STEM理念在气象科普教育中的实施策略

白倩惠 郭小莹 贺东东 赵晓丽 张斌

摘要 教育信息化背景下STEM理念将科学、技术、工程、数学四个学科有机融合，通过变更思维视角、创新思考模式、发现和解决问题，以提高自身素质，该理念切合气象科普教育的整个流程。介绍STEM理念背景、国内外发展历程，指明STEM理念在气象科普教育行业的应用方法，实现无缝对接，提高青少年气象防灾减灾意识，关注气候变化，促进全方位发展，旨在培养青少年的科学思想，促进校园气象科普教育高质量发展。

关键词 STEM理念;气象科普;思维

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）01–0069–02

1 背景介绍

“互联网+教育”是在信息化大背景下迅速产生的。“信息化”最早出现于20世纪60年代日本的一些学术文献中，是从商业角度进行阐述的。

“教育信息化”是在20世纪90年代伴随美国信息高速公路的兴建而提出的。我国政府也积极响应，“社会信息化”“教育信息化”相继在国内出现。信息技术是教育信息化的技术之柱，是教育信息化的驱动力。政府高度重视教育信息化工作，2012年以来，教育信息化领域的政策集中出台，2012年3月出台的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》对未来10年的教育信息化建设提供了指导意见和总体方向;2018年4月13日教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》。现代信息技术产业在迅猛发展。

STEM教育诞生于美国，是一种教育理念，取自于科学、技术、工程、数学四个英文单词的首字母，顾名思义，STEM教育是四门学科的融合，重在培养学生的自主学习和创新能力。传统的单学科人才在科技如此发达的现代社会将难以立足，培养学生跨学科能力解决问题、正向思维、逆向思维、多思维，利于学生形成真正高质量的学习实践，全面提高解决问题的应用能力。STEM教育被认为是全球竞争力的关键，是教育信息化高度发展的产物，有待大家积极探索和学习。

2 STEM教育的发展历程

2.1 国外STEM的发展

STEM最初提出是在1986年美国国家科学委员会发表的《本科的科学、数学和工程教育》的报告中。2006年，美国把STEM素养作为全球竞争力的关键，大力培养理工素养的人才[1]。2011年奥巴马总统在新版的《美国创新战略》中指出，国家竞争力取决于创新能力，加大了对STEM的投入。美国近年来一直很重视STEM教育，鼓励理工科教师的培养，激发年轻人的学习兴趣[2]。

很多西欧国家也在探索STEM教育，英国早在2002年已经把STEM教育写入了正式文件中，制定了相关政策，推动STEM教育快速发展。德国等国也在积极响应。

综上各国发展可知，STEM已然成为世界教育领域的新趋势。

2.2 国内STEM的发展

当今世界各个国家以经济和科技为基础的综合国力的竞争日趋激烈，归根结底是人才的竞争，是教育的竞争。优化教育过程、提高教育质量和效益，是教育信息化的原始动力，也是推动教育不断改革和发展，培养现代信息化创新人才的不竭动力。目前，我国有关教育的网络、资源、应用、产业正源源不断的涌入、发展和完善。

我国的STEM教育从引入到现在，发展依然处于不成熟阶段。2016年在“十三五规划”中指出，要利用信息技术推进教育建设，自此之后，全国上下开始积极探索STEM教育。

就时代背景而言，新时代技术高度变革，从互联网、物联网、人工智能到智能制造，这一切不仅提高了我们的生活质量，也改变了人们的生产生活方式，对以后的从业情况和产业链结构所需要的能力提出了新的要求。未来的人才竞争主要体现在知识与技能的竞争方面，各个国家都很看重能力的提高与人才的发展。吸取国际经验，可以得出STEM教育作为培养学生思考和分析能力、批判性思维能力以及与人交流的依托理念，具有很好的效果。因此在这个技术变革时期，开展STEM教育显得尤为迫切。

3 STEM理念在气象科普教育中的实施策略

STEM依托物联网、云計算等新型技术产业打造的智能化教育信息生态系统，实行数字化教学，顺应时代“互联网+”概念，需要网络设施建设和硬件工具的支持。分析STEM教育会帮助大家更深刻地理解STEM的涵义与价值。STEM教育理念可以把各种知识和技能与真实世界相互贯通，创新化教育方法与视角，对于提高国家与民族整体素质和提升综合国力具有重要作用[3]。STEM理念以真实项目为导向，应用很多方法技能来解决问题、完成项目，强调动手实践的工程能力和团队合作能力，应把STEM理念充分落实在气象科普教育当中，提高自身综合能力，形成跨学科学习的学习模式，提高工作和学习效率，打造当代气象新型人才。

