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　　在今年的第四屆中國未來校長大會上，北京交通大學(xué)附屬中學(xué)(簡稱北京交大附中)和北京第五十七中學(xué)(簡稱五十七中學(xué))以STEM教育為特色，入選中國未來學(xué)校成果示范校。11月27日，芥末堆與來自全國的近百名教育工作者一同走進(jìn)這兩所示范校，觀摩STEM跨學(xué)科示范課。

　　北京交大附中的展示課是以清潔能源為主題，融合數(shù)學(xué)、物理、地理、生物四個學(xué)科知識，通過動手實(shí)踐和探究思考等方式，幫助學(xué)生更加了解環(huán)境問題。在課程設(shè)計(jì)中，各學(xué)科知識的銜接十分緊密，但如何將跨學(xué)科課程常態(tài)化是個難題。

　　五十七中的展示課則以改良智能插座為主題，采用項(xiàng)目式教學(xué)方法，通過發(fā)現(xiàn)問題、制定方案、設(shè)計(jì)模型、制作成品的方式教育學(xué)生。整個課程持續(xù)半個學(xué)期左右，對老師的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)能力要求比較高。

　　北京交大附中：小主題式教學(xué)，融合四個學(xué)科

　　“北京一到冬天什么問題最嚴(yán)重?”

　　“霧霾!”

　　在北京交大附中的跨學(xué)科課堂上，授課教師劉一明正和40名高一學(xué)生探討身邊的環(huán)境問題。他通過展示霧霾前后北京的對比圖片，引出當(dāng)天的示范課主題——用好清潔能源，留住綠水青山。

　　劉一明先以思路引導(dǎo)、自由回答的方式引導(dǎo)學(xué)生思考什么是霧霾、霧霾對生活的影響。隨后，他將課堂交給學(xué)生，讓學(xué)生隨意分享課前搜集的關(guān)于霧霾的資料。

　　從霧霾的成分到化石燃料的種類和危害，從霧霾對生活的影響到如何治理霧霾，從清潔能源的種類到呼吁大家共同使用清潔能源，兩名同學(xué)依次用自己制作的PPT展示課前自學(xué)內(nèi)容，

　　除此之外，老師會給出一些數(shù)據(jù)，讓學(xué)生計(jì)算每年化石燃料的污染物排放量占總污染物排放量的比例，從而分析化石燃料的使用對環(huán)境的影響程度;同時(shí)，借助清潔能源教室教具，讓學(xué)生的動手組裝實(shí)驗(yàn)器材，探究太陽能、風(fēng)能的轉(zhuǎn)換原理。據(jù)了解，北京交大附中的清潔能源教室教具是由世界銀行贊助，教具多是單獨(dú)包裝的器材，類似于一般企業(yè)售賣的STEM課程器材包。

　　除了運(yùn)用數(shù)學(xué)和物理知識，劉一明還融合了地理和生物知識。他通過展示清潔能源的地理分布圖，明確各種清潔能源的空間分布和開發(fā)利用情況;通過探究生物能源的生產(chǎn)過程和利用情況來學(xué)習(xí)生物知識。

　　課堂最后，劉一明以清潔能源為線索，將課堂涉及的各學(xué)科知識點(diǎn)串聯(lián)在一起，包括數(shù)學(xué)的數(shù)據(jù)計(jì)算、物理的實(shí)驗(yàn)探究、地理的清潔能源分布，以及生物的能源生產(chǎn)。

　　北京交大附中老師姜華介紹，這節(jié)示范課采用的是課前四個學(xué)科老師一起備課，以一個主題為核心，將不同學(xué)科的知識點(diǎn)穿插進(jìn)去，最終由一個老師展示的形式。在北京交大附中，每個年級都有一個文科跨學(xué)科備課組和理科跨學(xué)科備課組，分別由年級語文組長和數(shù)學(xué)組長牽頭共同備課，主要是以選修課的方式開展。

　　五十七中學(xué)：項(xiàng)目式教學(xué)，人人都是產(chǎn)品研發(fā)工程師

　　在五十七中學(xué)，芥末堆觀摩的是初中物理STEM課——智能插座的改良，這個課程主要是運(yùn)用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)并打印出成本低、安全性高、方便使用的插座模型。

　　按照學(xué)校課程的正常進(jìn)度，已經(jīng)到了各組展示介紹插座模型亮點(diǎn)的環(huán)節(jié)。課堂上，每個小組都通過PPT展示自己制作的插座模型，有折疊樣式，有像魔方一樣的立體結(jié)構(gòu)樣式，還有直接鑲嵌在墻內(nèi)的樣式。每個小組分享后，其他小組都會提出疑問和建議，最后各個小組再去改進(jìn)。

