新加坡STEM课程概述

    王晓宇 王俊民 林长春

    

    

    

    新加坡非常重视基础教育的发展,注重人力资源的开发,并培养了众多优质学生。PISA2015结果显示,新加坡学生以564分的最高综合评分位列第一,并且在数学、阅读和科学三大评估领域中都获得了最高分[1]。

    新加坡高度重视培养综合性理科人才,通过多种手段积极投入STEM教育。在新加坡,家长和学生都会积极了解STEM职业,教育系统着力培养学生对数学和科学的兴趣,同时新加坡政府也致力于创造STEM环境[2]。2014年,新加坡教育部提出“每所学校都是好学校(Every school is a good school)”项目计划[3],大力发展STEM教育。在此,将以新加坡STEM应用学习计划(STEM Applied Learning Programme,简称STEM ALP)为例概述其课程。

    一、STEM 应用学习计划简介

    新加坡教育部提出的“每所学校都是好学校”项目计划要求每所学校都要发展两个具有校本特色的项目,即应用学习计划(Applied Learning Programme)和終身学习计划(Learning for Life Programme)。其中应用学习计划就是基于科学、技术、工程和数学(即STEM)的理念,旨在鼓励学生把知识运用在解决现实问题上,为学生提供更具实践意义的学习活动,提高学生在当今世界的竞争力[4]。

    2014年,受教育部资助,新加坡科学中心成立了STEM公司(STEM Inc.),开发并实施了科学、技术、工程和数学应用学习计划(STEM ALP)[5]。该计划致力于激发学生对STEM学习的热情,旨在培养未来具有STEM素养的科学家、技术专家、工程师和数学家。STEM公司拥有丰富的硬件设备以及专业的STEM教师,因此,很多学校与其合作,共同促进STEM ALP的实施。目前新加坡共有66所中学与STEM公司合作,由公司在校内提供STEM应用学习课程。2016年,STEM公司获得了亚太科技中心网络(Asia Pacific Network of Science & Technology Centres)颁发的创意科学传播奖。

    工业伙伴计划(简称IPP)是STEM公司一项为期两年的可再生计划,鼓励每个行业合作伙伴与两所选定的学校合作。该计划由两部分组成,即协作项目(Collaborative Projects)和特殊项目(Special Projects)。其中协作项目是指行业合作伙伴与学校共同开展真实性项目,特殊项目是指由行业合作伙伴支持的学校竞赛、研讨会、交流计划和相关活动,包括赞助项目和合作项目两类。学生不仅可以到高校的实验室向教授学习,还能向真正的企业家、工程师学习[6]。

    二、STEM ALP课程内容

    新加坡的STEM ALP课程注重解决现实问题,将学科教学融入高度整合的学习范式中,帮助学生以一种整合的方式进行学习;教师设法以有趣的方式授课,以激发学生对STEM课程的热情。STEM ALP课程共有12个主题(见表1),学校可选择一或两个主题开展应用学习[7]。

    STEM公司为每个主题的课程都制定了详细的课程大纲供学校参考,包括具体的课时、每节课的主题等。以下,将以第五个主题“可替代能源”和第六个主题“城市设计与创新”为例,介绍具体的课程内容。

    1.主题案例:可替代能源

    在该主题的课程中,学生先通过实践活动了解节能、能源转换以及替代能源或可再生能源的来源;使用生物柴油、燃料电池等进行实验,并研究太阳能路径,以了解现实生活中与能源生产和消费相关的应用。同时,学生还要学习可再生能源对环境造成的影响,以提高社会责任感。

    在这个主题中,学生将使用循环水瓶制造风力涡轮机,同时将发电机和风力涡轮机结合起来制造风力发电机;要使用再生材料制造太阳能汽车,并探索太阳能电池板产生的电力;通过一系列的实验以及一些简单的计算,确定最佳汽车性能所需条件。具体课程内容见表2。

    2.主题案例:城市设计与创新

    该主题的课程旨在透视现实城市生活中的问题,激发学生的创新意识,尝试通过设计问题解决方案来修复受损的生存环境。城市农业和废物管理是该主题下的两个主要方向。

    在城市农业课程中,学生将学习垂直农业的概念。通过在城市建设中考虑农业因素,学生可提高自身的工程能力。例如:当植物被周围的建筑物阻挡,如何才能让植物获得充分的阳光。在废物管理课程中,学生要探究并学习废物分类以及废物管理过程中所用到的现代技术,体会废物得到充分处理的重要性。在整个学习过程中,学生都要面临设计电子废物分类器的挑战。具体课程内容见表3。

    三、新加坡STEM课程的特点

    1.课程内容与现代科技接轨

    分析新加坡科学中心12个STEM主题的课程大纲可以发现,每个主题的课程内容都包含现代科技的成果,使学生通过STEM课程可以接触最新的现代科学技术,而非只是通过课本学习知识,有助于学生紧跟时代发展的步伐,走在科技应用与发展的最前沿。

    2.课程内容高度整合,注重培养学生的高阶思维和综合能力

    STEM ALP的课程内容十分注重科学与技术、技术与工程、科学与工程等学科在实际生活应用中的融合。即课程内容十分注重不同领域的有机结合,使学生在学习过程中可以深切感受到整合的理念。同时,课程内容的选择也格外注重培养学生的高阶思维和综合能力,例如设计思维、计算思维、批判性思维、系统思考的能力、分析问题和解决问题的能力等。

    3.让学生接触真实情境中的STEM职业

    面对STEM行业人才紧缺的现状,新加坡采取了一系列措施。在STEM课程每个单元的第一节课,教师都会向学生介绍相关的STEM职业,帮助学生了解现实生活中的STEM职业,消除学生对STEM职业的偏见。同时,STEM公司还会邀请从事STEM职业的专业人员和学生交流,提高学生对STEM职业的兴趣和认同。

    4.评价方式灵活

    教师会采用小组比赛、游戏等方式检验学生的学习效果,而不是采用纸笔考试的方式,这使学生能够以一种放松的状态学习STEM 课程,并更好地在实践中学习。

    5.与科学中心合作,为学生提供更充分的资源

    新加坡教育部鼓励学校与科学中心合作,最大的受益者是学生。由于学校硬件资源有限,STEM教师资源也比较缺乏,难以为学生提供充分且专业的STEM教育。新加坡科学中心拥有最大最齐全的科學教育资源,拥有更专业的STEM教育团队,可以给学生提供更科学的STEM教育,在一定程度上减轻了学校的负担。

    参考文献

    [1]OECD.Programme for International Student Assessment[EB/OL].[2018-12-24].http://www.oecd.org/pisa/.

    [2]Elizabeth K Worsham, Aaron Clevenger, Kelly A WhealanGeorge.STEM Education Discrepancy in the United States and Singapore[J].Beyond: Undergraduate Research Journal,2016(1).

    [3]Ministry of Education,Singapore.Every School A Good School[EB/OL].(2018-11-11)[2018-12-20].https://www.moe.gov.sg/education/education-system/every-school-a-good-school.

    [4]冯岳.新加坡STEM教育的现状与挑战[J].浙江教育技术,2018(2):61-64.

    [5]刘徽,吴鑫.新加坡真实性学习的实施研究[J].比较教育研究,2018(7):51-58.

    [6]Science Centre Singapore.Industrial Partnership Programme[EB/OL].[2019-01-12].https://www.science.edu.sg/stem-inc/industrial-partnership-programme.

    [7]Science Centre Singapore.Applied Learning Programme[EB/OL].[2019-03-15].https://www.science.edu.sg/stem-inc/applied-learning-programme.

    (责任编辑? ?郭向和)