STEM教育与核心素养，是当今国内外两个热门的教育议题。所谓STEM，是科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写。核心素养的提出，表征着新世纪人才培养目标范式的转变及教与学模式方法的革新。我国根据国家发展对人才的要求，提出了以培养“全面发展的人”为核心的文化基础、自主发展、社会参与三个方面和人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，树立了我国新世纪教育立德树人的风向标。

　　STEM教育的独特价值，在于强调学生跨学科综合运用科学、技术、工程和数学知识于真实问题情境中，以利于学生高阶思维与积极情感的投入，解决复杂问题，从而全面提升学生知识、能力与情意方面的核心素养。笔者认为，STEM教育是当前培养学生21世纪技能以及核心素养的有力推手。

　　第一，真实问题解决有益于推动积极的社会参与

　　真实问题解决是学生核心素养培育的有效途径和方法，也是开展STEM学习的前提。脱离真实问题情境，知识的应用和知识蕴含的文化精神就无从谈起;脱离真实问题情境，学生就会痛失一个可看、可听、可触摸、可与之对话的多彩的世界;脱离真实问题情境，学生难以建立学习与生活的有机联系，难以获得关于自我、社会、自然的真实体验，更难以激发起探索和创新的欲望。

　　真实问题源于学生的日常生活所需，源于社会关注的焦点和大众关注的话题。在置身于实实在在的问题解决情境中，责任担当和创新意识会在潜移默化中得到强化。

　　随着我国城镇化建设的稳步推进，越来越多的居民住进了高楼大厦。与此同时，火灾、地震等重大灾难，也成为人们不得不面对的高层救援难题。

　　曾在湖南大学设计艺术学院就读研究生的范石钟，通过运用所学专业知识，多次现场实地考察、体验，为攻克这个世界难题提出了解决方案——“生命滑梯”。“生命滑梯”吸取了滑梯、起重机械、救援云梯等设计理念，在救援时，被困人员只需像玩滑梯一样从高处滑下即可。

　　救援滑梯分为三段，每段连接处有一个缓冲区域，消防员可以站在上面引导和帮助被困人员逃生。

　　滑梯使用航天隔热涂料，可以耐受高温;滑梯顶部设有抽风装置，可以阻挡浓烟，此外还能打破窗户伸入房内，更方便地救助各种位置的被困人员。

　　这个巧妙的设计项目，最终获得了美国顶级设计大奖CORE77的交通装备设计类最高奖。

　　范石钟坦言，“创作之初，我特地深入长沙消防特勤中队，与一线官兵一起研究探讨。我不仅真正体验了救援工作，还采访了曾遭遇过火灾的人、消防英雄等等，甚至还和工程师探讨技术难题。”

　　“每个人的审美都不一样，但我觉得只要作品里有个动人的故事就是美的，我的作品一定要有社会意义。”他说。自那之后，他经常去相对比较贫穷的地方调研，看看自己能为这些地方提供什么帮助……

　　范石钟的“生命滑梯”“空中消防车”“智能燃气灶”，以及为非洲贫困地区设计的“不用水的洗衣机”……无一不是解决真实问题或生活所需的社会参与，无一不是实践、体验的产物，无一不是充满了对生活的热爱、对生命的尊重。

　　作为STEM教育的践行者，学生发展核心素养的推动者，我们应当致力于引导社会主义的未来建设者关注城市交通、环境污染、自然灾害、非物质文化遗产保护等问题，尝试设计诸如“如何建造一座健康生态城”等具有挑战性的真实城市问题，让学生提出合理的技术解决方案，进而增强他们的社会责任感、公民意识和主人翁意识。

　　第二，科学与工程实践有利于促进学生的自主发展

　　用科学、数学知识和先进技术，以工程思维解决现实世界问题的STEM教育，立足于以“学生为中心”，更加突出个性化方案的生成和实施。面对生活中亟待解决的问题，每位参与者会基于自身的生活经验、认知水平和可利用的社会资源设计出各具特色的解决方案，进而呈现出百花齐放、争奇斗艳的景象。

