香港STEM教育对中学生物教学的启示
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作者:李遂梅
《教育信息化“十三五”规划》明确指出，有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEM教育等新教育模式。2019年6月，笔者作为广东省中小学新一轮“百千万人才培养工程”项目之“广东省高中名教师香港培训”中的一员，到香港进行了10天的参访，现结合参访经历说明香港STEM教育对中学生物教学的启示。
一、香港STEM教育初探
1.政府及社会的大力支持
STEM教育虽近几年才在香港兴起，但香港政府和社会对此非常重视，行政长官的施政报告提出多项措施，强化香港科研发展，并从资金、人员、场馆等方面给予了很大的支持。如政府每年给每所小学拨付10万港元、中学20万港元作为STEM教育专项资金;每年组织教师到海外进行培训，2019年，香港组织了20位教师到新加坡培训八个星期;每年组织校本资源小组到校指导师生开展STEM教育;每年组织STEM教育分享会，通过分享案例进行研讨，实现以点带面示范效应。
香港政府注重基础性投入，提供环境支撑，以培养学生对科技创新的兴趣，并推动科技教育融入课堂的普及，让学生享受科技创新的快乐。2017年10月，教育局为了加强支持各中小学校推广STEM教育，成立香港教育局STEM教育中心，致力于提高學生学习科学、科技和数学的兴趣。STEM教育中心设有创客空间，配备先进设备和工具，如全彩立体打印机、立体扫描器、激光切割雕刻机等，让学生参与更多探究、设计与制作的学习活动，有需要的学校通过预约就可以免费使用。此外，STEM教育中心经常为教师举办有关STEM教育规划和实施的课程，举办有关STEM教育中常用设备和工具使用的工作坊活动，为中小学生举办一系列学习活动，为伙伴学校提供校本支援服务，安排到校支援及举办经验交流会等。
香港的STEM教育工作有前瞻性，政府和社会对STEM教育给予关注与支持。2018年11月，成立香港STEM教育联盟，自在为香港未来发展成国际创客中心积累具有创意及拥有综合、协作和解难能力的科技人才。相关领导担任主礼嘉宾，约700名关心和支持STEM教育的各界人士出席。
2.STEM教育助推“商—院—校”合作模式运用
STEM教育包含科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）等多门学科。它强调真实性，强调小组合作和项目式学习，在真实情境下，学生以小组为单位，以项目形式解决真实的问题，这既为学生提供了更多实践机会，又培养了学生将割裂的学科知识变成相联系的整体知识的能力，提高了学生综合解决实际问题能力、创新能力和合作能力。
在香港，无论大学、中学、小学甚至幼儿园都围绕STEM教育设计主题教学活动。整个教育界和社会共同向这个方向发展，注重学生动手操作能力、跨学科学习能力、创造能力、协作能力和解决问题能力的培养，但中小学校往往设备落后或不够齐全，致使一些设计无法制作或加工。为此，香港推行“商—院—校”合作的STEM教育模式，学校负责设计产品，大学院校给予学术或技术上的支持，商家负责把产品推向市场。在“2019电子教育电子商务电子管理及电子学习”展示的产品中，有许多是通过“商—院—校”合作模式产生的作品。
3.STEM教育创新学习方式
当世界乱了、社会变了、科技狂了、学习为重的时候，我们的学习应如何走向？香港一位教授说：“从宏观上看，教育的最终目的是学生的未来;从微观上看，教育的核心业务是学生的学习。在信息时代，学习应依赖科技，科技可以促进学习个别化，但科技的发展应是帮助到学生而不是单单教给学生技术。”
香港有的学校在探索中前行，与时俱进，将新的科学技术、STEM元素应用于各学科教学中，课程资源通过线上和线下实现共享，让师生受益匪浅。STEM校本教材《在VR环境下的学习教程》让我们看到用科技创新学习方式，看到未来教室和未来教育的发展方向。例如，运用STEM教育理念设计的古诗文学习课程，学生可通过手机扫描二维码，利用虚拟增强技术在虚拟环境中与诗人对话，身临其境地体会写诗的意境，既提高了学生的学习自主性，又激发了学生学写诗词的兴趣。
4.STEM教育实现人人参与
STEM教育是一种跨学科、大综合的科学教育理念，科学技术的发展在一定程度上决定着国家和民族的兴衰，科学技术影响着每个人的认知和行为模式，丰富多彩的科技活动，能充分培养青少年的好奇心、求知欲，激发创造力，帮助他们自主学习，独立思考，对未知领域进行探索，寻找解决问题的独创性方法。
香港的初中开设有一门必修课“设计与科技”，一般都配有至少一间设计与科技室，让学生动手设计及完成一些小制作，进行低成本的实用小发明。这些小发明不要求有很高的科技含量，但要有创意、能解决生活中的问题，所以人人都能参与到科技活动中去。
