上海协和国际外籍人员子女学校｜STEM教育趋势之整体化教学，个性化发展|学校|教学|教师|教育|数学|新学期|科学

金秋之际，在联合国教科文组织第42届大会中，通过了在中国上海设立国际STEM教育研究所（UNESCO IISTEM）的决议，凸显了STEM在全球教育范围内愈来愈强的重要性和价值。在其热度持续走高的背后，我们不禁要问：怎样的STEM教育能让学生自主思考，在发问、尝试和创造中，找到自己的内在潜力，以自信的心态对抗“内卷”的焦虑？

凭借前瞻性的视野、全人教育的理念和国际化的资源优势，上海协和国际外籍人员子女学校积极发展STEM课程，为学生提供个性化、全方位的特色STEM教育，使每一位学生都能发现自我科研潜能，培育未来科创领袖。

于是，我们专访了协和国际学校的四位STEM教师，让我们来听听他们的教学故事。

S.T.E.M.+C.，塑造科研全认知

STEM即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。协和国际学校的STEM教育在四门学科方面都做了科学的设计，每一板块都注重知识和技能的共同培养。同时，学校特设了创新教研员（Innovation Coach），全程辅助和陪伴任课教师与学生，使STEM发挥更大的效用。

数学 Mathematics

Dr. Yujiro Fujiwara

应用技术/STEM项目负责人、高中数学老师

AP Calculus BC和Multi-Variable Calculus的授课老师；高中VEX机器人社团、AI社团、3D打印与设计社团的指导老师

Yujiro Fujiwara博士认为，在STEM中，数学是贯穿所有概念的主线。它不仅培养了学生在逻辑推理和解决问题方面的能力，还提供了理解其他学科语言的“土壤”。例如，工程技术中离不开数学的计算与应用，物理更是离不开数学的解释。

数学让我们拥有了解释复杂的STEM概念的语言，我们可以利用数学在不同学科之间进行交流、理解和发展，这就是数学在STEM系统中的重要性。

Mathematics

科学 Science

Ms. Pamela Rampley

初中部科学老师

对于初中科学老师Pamela Rampley来说，STEM中的科学，代表着对于世界的好奇与热情，它的发展也映射着人类文明的前进延续。而在初中STEM教育中，学生提出的“问题”似乎是科学教育中最宝贵的存在。

我认为“科学”在于鼓励学生充满好奇心，提出问题并进行真正的研究。这一点很重要。而在初中教育阶段，正是向学生灌输好奇心和热情的重要时机，因为这一阶段他们刚刚初步形成自我认知，但同时由于仍处在认知爆炸性增长的时期，对这个世界总有着问不完的问题。

Science

工程&技术 Engineering & Technology

Dr. Peter Tong

高中航空航天、大数据和数学教师

教授AP Precalculus、航空航天工程、大数据分析应用学习课程；无人机社团Phoenix Squadron的指导老师

工程学都是关于解决问题的实际应用。

作为曾负责为加拿大国防部初步设计速度超2马赫的超音速无人机（UAV）的航天工程师，Peter Tong博士热衷于将他实践中的经验融入课堂教学当中，而这也是工程于技术教学中至关重要的方面。

协和国际学校给予了学生一个安全、充分的实践空间，让他们能够自由地在双手之间探索技术的可能性，在不断的实操中磨炼理论与应用的有效转化，在项目的完整参与中学会思考和应对变化，使他们能够在未来真正做出些属于他们的改变。这是协和国际学校所希望的，也是未来世界人才所需的能力。

Engineering

例如我们让学生用无人机来监测化工管道的安全性。他们必须考虑无人机体积应该有多大？应该使用什么样的传感器来测量空气质量？......

