STEM理念融合与教育装备

STEM教育所包含的学科范畴与我国目前的中小学教育体系相比较，数学是我国基础教育的重点学科；科学可对应于目前小学科学教育、中学的物理、化学、生物、地理学科等范畴；技术、工程类学科可以对应于信息技术学科和高中的通用技术以及科技创新实践等范畴。从学科特点来看，STEM教育兼具原有四门学科的相关特点，同时更强调跨学科的综合性、能力发展的实践性、学科重组的创新性等新特点，因此非常类似于钱学森先生所提出的“大成智慧教育”[3]，即属于集合古今中外多学科的知识、经验、智慧之大成者。通过对国内课程体系的分析研究，发现了一门与STEM教育相类似的课程，即目前中小学广泛开展的综合实践活动课程。两者之间既有类似也有不同之处，共同之处在于跨学科的综合性，强调项目学习的研究性，重视实践的技术教育，关注学习者的创新能力发展等。不同之处在于STEM教育属于“大成教育”，有明确的学科范畴和完整的理论研究体系，源于基础学科但综合了这些学科内容；而综合实践活动是独立的课程形态，强调以实践活动为主要形式开展研究性学习，重视过程和生成性结果，其中活动研究内容涉及学科范畴更为宽泛，既包括人文类也包括科学技术类，具有自主性、开放性、生活性等特点。我们认为，两者之间可以考虑优势互补。要在我国教育装备实践工作中引入和融合STEM理念，就应从现有学科和近似课程体系入手，并应用以下三大理论及发挥其支持的学习功能构建创新型的学习环境来逐步实现。

1.体验式教育理论及其学习功能分析

根据百度词条的解释，“体验”的“体”，意为设身处地、亲身经历；“验”，意为察看感受、验证查考。因此体验式教育强调学习成长过程中，需要亲身经历，亲自验证，才能获得科学知识，养成道德品质，掌握科学技能。体验式教育理论应用于学科教学的最佳结合点就是实验教学，因此该理论也是促进实验教学改革的助推器。诺贝尔物理学奖得主，美国科学奇人、物理学家理查德·费曼从小就热衷于动手实验，因为上课喜欢实验演示而深受学生欢迎的费曼先生，晚年时完成了非常著名的“冰水实验”，从而解开了美国“挑战者”号航天飞机的失事原因。他一直倡导让学生亲身尝试，而不是由教师死板地“讲实验”，学生机械地“背实验”。以讲解“摩擦发光”为例，费曼先生会这样描述，“当你在黑暗中用钳子打在一块糖上，你会看到一丝蓝光。其他晶体也有此效应，没人知道为什么。这个物理现象称为摩擦发光。”[4]这样学生们就会回家尝试自己做，亲身去体验。体验式教育理论应用于教育装备实践将发挥实践体验的学习功能，即通过实验教学装备支持实践性、情境性、过程性、亲历性和不可传授性的体验式学习，因此其学习过程将是充满个性和创造性的过程。

国际脑科学最新研究成果显示(如图2所示)，单纯通过听课学生能掌握的知识为教师讲授内容的5%，结合阅读的方式可以增加到10%，教师的PPT演示可以增加到30%，学生参与研讨的情况下则可以掌握到50%，在“做中学”如动手实验可以掌握到75%，而在做中学的基础上，让师生角色互换，学生重新演示教学内容所实现的互动体验式教学则可以帮助学生实现90%知识内化率，这就是最优化的教学！

由此可见，该研究结论充分突显体验式教学的重要性。在追求教学效果最优化的今天，我们更有必要充分发挥实验教学装备的实效，指导学生在实验教学过程中积极开展体验式学习，从而促进其科学知识和实践技能的终身习得。

2.多元智能教育理论及其学习功能分析

多元智能教育理论最早由美国哈佛大学教授加德纳博士提出，20多年来已经广泛应用于欧美和亚洲许多国家的学前教育领域，获得了极大的成功，并进一步推广应用于基础教育领域。该理论认为，人类智能结构是多元化而非单一的，主要包括言语语言智能、逻辑数理智能、视觉空间智能、身体运动智能、音乐节奏智能、人际关系智能、自我认知智能和自然探索智能等8项组成，每个人都拥有不同的智能优势组合。在教育装备工作中引入多元智能理论，就是要倡导中小学校结合装备标准提供多样化的装备，来支持学生的全面发展与特色发展，使学习者在学校教育中“学有所长”；教育者在教学中要结合学习者先天特长和后天兴趣发展选择合适的教育装备因“材”施

教，以促进学习者的可持续发展，这是教育装备促进教育均衡、公平发展的重要体现。

“多元智能”装备是指在多元智能教育理论指导下，有效地适应学习者的智力和能力全面、终身发展的学科装备。与STEM教育有关的装备类别有：

一是科学实验类装备(主要促进自然探索智能、地理空间智能发展)：小学科学、中小学理化生实验室、数字化探究实验室、中学生物园等功能室、数字星球空间地理教室、地理园等；二是技术(工程)和数学类装备(主要促进学习者的数理逻辑智能发展)：通用技术实验室、技术教育创新实验室、配套数学图形计算器的数学实验室、电子书包等。

多元智能教育理论指导下的装备应用实践可发挥其个性发展为主的学习功能，即通过多样化教育装备支持因材施教式的自适应个性化学习。以佛山市南海智能课堂“电子书包”项目为例，应用配置了自适应评测平台的电子书包智能课堂及其丰富多彩的课程资源，为学习者的个性化学习提供了多样化的自主选择，从而更好地培养学习者的多元智能，让“学有所长、因材施教”个性化教学模式成为可能。