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摘 要：随着STEM教育政策相继出台，STEM教育成为近几年来备受关注的教育话题。但目前STEM教育发展尚不完善，在推进过程中存在较多问题。本文从STEM教育对学生创造力的影响、教师的STEM教育教学素养和STEM课程研究出发，分析STEM教育的现状，给出可行的解决方案。
关键词：STEM教育; 创造力; 教师教学
中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2021）9-039-002
STEM教育的主要目标是培养学生的创新精神、创新能力以及实践能力。STEM教育理念下科学教师教学素养同样备受人们关注。科学教育工作者承担着培养学生科学素养的职责，国家创新人才培养的需求对科学教师的教学素养提出了更高的要求。2017年教育部颁布了《义务教育小学科学课程标准》，增设了技术与工程领域，将STEM教育融入小学科学教育。《义务教育小学科学课程标准》的出台，也对小学科学教师的素养提出了新的要求。目前，国内的STEM教育研究热情高涨，但真正参与其中的人群较少，且尚未形成一个完整的体系。研究STEM教育的方法也较为单一。
一、基于当代小學生现状，重新定义STEM教育教学要求
STEM教育代表了课程组织方式的重大变革。目前中小学最广泛应用的课程模式是分科教学模式，即数学、科学等学科教师负责教授各自科目，很少重视学科之间的联系。因此，STEM教育的课程设计应该使用“整合的课程设计模式”，即将科学、技术、工程和数学等整合在一起，强调对知识的应用和对学科之间关系的关注。STEM教学是多学科融合、面向复杂学习的过程，其对创造能力的影响须借助严谨的实验加以验证，而非简单体验或主观判断。
（一）当下STEM教育对学生创造力的影响
目前来看，利用STEM教育进行教学可以激发学生的创新能力。STEM教育整合了原本分离的学科知识，让学生更加系统的理解世界，并在发散思维——聚合思维的循环中发展出创新思维。此外，STEM教育在教学过程中，需要与自己的同伴多次合作，借此可以帮助学生进行自我表达的锻炼。在互通情感和相互激励中的过程中完善自我认知，塑造创新型人格与心理。STEM教育活动是一种创造性、开放式的问题解决过程，它能为学生提供创新实践、综合应用相关学科知识的机会。STEM教育对小学生创造力提升较为显著，主要表现在对学生简洁思维、发散思维、逻辑思维和逆向思维的提升。所以，创新科技类课程最容易实现创造力培养。
（二）当代国情下，STEM教育教学新要求
降低学生在STEM教育中的认知负荷是提高STEM教育顺利推行的必经之路。约翰·斯威勒提出的认知负荷效应理论可用于优化STEM教学体系。例如用目标自由的题目代替特定目标的传统题目，促进学习迁移的发生;向学习者提供问题解决样例和部分解决方案，帮助学习者建立认知图式;利用口头和多种视觉信息代替单一的书面文字，拓展有效工作记忆的容量等等。
科学探究和原型创造类教学主题对学生创造力的影响较为显著。因此，STEM教学设计应积极寻找跨学科、贴近现实的主题，并尽可能提升主题的可探究性。例如，从科学课的拓展内容中寻找主题，通过观察学生的日常行为发现代表性现象或问题，对社会热点问题进行筛选和梳理等【1】。
二、STEM理念下小学科学教师教学素养发展对策
现阶段小学科学教师数量一直在逐年增加，不同区域的科学教师教学素养存在较大差异。由于多方面的原因，小学科学教师配备长期不足，一直有部分教师非科学相关专业毕业或兼任多个学科，他们对STEM教育理念的认知和素养参差不齐。
（一）STEM理念下小学科学教师教学素养发展现状
1.教学策略不足
STEM教学需要运用科学知识和多种探究方法，来解决实际问题和改善生活。项目的发明通常需要了解一定的科学原理，如何设计出一个满足人们所需的产品，需要学生进行大量的思考。在课堂教学中，当教师直接出示现成的产品让学生照做时，忽略了课程的探究性，没有给学生思考的空间。这种重动手轻思考的机械教学，让学生的逻辑思维能力以及对科学原理的理解应用能力无法得到训练。