创新辅导 Coach

Ms. Alexis Snider

学前和小学部创新教研员

要跟上这个以创新为主题的时代，就必须推行注重创新过程和成果为主的STEM教学。这也是协和国际学校设置创新教研员的目的，通过专业性的创新激活，让孩子的奇思妙想具有系统化底色和实践转化的可能。

创新意味着用不同的方式去尝试，而不是一成不变。因此，创造力和创新力是相辅相成的，它让我们学会换一种方式来思考，或换一种方法来解决。

对于学前和小学部的创新教研员Alexis Snider来说，创新和创意发源于思维和想象，但终将落于实践。Alexis会与各年级的班主任老师合作，探索不同课程与 STEM 的融合可能，不论是语言读写、数学、科学还是社会研究课程，都可以找到与STEM的契合点。老师们在接受了创新教研员的专业辅导后，也能更加自信地把STEM知识传授给学生。

Coach

因此，在STEM教学中，创新如同叶片中最中心的茎络，它为所有学科输送着精神养分，同时也定义着每一片叶子的形状。创新教研员的设立，不仅拓展了STEM教学，更促成了教学相长的良好氛围，在学校，每个人都是终身学习者，老师和学生都能在学习新知识中进步。

从幼儿到成人

系统提升科研素养和创新力

科研素养和创新力的培养往往需要从娃娃抓起，在完整的STEM教学体系中发挥其最大的效用。

协和国际学校通过不断的探索，实现了覆盖学前到高中的STEM课程培养体系，通过项目制、探究式等学习方式，鼓励学生主动参与，发挥创造力和团队合作精神，有效提升学生的综合素质和能力。

学前和小学

在学前和小学阶段，协和国际STEM课程的主要目标在于保护和挖掘孩子的创造思维，通过丰富多样的探究式课题，让学生在实践中发散思维，得到创新的锻炼和提升。学校开设了一系列的创意挑战活动，通过不同的主题，鼓励学生用Design Thinking（设计思维）思考解决现实问题的新方法，例如学习地球系统、土地形态变化等。这有助于帮助他们认识STEM，以及未来的学习。

小学部的创新教研员Alexis介绍了一个有趣的例子，关于小学部的一项土壤侵蚀和沉积的设计挑战。事实上，一般小学部的学生对地理、气候等方面的知识并不清晰。单从传统的课堂教学是很难对土壤流失和形态塑造的过程，及其背后的原理实现深刻的认知。

因此，协和国际学校通过空间设计挑战的形式，让学生亲手制作模型，利用模型道具，演示土地形态的变化过程，了解、掌握并分析土壤在接受侵蚀和进一步沉积后会形成怎样的自然形态，以及思考在当今气候环境的变化下，土壤的后续变化可能和保护措施。

我们用一些土壤在溪流台盘上进行模拟。小学生将水倒在土壤上，随后把土壤垫高。使土壤侵蚀到托盘的下部，于是可以看到水会从一个洞口里流出……

这样能够很清晰地展示侵蚀发生后的沉积过程，包括土壤会在哪里停止，岩石会在哪里沉积。而随着时间推移，土壤也许会出现新的长度，或者受不同类型的侵蚀移动到另一个地方……

——创新教研员 Alexis

学校也为学生们配备了平板电脑等现代化学习设备，用一个名为“Seesaw”的教学管理应用程序记录着学生们的所学、所思、所想。

实践过后，他们需要根据自己的记录和观察，回答一系列的知识问题，得到一系列的答案，再进一步产生更加深远的问题，并带着更多的问题再次来到模型，去进行他们的另一项挑战。

后续我们需要思考的挑战是如何保护土壤之上的房屋？土壤的移动或许是无法阻止的，但我们是否可以减缓移动速度？或者让房子在侵蚀过程中不发生移动？......

