM教育？外國的東西，我們不學(xué)！”柏毅教授深有感觸地說：“看來經(jīng)濟(jì)不太發(fā)達(dá)的地方，首先改變?nèi)说乃枷胗^念很重要??！”

　　2023年11月，聯(lián)合國教科文組織決定在中國上海設(shè)立國際STEM教育研究所，這是聯(lián)合國教科文組織一類中心首次落戶中國，而且是在歐美之外設(shè)立的首個全球性的一類中心，對中國乃至全球的STEM教育發(fā)展都具有重大戰(zhàn)略意義。柏毅教授說，這表明STEM教育不僅沒有過時，而且成為包括中國在內(nèi)的許多國家的發(fā)展戰(zhàn)略。

　　柏毅教授向?qū)W員們介紹了STEM教育從美國源起的過程，并提出了對于STEM教育的解讀：在眾多孤立的學(xué)科中建立一個新的橋梁，為學(xué)生提供整體認(rèn)識世界的機(jī)會，通過把這四個領(lǐng)域內(nèi)學(xué)科知識和技能的教與學(xué)整合到教學(xué)中，使學(xué)生學(xué)習(xí)的零碎知識變成一個互相聯(lián)系統(tǒng)一的整體，以消除傳統(tǒng)教學(xué)中各學(xué)科知識割裂、不利于學(xué)生綜合解決實(shí)際問題的障礙，是一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法。（課內(nèi)+課外）

　　對于STEM教育中的四個學(xué)科應(yīng)該如何理解呢？柏毅教授提出，STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四個英文單詞首字母組成的縮寫。科學(xué)：讓學(xué)生試圖理解自然世界，通過收集實(shí)證經(jīng)驗(yàn)，基于證據(jù)測試想法，給出合理普適的答案。如物理、化學(xué)、生物、環(huán)境科學(xué)等。強(qiáng)調(diào)“合理、合理、再合理”。技術(shù)：源于工程設(shè)計，可通過改造自然以滿足人類需求。如工業(yè)技術(shù)、信息技術(shù)等。強(qiáng)調(diào)“提高、提高、再提高”。工程：用科學(xué)和數(shù)學(xué)知識系統(tǒng)化地設(shè)計產(chǎn)品和工藝，從而滿足社會的需要。強(qiáng)調(diào)“妥協(xié)、妥協(xié)、再妥協(xié)”。數(shù)學(xué)：是基礎(chǔ)工具，學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)，通過邏輯證明解釋模式和關(guān)系。強(qiáng)調(diào)“精確、精確、再精確”。

　　談到STEM素養(yǎng)問題時，柏毅教授強(qiáng)調(diào)，STEM的問題一定是從生活中來，從真實(shí)情境中學(xué)習(xí)。STEM教育培養(yǎng)的是學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決問題的能力。強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維是STEM教育一個重要的目的。

　　柏毅教授還提出STEM課程的六大特征：①融合S、T、E、M四個要素；②以工程設(shè)計過程為主導(dǎo)；③關(guān)注現(xiàn)實(shí)問題，注重在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)；④以學(xué)生為中心——主動實(shí)踐；⑤學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，參與整個STEM課程；⑥結(jié)果開放，允許多個正確答案。

　　柏毅教授介紹說，2018年12月，美國白宮發(fā)布了STEM教育新的五年戰(zhàn)略計劃——“北極星計劃”，成為美國創(chuàng)新人才培養(yǎng)的驅(qū)動力量。2017年6月，中國教育科學(xué)研究院STEM教育研究中心成立，發(fā)布了《中國STEM教育白皮書》，并啟動了“中國STEM 2029創(chuàng)新行動計劃”。2017年12月，河南省STEM教育研究中心成立，在省級教育行政部門層面開創(chuàng)了先河。希望我們大家共同努力，為中國的STEM教育發(fā)展和拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)作出貢獻(xiàn)。一起制作“古法濕版相機(jī)”！

　　下午的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，柏毅教授在播放了一段關(guān)于濕版相機(jī)的視頻后，為學(xué)員們出了一道跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)作業(yè)題：借鑒濕版相機(jī)原理，設(shè)計制作簡化模型，通過可調(diào)焦距實(shí)現(xiàn)不同景深物體清晰成像功能。

　　紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。各小組拿到提供的項(xiàng)目活動材料后，從一開始的毫無頭緒，到經(jīng)過討論后提出初步設(shè)計思路；從一次次動手嘗試的失敗，再到一點(diǎn)點(diǎn)修改的完善……1.0版作品終于成型了，走上臺來展示一下，并講一講你們的設(shè)計思路吧。

　　經(jīng)過第一次小組展示，各小組或根據(jù)專家的點(diǎn)評意見，或借鑒其他小組的成功經(jīng)驗(yàn)，再次設(shè)計出經(jīng)過改良優(yōu)化的2.0版，并進(jìn)行了第二次的小組展示——我們的1.0版作品原來存在什么問題，后來進(jìn)行了怎樣的優(yōu)化和改進(jìn)，現(xiàn)在的成品效果如何。雖然它依舊并不完美，卻是小組全體成員集體創(chuàng)造的全世界獨(dú)一無二的作品。

　　山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一春。對于學(xué)員們來說，一個下午的團(tuán)隊合作，不管是剛開始的手足無措、苦思冥想，還是到后來的峰回路轉(zhuǎn)、豁然開朗，都是一次次寶貴的實(shí)踐體驗(yàn)。相信他們也會把柏毅教授帶給他們的這份寶貴體驗(yàn)帶回學(xué)校，帶領(lǐng)更多的學(xué)生在探索STEM教育的道路上不斷砥礪前行。