3.1 融合四个领域知识，培养创造思维

科学重在发现事物的客观发展规律，用全面深层次的视角解释事物;技术是强有力的支撑，STEM的关键技术涉及物联网、云计算、大数据及移动互联网，物联网将身边物体通过互联网相连接，采集有效信息后分析处理用来指导生活实践;工程是将自然科学理论应用到具体生产中;数学是基础，作为一种工具，用数字表达来解决生活中碰到的问题。结合四门学科的教学特点和联系，形成独特的分析视角，有利于高校进行气象科普教育，开拓学生思维模式，培养创新意识，更好地发挥主观能动性，这也是学生全面发展中不可或缺的一种素质，更是气象技术人才长久发展必须培养的能力[4]。

3.2 利用信息化手段，培养碎片化自主学习能力

互联网普及之下，大家上网查资料很方便，网上能学习到的气象综合管理、气象业务技术、大气科学基础知识等资源数不胜数，如登录中国气象局气象干部培训学院官方网站可以学习气象和非气象专业知识、查阅数字化文献资料、进行针对性技能培训。借此，我们更应该好好发挥互联网思维中的“碎片化学习”，抓住课下、吃饭中、车上任何空余的碎片时间来学习，分割学习内容，使其更有针对性，灵活度高，同时培养积极主动查缺补漏的学习意识。

3.3 以项目为导向，培养工程能力

项目学习的本质是开放思维，在解决问题时采用数学、物理等多种方法解决问题，提出并交流解决方案，在解决问题和交流的过程中提升学生生活经验，形成良好的认知，学习和参与兴趣也会从中得到大大提高[5]。策划和开展青少年气象科技探究活动，以项目为主线，明确每一步该做的工作和方法。在世界气象日期间，围绕气象主题，在校园开展气象科普讲座，通过PPT、现场播报天气预报等方式，深入浅出地为大家讲解气象世界日由来、主题及气象相关知识，并耐心回答同学们的问题。为激发学生对气象知识的兴趣，气象科普宣传员可以组织学生进行人工影响天气作业车气象模型比赛，以纸模拼装大赛的形式，让学生进行团队合作交流，熟悉了解人工影响天气的作业流程，真正做到寓教于乐。在整个过程中完善自己的知识体系，提高动手实践的操作能力，清楚地认识自己的优势和劣势，进而有利于学生做出正确的职业规划。

3.4 发挥团队合作的力量，做好教学实践

项目靠一个人的力量通常是不可能有效完成的，个人的气象知识理论体系都不是非常完善的。古有俗语：“众人拾柴火焰高”，说的就是这个道理。教学团队要发挥所有成员的聪明才智，共同朝向一个目标，默契配合，共同协商与决策，发挥团队的重要性，集大家所长，融大家所思，发挥出每个人的优势与价值，运用工具实际处理问题，将气象与社会资源更好地应用于气象科普教育中，加强动手能力，快速高效完成合作项目，实现双赢。

4 小结

STEM理念在国内外积极迅猛地发展，强调人的动手实践能力，注重课本所学知识与现实生活的联系，为学生全方位素质发展的塑造提供了一种新颖的教学模式。应时代所需，教师应该改善专业培养计划，培养创新意识，学会碎片化学习，注重在项目中的参与感和主动性，以问题为导向，提升技术实践能力，很好地进行团队合作，利用学科之间的交叉性做好STEM整合气象科普课程的开展工作，同时推动其他学科的发展，培养更多社会需要的、全面发展的新型气象人才。

参考文献

[1] 蔡苏，王沛文.美国STEM教育中社会组织的作用及对我国的启示[J].中国电化教育，2016（10）：74-78.

[2] 趙慧臣，陆晓婷.开展STEAM教育 提高学生创新能力—访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究，2016，22（5）：4-10.

[3] 王旭卿.面向STEM教育的创客教育模式研究[J].中国电化教育，2015（8）：36-41.

[4] 余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（4）： 13-22.

[5] 董泽华，卓泽林.基于项目学习的STEM整合课程内涵与实施路径研究[J].中国电化教育，2019（8）：76-81.

责任编辑：黄艳飞

Implementation Strategy

of Stem Concept in Met-eorological Popular Science

Education

BAI Qian-hui et al （Linfen Meteoro-logical Bureau of Shanxi Province， Linfen， Shanxi 043200）

Abstract Under the background of edu-cational informatization， stem integrates science， technology， engineering and mathe-matics into an organic whole.By changing the perspective of thinking， innovating thinking mode， discovering and solving problems， stem concept can improve the quality of meteorological science popularization educa-tion. This paper will introduce the concept background， development process at home and abroad， point out its application methods in meteorological science education industry， realize seamless docking， improve teenagers awareness of meteorological disaster prevention and mitigation， pay attention to climate change， and promote all-round development， aiming to cultivate teenagers scientific thinking and scientific methods， and improve the high-quality development of campus meteorological science education.

Key words Stem conceptMeteorological science popularization; Thinking