　　芥末堆考察發(fā)現(xiàn)，五十七中學(xué)的STEM公開課與北京交大附中的上課形式大致一樣，都是以小組為單位，每組5人，以選修課的形式開展。但不同之處在于，五十七中學(xué)是以項(xiàng)目式課程的形式開展，每個主題課程大概會上半個學(xué)期，每周2節(jié)課。

　　“每個課程的主題都是孩子們確定的，比如插線板問題。”授課老師李朝綱邊笑邊指著地上被膠帶粘住的電線說道，這就是孩子們想要解決的問題。

　　據(jù)李朝綱介紹，每個主題課程都是有流程的。在這節(jié)STEM展示課前，學(xué)生們已經(jīng)花了一周的時(shí)間做調(diào)查問卷。然后去超市買插線板、拆插線板，觀察插線板內(nèi)部結(jié)構(gòu)，每組大概拆了兩三百元的插線板。緊接著，針對實(shí)際生活的問題和插線板結(jié)構(gòu)，大概用一周半的時(shí)間去設(shè)計(jì)插線板，然后去動手做模型。

　　關(guān)于課程評價(jià)，李朝綱說，選修課不存在打分什么的，所以老師鼓勵孩子出成品。不管他們的設(shè)計(jì)是天馬行空，還是將現(xiàn)有的技術(shù)融合在一起，課程最后都會給孩子出一個成品。如果孩子確實(shí)覺得成品特別好，可以嘗試去申請專利，這樣做是對孩子的一種鼓勵。此外，這樣大主題課程在上課的過程中，孩子們經(jīng)歷的是一個產(chǎn)品研發(fā)工程師全部的工作，從調(diào)研到設(shè)計(jì)，再到出成品，最后到推廣。

　　STEM成果展示：我們要做科學(xué)家中的藝術(shù)家

　　當(dāng)天，五十七中學(xué)學(xué)生還分享了他們在STEM課程學(xué)習(xí)中的成果，最讓芥末堆印象深刻的是一些學(xué)生設(shè)計(jì)的課桌水杯支架。

　　項(xiàng)目總監(jiān)張磊(學(xué)生)介紹，“課桌上的水杯經(jīng)常掉到地上亂滾，這讓很多學(xué)生感到煩惱。”于是，他們做調(diào)研、制定方案、修改方案，包括水杯支架的安裝位置、制作材質(zhì)、大小深度等。經(jīng)歷無數(shù)次修改后，最終確定方案。

　　技術(shù)總監(jiān)李強(qiáng)(學(xué)生)介紹，在確定水杯支架的材質(zhì)上，他們花費(fèi)了很多精力和時(shí)間。一開始因?yàn)椴牧系牟馁|(zhì)問題，所以水杯經(jīng)?；?。后來他們開始計(jì)算水杯支架承載力的大小，融合數(shù)學(xué)、物理、工程材料、制造技術(shù)等知識，在經(jīng)歷近一年時(shí)間的技術(shù)改進(jìn)后，最后確定水杯支架的材質(zhì)。目前他們正在和廠家溝通，希望最后把水杯支架作為產(chǎn)品生產(chǎn)出來，然后進(jìn)入校園。

　　學(xué)習(xí)成果展示最后，他們分享了自己的收獲。他們說：“現(xiàn)在缺少的并不是多么高端的科技，而是能將這些科技真正帶入到人們生活中去的產(chǎn)品。因此，小組成立以來，我們就一直保持一個信念——我們要做科學(xué)家中的藝術(shù)家，永遠(yuǎn)立足于實(shí)際生活以及用戶體驗(yàn)，讓科技真正感動人心，為人類所用。STEM教育就好比物理學(xué)中的‘奇點(diǎn)’，吸引著我們不斷創(chuàng)新，立足于日常生活，從生活中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。”

　　STEM教育落地在校園：跨學(xué)科課程常態(tài)化是難題

　　就跨學(xué)科課程如何常態(tài)化、跨學(xué)科科目數(shù)量、課程評價(jià)等問題，在北京交大附中觀摩課程的老師提出疑問。

　　“之前跨學(xué)科課程是采用“走馬燈”的方式進(jìn)行教學(xué)，即一節(jié)課中，每科老師“輪番上陣”。雖然大家對課堂的評價(jià)都很高，但是最大的問題是難以實(shí)現(xiàn)常態(tài)化。”北京交大附中老師姜華說，即使是這種課前不同學(xué)科老師一起備課，課上一個老師展示的形式。也仍然在探索中。

　　關(guān)于課程評價(jià)，姜華坦言，跨學(xué)科課程顯示在課表中的形式是綜合實(shí)踐課和選修課。從功利角度講，課程評價(jià)是綜合實(shí)踐活動。從非功利角度講，這是一種趨勢，北京的學(xué)校相比于外地的學(xué)校，學(xué)生課業(yè)壓力沒那么大，還是比較注重多學(xué)科培養(yǎng)孩子。”