当学生完成一项工程建造后，需要对产品进行测试并优化。在此教学环节中，讲述法的教学形式司空见惯，教师很少让学生在听的过程中提出问题，并给出修改建议。学生间没有经过认知冲突，就不会碰撞出思维的火花。用讲述法进行教学的同时，学生对制作的产品失去洞察力，学生解决问题与创新思维的能力得不到发展。
2.教学缺乏互助合作
STEM教育更加关注学生在实践过程中的学习、理解和运用。它的设计都是与任务解决相关联的一系列实践活动，让学生在学习的过程中更加有目的、有意义。这些学习与实践活动虽然围绕同一主题，但是涉及多个学科，需要多学科背景或各个学科的教师组成教学团队，相互配合，保证学生在学习过程中都能得到每个学科专业教师的指导和帮助。
如STEM课例《意面高塔》要求设计并制作一个又高又稳的“摩天大楼”。本节课通过带领孩子们欣赏国内外知名建筑，启发孩子们去思考和探索，如何提高建筑结构稳定性，并运用于自主搭建的“摩天大楼”中。充分发挥创造力和动手能力。通过不断尝试和改良，从而设计和搭建理想中的“摩天大楼”。这是一项在孩子们能初步综合运用力学的有关知识，简单的计算，工程的初步理念等完成建高塔模型的任务，是本课重点。本课要利用有限材料、有限时间完成项目。经过个人构思设计与小组交流分享，并进行工程实践制作，最后参观项目成果的过程。
但由于各校从事STEM教育教师少，教研氛围不浓，STEM教师往往都是孤军奋战，缺乏互助合作氛围。对STEM的教法与学法、评价量化的问题的研究也是有限的，对教学中遇到问题，虽有反思，但也难以得到解决。
3.教师信息技术应用手段传统
小学科学教师大多只进行过Word、Excel、PPT等简单的信息技术学习，学校虽然也会对教师进行职后相关信息技术能力的培训，但对真正能辅助STEM教育的一些信息技术手段，很多教师是没有学习过的。因此，在课上教师也只会用一些传统的信息技术手段辅助教学，一些交互、灵活、智能的信息技术手段不能灵活使用，甚至有些学校根本没有相应硬件设施。
（二）STEM理念下小学科学教师教学素养发展对策
1.教学策略素养发展对策
传统教师专业发展培训中设置有关讲座及听评课活动，教师亲自实践相对缺乏，针对性不强，不能确保学以致用。基于STEM教育理念的学习不能停留在传统听课、看课的层面。要求学生做的，采取让教师先做一遍作为培训的形式，让教师也在“做中学”，在实践体验中感悟。因此，为提高教师的教学策略素养，构建了STEM教师工作坊，让教师也像学生一样动手设计制作，把学生的课堂当练兵场，让教师多亲历真实的STEM实践活动。常反思学生学习的困惑，促使每一位参与STEM学习的教师能够在真实的体验与反思中进一步形成对STEM教育本质的理解与理念提升，面对不同群体的学生都能进行有效的教学。传统的教学内容及其资源开发大多是以指向单一学科知识体系的分科课程为主。作为跨学科综合教育形态的STEM教育，以何种形式的教育资源为依托和载体、通过什么途径来建构资源，直接决定了STEM教育这一教育理念能否转化为现实。小学科学教师可以充分利用多方资源，依据课标、立足教材、基于科技活动、基于生活热点，依托人工智能，开发STEM课程资源，将自己的生活、经验、智慧、理解、问题、困惑、情感等融入课程中，激发学生的学习兴趣，也不断提升自身课程整合和课程教学策略模式凝练能力。
2.教学合作素养发展对策
教师作为STEM课程的开发者、组织者和实施者，是课程实施的核心力量。如果缺少专业教师的合作，跨学科的工作就会面临巨大的失败风险。因此应在学校或区域组建跨学科的工作团队和协作团队。通过合作与互助，教师在开展STEM课程时也提升了专业水平。与社会资源进行协作即把课标要求之外的一些好的资源和服务，经过某种服务方式和学校教育有机对接起来，既作为学校教育的延伸，又可以让学校和学生畅通地享受高精尖技术带来的视野和能力的跃升以及以此为载体带来的人际交流范围的扩大，为其以后走入社会和生活奠定基础。