　　大鹏所城作为我国古代东南沿海地区海防卫所城池的典型代表，选址随形就势，将儒家强调的礼制建筑巧妙地安排在城池建设之中，蕴含着丰富而深层次的文化意义，充分体现了我国古代城池规划思想、古建筑文化和传统城市营建制度。时至今日，大鹏所城的海防军事防御作用虽不复存在，但其作为地方传统文化的重要载体和宝贵的文化资源仍具有重要的建筑文化价值。

　　随着时光的流逝，大鹏所城及古建筑现已破败，城内新旧民居交杂，古城风貌的原真性渐微。为此，组织学生开展“再现古城风貌”项目活动，用不同的方法或技术较完整地再现古城的传统风貌与地方特色。这不仅能让学生学习和传承中国传统的建筑工艺和审美情趣，再现军事重镇和历史文化名城风貌，还能引导培养大批的工匠和设计师，具有现实意义。

　　各小组成员在进行充分实地考察、调研、收集相关资料的基础上，根据自身优势从搭建材料种类、工具选择，新技术应用、装饰艺术处理等方面着手设计“再现古城风貌”的最佳方案。有的小组就地取材，用小石子、泥灰、稻草等搭建古朴的老城，有的用泥土压模成砖块垒成，有的尝试用陶艺烧制，有的异想天开地借用瓦楞纸、纸浆完成，有的以石版画、木雕形式重现，还有小组采用乐高积木搭建出现代技术与古代文明相互交融的古城，运用3D打印技术重现古城风貌，借助AR(VR)技术，全面、真实、立体展示古海防军事要塞的场景，同时还对著名的九龙海战进行了还原。

　　“再现古城风貌”的过程并非一帆风顺。大鹏所城平面为不规则梯形，总面积约11公顷，城垣系黄黏土夯筑，内外砖石砌筑，收分明显，城周设东、西、南、北四个城门，城内街道以南门街、东门街和正街为主，城内现存清代以来的传统建筑1000多座，主要是寺庙、将军府第、民居等建筑遗迹。既要保存遗风，又要进行必要的删减，谈何容易。有的小组三番五次去实地考察对比数据，改进方案;有的搭建过半却不得不推倒重来。用泥土砖块搭建的小组，在垒砌城门门洞时，一次次的坍塌几乎击垮了小组所有成员的信心。在反复交流、论证过程中，指导教师的一个提问：门洞和赵州桥有什么关联吗?让学生们如梦方醒。他们立马打开电脑查找相关资料，反复测试，最终圆满完成任务。而利用3D技术打印古城的小组，在排水系统的设计上，通过多次查阅资料、实地考察，问题得以有效解决……

　　“再现古城风貌”“数字红色延安”“端午中国节·改进赛龙舟”等项目源于学生视角，给予了学生充分的选择空间，富有创意且贴近日常生活。同时，学生的个性化需求受到了充分保护和尊重，主动参与、主观能动性的自主发展得到加强。这些典型的综合科学探究与工程设计的实践活动是基于核心素养，引发学生自主参与的学习行为，并将知识转化为能力的过程;是个体在与学习情境的持续互动中，不断解决问题、创生意义的过程;是强调个体如何学会学习，完成知识与技能、过程与方法、情感态度与价值的整合过程;是关注“人”的自我成长、自我管理、自我完善的健全人格的过程。

　　第三，跨学科实践有助于奠定灵动厚实的文化基础

　　STEM教育强调在真实问题中开展跨学科探究，注重培养学生科学看待问题的思维方式，并能灵活迁移运用科学、技术、工程、数学四大领域的知识和技能解决真实世界的问题或生活所需。

　　“击剑”是很多男孩子都喜欢的一项运动，郑均扬同学也不例外。一次观看奥运会击剑比赛时，中国击剑队遭遇不公平判罚，郑均扬鸣不平之余，暗自下决心发明一种“机器”以讨回公道。他从构思到设计，从制作到多次迭代、测试，耗时一年多，“无线击剑系统”终于问世，并获发明专利。