　　五十七中教授STEM課程的李朝綱老師認(rèn)為，在開展跨學(xué)科課程的過程中，對老師的挑戰(zhàn)也非常大。首先，最主要的問題是課程內(nèi)容的制定。他說，在這節(jié)《插座的改良》課中，會涉及到電磁感應(yīng)的變壓器等知識，這些知識其實(shí)是高二的物理知識。有些知識可能比這個難度更大，孩子們在制作時(shí)需要更多的知識。這就需要課程設(shè)計(jì)小組里的所有老師在設(shè)計(jì)課程時(shí)，要對產(chǎn)品有比較清晰的規(guī)劃，確認(rèn)不會出現(xiàn)孩子接受不了的知識，讓他們有對應(yīng)的知識能在制作和學(xué)習(xí)的過程中體現(xiàn)出來，或者應(yīng)用起來。所以，課程挑選是有難度的。

　　其次是學(xué)校的設(shè)備問題。如果出現(xiàn)設(shè)備不足的情況，老師要考慮自己能做什么的問題。此外，跨學(xué)科課程對老師的專業(yè)素養(yǎng)要求較高。他笑著說：“比如，在這節(jié)《插座的改良》課中，老師經(jīng)常被學(xué)生問倒。像是學(xué)生在PPT中展示的三維工程圖，我自己學(xué)習(xí)一個月才學(xué)會，但是學(xué)生們兩三個小時(shí)就學(xué)會了，兩三個星期就已經(jīng)很熟練了。”他認(rèn)為，教師起到的作用應(yīng)該是引導(dǎo)，把課堂交給孩子。

　　對于培養(yǎng)教師跨學(xué)科能力的方法，他介紹了五十七中學(xué)的做法。五十七中學(xué)打破之前單學(xué)科老師在一個辦公室的形式，直接將不同科目的老師按照小組安排在一個辦公室，方便各科老師一起交流學(xué)習(xí)。他舉例說：“有一個歷史老師，最近正在講工業(yè)革命，正好我們在講熱機(jī)。歷史老師就問，為什么內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)生就標(biāo)志著第二次工業(yè)革命呢。這時(shí)候，我們會給她講蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的區(qū)別、對燃料的利用率、從蒸汽機(jī)到內(nèi)燃機(jī)，再到噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展過程，以及為科技和生活帶來的變化。這樣歷史老師再去講課時(shí)，思路就會很明晰，知識就會很系統(tǒng)。

　　關(guān)于STEM課程，李朝綱認(rèn)為，是從以前強(qiáng)調(diào)思維能力夠才能學(xué)好知識，到學(xué)習(xí)知識的目的是為了鍛煉思維能力的轉(zhuǎn)變，是一種根本性的轉(zhuǎn)變。

　　反饋：對于課程方式，學(xué)生觀點(diǎn)不一

　　五十七中學(xué)一名“1+3試驗(yàn)班”的學(xué)生認(rèn)為，通過STEM跨學(xué)科課程，不僅可以學(xué)到很多生活中不專門查就肯定學(xué)不到的知識，鍛煉動手實(shí)踐能力，還可以建立團(tuán)隊(duì)合作精神。

　　“不過，對自身的知識也是一個挑戰(zhàn)。”他補(bǔ)充說，“剛開始學(xué)這些知識時(shí)挺頭大的，花了一上午的時(shí)間把初三學(xué)了3個月的物理知識學(xué)完了，一下子要接受很多知識，老師把重點(diǎn)知識寫在黑板上，上課記筆記，下課瘋狂消化、瘋狂吸收、瘋狂背誦，同時(shí)還要保證自己的日常學(xué)習(xí)。”

　　據(jù)了解，“1+3”培養(yǎng)模式改革試驗(yàn)面向北京市城六區(qū)一般校，具有普通高中升學(xué)資格且在同一學(xué)校具有連續(xù)兩年學(xué)籍的初二學(xué)生，在初二年級結(jié)束后進(jìn)入試驗(yàn)學(xué)校，在試驗(yàn)學(xué)校連續(xù)完成初三及高中共四年學(xué)習(xí)。進(jìn)入本試驗(yàn)的學(xué)生不需參加中考，直升高中。

　　北京交大附中的學(xué)生對跨學(xué)科課程的觀點(diǎn)不一，有的學(xué)生認(rèn)為沒有必要上跨學(xué)科課程，應(yīng)該該上哪科上哪科，因?yàn)樵谛赂呖几母镎呦拢梢赃x擇自己擅長的學(xué)科;有的學(xué)生則認(rèn)為跨學(xué)科課程較好，這樣拓展的知識比較豐富，但對自己的時(shí)間分配和知識儲備也是一種挑戰(zhàn)。

　　注：文中學(xué)生均為化名