3.信息技术素养发展对策
通过信息技术创设STEM教育环境，提高课堂教学效率，可以从以下几方面进行落实。（1）充分借助各类平台资源。如，巧建文献资源平台引导需求分析;制作微课资源辅助、跟踪记录学习;运用平板大范围即时展示学习动态;借助智能软件提升学生的STEM学习能力;利用AI技术实现测试评价。（2）利用信息技术翻转STEM学习环境，提升学生学习的趣味性体验、提升教师和学生交互式学习的参与感体验、提升教师和学生身临其境受关注的体验。同时，老师要学会希沃白板、希沃助手、班级优化大师等与学生互动的教学软件。（3）教师和学生还要懂得运用机器人编程软件，对高塔的抗震性进行检测【2】。
三、全方位持续发展STEM课程
（一）我国STEM教育课程研究问题聚焦
2008年至今，国内研究STEM教育的热情在不断增加，但在课程开发研究中也存在一些问题。
从研究内容来看，从最初的理论研究，对STEM教育本身的解读和分析到今日的实践研究，即如何将STEM教育与我国教育改革相结合。已有的研究主要都涉及在与我国教育的衔接和改进上，但是对于研究别国STEM教育的文献数量较少，这样就缺少了可借鉴的有益经验的研究。
目前国内研究STEM教育的方法多以个案述评和文献法居多，国内已有的研究中质性分析占总量的49.3%以上，案例研究占文獻总数的35.9%。访谈法、问卷调查法、比较研究法、行动研究等方法使用频率较低;且绝大多数研究缺少信度、效度等质量指标的检测，研究结果可靠性、准确性有待考量。
STEM教育发展至今还没有形成一个连通密集的合作网络。研究力量主要是一些师范院校的研究者，力量还是比较弱，研究群体不大，很多位居一线的中小学教师还未投入到STEM研究中。从已有研究的文献来看，虽然涉及研究领域很广，但缺乏系统化，研究内容、研究机构、研究方法、研究视角都处于“碎片化”状态。
（二）我国未来STEM教育课程研究展望
STEM教育在我国的教育改革中越来越受重视，它作为一种新理念为我国的教育改革提供新思路，新方法，为我国从幼儿园教育到高等教育的课程设计和开发都提供了平台。展望未来，STEM教育不仅仅是四门课程的简单融合，更是一种符合时代发展的新思想、新理念。STEM教育研究内容形式需要不断的演变和丰富。
针对目前研究方法单一的问题，可以借鉴国外的STEM教育研究方法，将多种方法相结合从而提高结果的准确性。STEM教育本身就具有跨学科性、整合性等特点。综合运用访谈法、问卷调查法、比较研究法、行动研究等方法将是我国STEM教育研究发展的应然要求。
通过文献阅读可看出国内对于STEM教育的研究体系主要在STEM教育本身和我国教育改革的借鉴上。但是对于国外STEM教育研究的文献比较少。然而，研究STEM教育不仅要将立足点放在STEM本身，也需要看他国的STEM教育研究。如何借鉴他国STEM教育研究，从而获得更多的启示将是我国STEM教育研究系统化努力的方向之一。
支持和引导基础教育实践者去研究STEM教育，在我国当前的STEM教育研究中尤为重要。因此，丰富未来STEM教育，壮大研究队伍是教育国际化的实然要求。同时，STEM教育研究要立足国情，促使STEM教育本土化。不同的文化土壤，对STEM教育在教育改革中的方式作用就会不同。所以在以后的研究中无论是从理论方面还是实践层面都需要以我国本土文化发展为基础，融入我国教育文化特色，与我国教育改革发展相适应。建设具有中国教育文化特色的STEM教育将是我国STEM教育研究的重要突破口【3】。
参考文献：
[1]周榕，李世瑾.STEM教学能提高学生创造力——基于42项实验研究的元分析[J]开放教育研究， 2019（3）：60-71
[2]张彩琴.STEM理念下科学教师教学素养现状及对策[J]教育评论，2019（12）
[3]张春海，叶海燕.融合与共生：我国STEM教育研究进展及展望[J]当代教育与文化，2019，011（003）：24-31