于是，他们使用了更多的材料，建造了一些结构或装置来阻止侵蚀。有的人试着做了一个管道系统，有的人试图在房子周围建造一些东西，有的人则把房子建得更高……

——创新教研员 Alexis

在这一系列实践中，教师并不会为学生提供任何结果性假设，而是以探究式教学推动学生激发更大的创新思考。这些孩子的“解决方法”可能放在现实中是幼稚、不可行的，但Alexis却将它们视若瑰宝，这正是创意最炙热的来源。

我认为，特别是年龄较小的孩子，他们已经是科学家和工程师了。对他们来说，一切都是工程和测试。例如一块积木，他们拿起来、砸在地上、看着它、试着拼在一起……他们总在质疑，总想弄明白世界如何运转，事物如何运作。而通过实践测试，无论有效与否，他们都会收获到一些什么。

——创新教研员 Alexis

而协和国际学校所开设的MakerSpace（“创客空间”），正在最大化地保护这些“天真”的想法，帮助他们将自己放肆的想象变为改变世界的现实。

初中

步入到初中，STEM教学连接着小学的初步尝试与高中的深化学习，犹如蚕蛹破茧成蝶前的孵化过程，在茧壳中汲取各方营养，形成自我形态。协和国际学校便是这样一个安全且自由的茧房，通过STEM课程所提供的教学服务，以及专业、科学的周期设计和实践空间，能够最大程度培养科学思维和创新能力，为他们日后的成功提供所需的技能。

在初中阶段开设STEM课程，对学生步入高中学习是非常有帮助的，能够真正为学生打下知识和技能的基础，以便他们在高中阶段取得成功。以科学为例，初中阶段的科学教育重点在于科学内容和科学技能的夯实。

我们会使用下一代科学标准，开展更成熟的科学与工程实践来激活学生更深层次的科研素养，包括提出科学问题或定义工程问题、开发和使用模型、计划和开展调查、分析和解释数据，以及数学和计算思维等。

——初中科学老师 Pamela

这一过程的目的在于鼓励学生思考，在实践过程中充分调用所学知识。同时，这一过程也能够帮助他们继续保持对于科学、社会、世界的好奇与热情，以及探索的勇气与能量。

另外，初中阶段需要大量汲取知识，以帮助他们真正了解世界和发现自我潜能。因此，协和国际学校采用综合教学的方法，初中每个年级的学生都需要学习多个科学学科，并了解和掌握各学科之间的联系。

高中

在高中阶段，协和国际学校STEM课程更加聚焦于现实挑战，利用综合性、跨学科的课程设计，从课内到课外，培养学生的综合应用能力，以及更重要的自主学习和关注社会的能力。

以Peter Tong博士指导的无人机社团Phoenix Squadron为例，同学们自主负责了多次的无人机表演，他们需要控制50架无人机，自主设计表演形式、队形，并完成所有编程工作。同时，他们还负责25周年校庆时的无人机摄影任务。这对于高中部的学生来说都是非常现实的挑战，但他们用自己的实力和勇气证明了自己。

事实上，协和国际高中部的STEM教育水平在全球范围内都有着较为突出的表现。

之前，协和国际学校的一名高中生曾在学校周围安装了大约50个AQI空气质量传感器，每5分钟收集一次数据。而他的论文在夏威夷的大数据与教育国际会议上进行了公开发表，并获得了“最佳展示奖”。参加会议的人都很惊讶，没想到他只是一个还没上大学的高中生。

事实上，在那之前，当我们刚开始开展大数据分析课程时，学生在一次IBM会议上作了报告，有大约12000人参加，没有人相信他只是个学生。

—— Peter Tong博士

Peter Tong博士提到的大数据分析应用课程，是协和国际学校的特色课程之一，也是目前国内唯一一家在高中就教授大数据分析的学校。课堂中，学生有机会与真正专业的数据研究院、大数据方向的优秀学者共同交流学习，并且与他们一起参加国际大数据会议，并发表演讲。

尽管他们只是高中生，但他们已经在夏威夷、拉斯维加斯、波多黎各、马来西亚等地的国际会议上发表了论文。

—— Peter Tong博士

在当今信息爆炸的时代，大数据应用与分析已然成为最热门的科研热点之一。通过大数据分析课程，学生能够在充满激情的年纪更早了解什么是大数据，通过优秀的国际资源把握国际科研领域对大数据研究的最新成果，并具备相当的研究能力。他们其中有很大一部分人选择在大学阶段继续深造数据学，大数据似乎改变了他们的人生轨迹，而他们也将影响着世界的未来。