　　“无线击剑系统”制作过程涉及电路设计、Arduino、传感器等知识，已超越了身为高中生的郑均扬所学和生活经验的范畴。而“无线击剑系统”的外观、零部件摆放位置和记分器程序显示界面的设计，以及记分装置如何隐藏在护手盘中而不影响击剑选手的使用手感等，也对他的设计思维和跨学科解决问题能力提出了前所未有的挑战。

　　在实战测试环节，他第一次带着作品踏入社会，第一次在深圳市各大击剑训练场“真刀真枪”地进行沟通与交流，礼貌地与他人表达自己的意图和见解……如此种种，使之作品不断完善，科学思维和创新能力不断提高，个人的认知水平、综合素养也得到大幅提升。

　　《中国学生发展核心素养》明确指出：核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。基于真实问题情境下的STEM教育还给学生一个鲜活、灵动的世界。相较于书本知识的传授，真实世界的社会参与更加积极主动、更加满腔热情，更能体现个人的社会价值、责任担当和实践创新;相较于“纸上谈兵”的技能训练，真实世界的工程设计和科学实践中的自主发展，更有广泛参与的空间，更有个性的表达机会，更有利于自我管理、学会学习和健康生活;相较于过度关注固定解题过程和标准答案的学科学习，跨学科探究中的文化基础更加扎实，人文底蕴更加深厚，学科融合更加紧密，解决问题的科学方法更加灵活，勇于探究、批判质疑的理性思维更加强大。

　　毋容置疑，置身于真实问题的解决过程就是提升学生适应终身发展和社会发展所需品格与能力的过程。同时，核心素养也是STEM教育的目标指向，两者相辅相成、相互融通。

　　我们有理由相信，基于真实问题情境的STEM教育将更加鲜活，充满旺盛生命力，也必然是学生发展核心素养生发、落地的有力推手。

　　(牛 忠）

　　STEM教育与核心素养，是当今国内外两个热门的教育议题。所谓STEM，是科学、技术、工程、数学四门学科英文首字母的缩写。核心素养的提出，表征着新世纪人才培养目标范式的转变及教与学模式方法的革新。我国根据国家发展对人才的要求，提出了以培养“全面发展的人”为核心的文化基础、自主发展、社会参与三个方面和人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养，树立了我国新世纪教育立德树人的风向标。

　　STEM教育的独特价值，在于强调学生跨学科综合运用科学、技术、工程和数学知识于真实问题情境中，以利于学生高阶思维与积极情感的投入，解决复杂问题，从而全面提升学生知识、能力与情意方面的核心素养。笔者认为，STEM教育是当前培养学生21世纪技能以及核心素养的有力推手。

　　第一，真实问题解决有益于推动积极的社会参与

　　真实问题解决是学生核心素养培育的有效途径和方法，也是开展STEM学习的前提。脱离真实问题情境，知识的应用和知识蕴含的文化精神就无从谈起;脱离真实问题情境，学生就会痛失一个可看、可听、可触摸、可与之对话的多彩的世界;脱离真实问题情境，学生难以建立学习与生活的有机联系，难以获得关于自我、社会、自然的真实体验，更难以激发起探索和创新的欲望。

　　真实问题源于学生的日常生活所需，源于社会关注的焦点和大众关注的话题。在置身于实实在在的问题解决情境中，责任担当和创新意识会在潜移默化中得到强化。

　　随着我国城镇化建设的稳步推进，越来越多的居民住进了高楼大厦。与此同时，火灾、地震等重大灾难，也成为人们不得不面对的高层救援难题。

　　曾在湖南大学设计艺术学院就读研究生的范石钟，通过运用所学专业知识，多次现场实地考察、体验，为攻克这个世界难题提出了解决方案——“生命滑梯”。“生命滑梯”吸取了滑梯、起重机械、救援云梯等设计理念，在救援时，被困人员只需像玩滑梯一样从高处滑下即可。