香港有的学校采取的STEM教育措施主要有四点。第一，通过课程实现人人参与。学校除初中开设“设计与科技”必修课程外，高中开设“设计与应用科技”课程及校本课程“创意创未来”，让学生学习CorelDraw、SolidWorks计算绘图软件、激光切割机、3D打印机及计算机编程等，制作、测试及改良创意模型，培养学生解决问题能力。第二，学校成立创意学会，扩大影响力，帮助学生培养科技与设计的触觉和创业精神，为学生创设更多升学和就业、创业出路。第三，举办多元化的STEM活动，如节能教育计划活动、3D Printing工作坊等。既有实用型的小创意发明，也有各种信息化平台，并以学生参与体验为主，科技创新教育活动效果明显。第四，成立STEM教育小组，加强跨学科协作，由教务主任召集生物、物理、化学、综合科学、信息及科技、设计与科技、数学等学科教学主任组成，定期集中研讨。
5.STEM教育融入设计思维
STEM教育不是培养学生成为科学家，而是培养他们思考问题、解决问题的能力，希望学生学到用科学的思维解决学习、生活、工作中遇到的问题。香港在实施STEM教育的过程中，教师很注重引导学生运用设计思维（Design Thinking）。设计思维是一种以人为本的思维方式，通过理解问题产生的背景，催生洞察力及解决方法，理性分析，找出最合适的解决方案。设计思维包括同理、定义、发想、原型、测试、学习，设身处地从对方所处的位置、角色、情境去思考、理解和处理问题。 香港有的学校把STEM教育放入学校的5年发展计划中，每个星期有55分钟STEM教育课程，并在两年前引入设计思维，通过小活动让学生体会设计思维的过程。如活动1：两人为一组，学生甲蒙住双眼从教室走到隔壁教室放下一张纸后再回到教室，学生乙在旁边做导航员，学生经历眼睛看不到东西时产生的害怕心理，然后思考眼睛看不见时要顺利到达目的地，你认为首先要解决什么问题，是道路、心理还是其他。小组讨论找到核心问题，共同设计解决方案进行分享，教师引导学生思考科技界有何办法可解决盲人问题，此方法有何好处，从而培养学生自主创新能力。活动2：设计适合小孩或老人的玩具。第一步，学生到幼儿园观察孩子们上课和玩耍的情景，或与老人交流，了解老人的需求;第二步，针对观察或交流得到的信息，学生构思、设计产品;第三步，展示产品，师生共同探讨需要改进的问题，如设计的电子琴发音准确且体积小、重量轻、方便携带，但老人眼神不好，弹奏时会看不准;第四步，根据意见，重新改造产品;第五步，小孩或老人体验产品，进一步观察需要修改的地方。经过两年的实践，学生的创新意识在不断提高。
二、香港STEM教育对中学生物教学的启示
1.沟通协调，借力开展生物教学活动
培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，是一项需要由家庭、学校、政府、社会等共同参与的系统工程。生物教学也不例外。生物教学形式除课堂教学外，还有实验、实践教学等。在中学，由于课时紧、设备落后、安全责任等问题，导致实践教学难以有效开展。如果生物教师在做好精心策划、确保安全的前提下，加强与学校领导、家长、学生、社区的沟通，让学生明白实验教学、实践教学的重要性，征得学校领导、家长和社区的同意和支持，在有效时间内利用学校和社区资源开展生物教学活动，如借助学校开展春游、秋游户外活动时，穿插开展生物学的调查类、参观类等实践活动。借助学校附近高校或科研单位的力量，带领学生到他们的实验室开展选修1或选修3的实验教学。
2.創新学习方式，培养学生的生物学科核心素养
生物学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。完成这样的教学任务，教师需要在教学过程中关注每一位学生，关注每一节课的学习过程，努力促进学生在原有基础上良好发展。在“互联网+”时代，我们的教学还能“满堂灌”吗？还能只是简单进行问题导学吗？关注每一位学生，关注每一节课的学习过程，在生物教学中要融入STEM教育理念，提倡小组合作学习，提倡跨学科融合学习，提倡项目式学习，提倡线上学习与线下学习相结合，在合作中、在项目中、在动手中，培养学生的科学思维和科学探究素养。
3.融入设计思维，帮助学生领悟生物学科本质
生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。在中学生物课本中，有许多生物科学史，也有许多生活生产案例，在教学中融入设计思维，引导学生运用同理心，沿着科学家探索的道路，分析现实生活的案例，理解问题产生的背景、科学研究的思路和方法、生物的学科本质，有利于学生主动地参与学习，有利于催生学生的洞察力及解决力，学会理性分析问题，找出最合适的解决方案，为学生以后的健康发展打下坚实基础。
教育无境界，教学是相通的，不管是STEM教育还是生物教学，都是为了培养学生适应未来社会发展和个人生活需要的素养，都是为了培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。
（作者单位：广东省湛江市教育局教研室）
责任编辑：李莎
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