在协和国际学校，学生总被鼓励提出自己的想法，并通过实验和模型制作等方式来验证他们的假设。这样的教学方式帮助学生建立了自信，提高他们的创新和批判性思考能力。而这些优秀的教师们则如同点燃烟花前的那一束火苗。他们笑称自己的工作非常轻松，但正是他们基于的肯定与自由，推动学生们勇敢地冲向天际，绽放自己的绚烂。

他们所做出的结果总能超越我所给予他们的……

如果我们想让学生跳起来，有人可能会问： “想让我跳多高？”。但我们的学生会说：“我能做个喷气背包吗？”

——Peter Tong博士

关注现实与个体，走向未来与世界

STEM教育在发展中逐步走向成熟，但每所学校对STEM的理解和运用依然具有其独到理解。协和国际学校囊括了来自世界各地、各民族、各文化的学生，它的校园多元且包容。而正是因为这样充实的国际交流，碰撞出了属于协和国际自己的综合性STEM教学。

我们希望整合所有的能力，培育学生综合性的STEM素养，并不希望科学、技术、工程和数学成为某一专门性的学科或课程，而是真正成为学生进行批判性思维和解决问题的工具。

——STEM项目负责人 Yujiro Fujiwara博士

学校STEM项目负责人Yujiro Fujiwara博士这样向我们表述道。作为一所极具多元的国际化校园，协和国际学校的STEM教育目标在于培养能够应对变化世界的人才。当学生们了解STEM，掌握物理、数学、化学、科学、计算机等各方面的理论知识和技术手段，走进在某一领域异彩纷呈的学术世界，他们便拥有了思考和选择的能力。这才是协和国际学校真正希望STEM带给学生们的东西。

我们的目标是培养学生的批判性思维能力、解决问题的能力和STEM素养。他们未来是否从事工程学职业并不重要。但无论职业方向如何，他们应该了解什么是STEM，STEM对社会有什么影响。

——STEM项目负责人 Yujiro Fujiwara博士

基于这一根本目的，协和国际学校STEM课程对于教师的要求也不仅仅是一名优秀的“教师”，更希望他们是某一领域杰出的“学者”，这样才能真正地告诉学生什么是STEM，他们能够如何应用并影响世界。

目前，协和国际STEM课程的大部分教职员工都是拥有大学工作经验的研究人员，例如在实验室工作过的理科教师、科学家或工程师。他们拥有丰富的教育经验，也拥有顶尖的职业经历。他们构成了协和国际STEM课程强大的指导团队。

另一方面，学校希望通过整体性的教学传递给学生全球化的思维。Yujiro Fujiwara博士表示，世界并不是在沉默中独立运行的，而是在不断更迭的交流中紧密联系着的。因此，学校和教师也需要抓住时代趋势，以整体的思维看待学科或课程的教学。

问题是相关的，这就是跨学科教育的趋势，也是为什么STEM课程将更多的概念整合在一起。

未来教育，将会是进一步的打散和重组，创建能够反映和发现更多外部情况的结合性学科课程。

——STEM项目负责人 Yujiro Fujiwara博士

而协和国际学校也朝着这样的未知世界前行，通过培养学生综合性的STEM素养，帮助他们打破未知甚至创造未知。或许我们并不知道他们的光将会照耀多远，但相信他们必将闪光，且如生命般跳动闪耀。

结语

从国际到国内，STEM课程都在逐步成为教育的重要方向。上海协和国际外籍人员子女学校通过独特的STEM教育，以综合性、个性化的教学理念为学生提供了优质、多元的教育资源和实践机会，鼓励学生勇敢表达，培育他们走向未来、为世界做出积极改变的能力。

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