　　救援滑梯分为三段，每段连接处有一个缓冲区域，消防员可以站在上面引导和帮助被困人员逃生。

　　滑梯使用航天隔热涂料，可以耐受高温;滑梯顶部设有抽风装置，可以阻挡浓烟，此外还能打破窗户伸入房内，更方便地救助各种位置的被困人员。

　　这个巧妙的设计项目，最终获得了美国顶级设计大奖CORE77的交通装备设计类最高奖。

　　范石钟坦言，“创作之初，我特地深入长沙消防特勤中队，与一线官兵一起研究探讨。我不仅真正体验了救援工作，还采访了曾遭遇过火灾的人、消防英雄等等，甚至还和工程师探讨技术难题。”

　　“每个人的审美都不一样，但我觉得只要作品里有个动人的故事就是美的，我的作品一定要有社会意义。”他说。自那之后，他经常去相对比较贫穷的地方调研，看看自己能为这些地方提供什么帮助……

　　范石钟的“生命滑梯”“空中消防车”“智能燃气灶”，以及为非洲贫困地区设计的“不用水的洗衣机”……无一不是解决真实问题或生活所需的社会参与，无一不是实践、体验的产物，无一不是充满了对生活的热爱、对生命的尊重。

　　作为STEM教育的践行者，学生发展核心素养的推动者，我们应当致力于引导社会主义的未来建设者关注城市交通、环境污染、自然灾害、非物质文化遗产保护等问题，尝试设计诸如“如何建造一座健康生态城”等具有挑战性的真实城市问题，让学生提出合理的技术解决方案，进而增强他们的社会责任感、公民意识和主人翁意识。

　　第二，科学与工程实践有利于促进学生的自主发展

　　用科学、数学知识和先进技术，以工程思维解决现实世界问题的STEM教育，立足于以“学生为中心”，更加突出个性化方案的生成和实施。面对生活中亟待解决的问题，每位参与者会基于自身的生活经验、认知水平和可利用的社会资源设计出各具特色的解决方案，进而呈现出百花齐放、争奇斗艳的景象。

　　大鹏所城作为我国古代东南沿海地区海防卫所城池的典型代表，选址随形就势，将儒家强调的礼制建筑巧妙地安排在城池建设之中，蕴含着丰富而深层次的文化意义，充分体现了我国古代城池规划思想、古建筑文化和传统城市营建制度。时至今日，大鹏所城的海防军事防御作用虽不复存在，但其作为地方传统文化的重要载体和宝贵的文化资源仍具有重要的建筑文化价值。

　　随着时光的流逝，大鹏所城及古建筑现已破败，城内新旧民居交杂，古城风貌的原真性渐微。为此，组织学生开展“再现古城风貌”项目活动，用不同的方法或技术较完整地再现古城的传统风貌与地方特色。这不仅能让学生学习和传承中国传统的建筑工艺和审美情趣，再现军事重镇和历史文化名城风貌，还能引导培养大批的工匠和设计师，具有现实意义。

　　各小组成员在进行充分实地考察、调研、收集相关资料的基础上，根据自身优势从搭建材料种类、工具选择，新技术应用、装饰艺术处理等方面着手设计“再现古城风貌”的最佳方案。有的小组就地取材，用小石子、泥灰、稻草等搭建古朴的老城，有的用泥土压模成砖块垒成，有的尝试用陶艺烧制，有的异想天开地借用瓦楞纸、纸浆完成，有的以石版画、木雕形式重现，还有小组采用乐高积木搭建出现代技术与古代文明相互交融的古城，运用3D打印技术重现古城风貌，借助AR(VR)技术，全面、真实、立体展示古海防军事要塞的场景，同时还对著名的九龙海战进行了还原。

　　“再现古城风貌”的过程并非一帆风顺。大鹏所城平面为不规则梯形，总面积约11公顷，城垣系黄黏土夯筑，内外砖石砌筑，收分明显，城周设东、西、南、北四个城门，城内街道以南门街、东门街和正街为主，城内现存清代以来的传统建筑1000多座，主要是寺庙、将军府第、民居等建筑遗迹。既要保存遗风，又要进行必要的删减，谈何容易。有的小组三番五次去实地考察对比数据，改进方案;有的搭建过半却不得不推倒重来。用泥土砖块搭建的小组，在垒砌城门门洞时，一次次的坍塌几乎击垮了小组所有成员的信心。在反复交流、论证过程中，指导教师的一个提问：门洞和赵州桥有什么关联吗?让学生们如梦方醒。他们立马打开电脑查找相关资料，反复测试，最终圆满完成任务。而利用3D技术打印古城的小组，在排水系统的设计上，通过多次查阅资料、实地考察，问题得以有效解决……

　　“再现古城风貌”“数字红色延安”“端午中国节·改进赛龙舟”等项目源于学生视角，给予了学生充分的选择空间，富有创意且贴近日常生活。同时，学生的个性化需求受到了充分保护和尊重，主动参与、主观能动性的自主发展得到加强。这些典型的综合科学探究与工程设计的实践活动是基于核心素养，引发学生自主参与的学习行为，并将知识转化为能力的过程;是个体在与学习情境的持续互动中，不断解决问题、创生意义的过程;是强调个体如何学会学习，完成知识与技能、过程与方法、情感态度与价值的整合过程;是关注“人”的自我成长、自我管理、自我完善的健全人格的过程。

　　第三，跨学科实践有助于奠定灵动厚实的文化基础

　　STEM教育强调在真实问题中开展跨学科探究，注重培养学生科学看待问题的思维方式，并能灵活迁移运用科学、技术、工程、数学四大领域的知识和技能解决真实世界的问题或生活所需。

　　“击剑”是很多男孩子都喜欢的一项运动，郑均扬同学也不例外。一次观看奥运会击剑比赛时，中国击剑队遭遇不公平判罚，郑均扬鸣不平之余，暗自下决心发明一种“机器”以讨回公道。他从构思到设计，从制作到多次迭代、测试，耗时一年多，“无线击剑系统”终于问世，并获发明专利。

　　“无线击剑系统”制作过程涉及电路设计、Arduino、传感器等知识，已超越了身为高中生的郑均扬所学和生活经验的范畴。而“无线击剑系统”的外观、零部件摆放位置和记分器程序显示界面的设计，以及记分装置如何隐藏在护手盘中而不影响击剑选手的使用手感等，也对他的设计思维和跨学科解决问题能力提出了前所未有的挑战。

　　在实战测试环节，他第一次带着作品踏入社会，第一次在深圳市各大击剑训练场“真刀真枪”地进行沟通与交流，礼貌地与他人表达自己的意图和见解……如此种种，使之作品不断完善，科学思维和创新能力不断提高，个人的认知水平、综合素养也得到大幅提升。

　　《中国学生发展核心素养》明确指出：核心素养是指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。基于真实问题情境下的STEM教育还给学生一个鲜活、灵动的世界。相较于书本知识的传授，真实世界的社会参与更加积极主动、更加满腔热情，更能体现个人的社会价值、责任担当和实践创新;相较于“纸上谈兵”的技能训练，真实世界的工程设计和科学实践中的自主发展，更有广泛参与的空间，更有个性的表达机会，更有利于自我管理、学会学习和健康生活;相较于过度关注固定解题过程和标准答案的学科学习，跨学科探究中的文化基础更加扎实，人文底蕴更加深厚，学科融合更加紧密，解决问题的科学方法更加灵活，勇于探究、批判质疑的理性思维更加强大。

　　毋容置疑，置身于真实问题的解决过程就是提升学生适应终身发展和社会发展所需品格与能力的过程。同时，核心素养也是STEM教育的目标指向，两者相辅相成、相互融通。

　　我们有理由相信，基于真实问题情境的STEM教育将更加鲜活，充满旺盛生命力，也必然是学生发展核心素养生发、落地的有力推手。

　　(牛 忠）