基于STEAM理念的中小學跨學科課例設計模式構(gòu)建

王韻儀，王玉龍，關(guān)曉怡，姚 輝，許家媚，林 佳

(佛山科學技術(shù)學院教育信息技術(shù)系，廣東佛山528000)

1 STEAM教育概念與內(nèi)涵

1.1 STEAM教育概念

STEAM教育與STEM教育一脈相承。STEM教育最早源于1986年美國國家科學委員會發(fā)表的一篇名為《本科的科學、數(shù)學和工程教育報告》，當時美國為了能在經(jīng)濟快速發(fā)展的情況下滿足市場對復合型創(chuàng)新人才的需要，在該報告中首次明確提出了綱領(lǐng)性的建議：“科學、數(shù)學、工程與技術(shù)的教育集成戰(zhàn)略”[1]。STEM教育是科學(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(Mathematics)教育的統(tǒng)稱[2]。STEM教育并不是將科學、技術(shù)、工程和數(shù)學這四門學科知識進行簡單疊加，而是將四個學科的知識進行有機結(jié)合，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)意設計能力與解決問題的能力。隨著社會的發(fā)展和STEM教育理念研究的深入，人們越來越注重藝術(shù)人文創(chuàng)新教育，因此，把藝術(shù)(Art)加入到STEM教育體系中，把技術(shù)與工程教育和藝術(shù)人文教育進行融合，在STEM的基礎(chǔ)上進行了延伸，豐富了STEM教育的內(nèi)涵，形成了一種新的教育模式。與傳統(tǒng)的教育模式不同的是，STEAM教育強調(diào)分享、協(xié)作、創(chuàng)造，在項目的基礎(chǔ)上整合了多學科的知識，激發(fā)學習者的學習興趣，并讓學生運用多學科的知識與技能來解決實際問題，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)[3]。

另外，STEAM教育和創(chuàng)客教育有許多相似之處，如課程需要各學科知識的融合，注重學生的主體性和創(chuàng)造性，兩者的學習方式和學習內(nèi)容多為重合等。趙興龍、許林[4]在《STEM教育的五大爭議及回應》中提出，“強行把這兩個概念(STEM教育和創(chuàng)客教育)拉在一起比較，無論是從學理邏輯上，還是對實踐的推動上，都起不到明顯的作用。所以，在推動信息技術(shù)應用過程中，如果在形式上需要多種學科整合的，稱之為STEM教育較為妥當；如果需要創(chuàng)新出某種制品，稱之為創(chuàng)客較為妥當”。

1.2 STEAM教育核心理念分析

(1)技術(shù)融合。基于STEAM理念的教育課程為學生提供了一種“動手實踐”的課堂體驗，隨著科學技術(shù)不斷引進教育領(lǐng)域和教師教學觀念的更新，根據(jù)課堂需要，多種技術(shù)被融合在一個項目學習中。這有利于減少對學生強灌式的教學，促使學生親身體驗，提高學生的動手實踐能力、獨立思考能力[5]。

(2)學科綜合。STEAM教育整合了科學、技術(shù)、工程、數(shù)學和人文藝術(shù)等多個學科的內(nèi)容，在多個學科之間搭建橋梁，把學生要學習的不同學科知識變成一個相互聯(lián)系、相互統(tǒng)一的整體。在項目學習中，解決問題或研究項目所需要的知識并沒有嚴格的學科劃分。因此，在基于STEAM理念的課程中，教學要進行學科整合，教學內(nèi)容變得更加綜合化。這對教師的學科知識能力是一種挑戰(zhàn)，對STEAM教育的落地也帶來了一定困難。

(3)情境創(chuàng)設。STEAM項目創(chuàng)設的情境一般來源于生活，是與生活實際密切聯(lián)系的真實問題，問題的解決也是需要學生在實踐中不斷探索和思考，需要學生具備相應的結(jié)構(gòu)化知識。情境化的項目設計，可以引導學生通過真實的生活體驗，更加真實感受到習得的知識，自主構(gòu)建知識體系，從而產(chǎn)生學習動力和學習興趣。

(4)創(chuàng)新實踐。STEAM教育主張給學生提供基礎(chǔ)的資源與工具(如微課視頻、資源平臺或其他動手實踐的工具)，以及教會他們最基礎(chǔ)的知識，讓他們針對項目設定的情境解決某一個問題，也就是通過所掌握的基礎(chǔ)知識來解決這些問題。除了解決問題的方式和途徑?jīng)]有固定模式和規(guī)定要求外，STEAM課程需要學生在小組中合作和學習，在反復的思考與實驗中體驗學習過程，在反饋和報告研究成果中學會溝通交流、反思和總結(jié)，有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、實踐能力。

2 基于STEAM理念的教學設計與傳統(tǒng)教學設計比較分析

本文從教學內(nèi)容、教學模式、教學活動、教學評價、教學資源與工具等五個關(guān)鍵要素，對基于STEAM理念的教學設計和傳統(tǒng)教學設計進行比較分析，如表1所示。

表1 基于STEAM理念和傳統(tǒng)的教學設計比較表

3 基于STEAM理念的課例設計模式構(gòu)建

3.1 余勝泉“STEAM理念與課程融合的模型”簡述

余勝泉教授于2015年在《STEM教育理念與跨學科整合模式》一文中提出了“STEM跨學科項目設計模式”，如圖1所示。此模型以“項目和問題”為核心，以“教學分析”為基礎(chǔ)，闡述教學目標、分析學習者特征，通過跨學科的知識地圖來展示多學科知識之間的關(guān)聯(lián)，為教學設計做前期準備。具體設計過程包括學習資源與工具、學習活動過程、學習支架、學習評價等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在應用過程中，教師通過實踐不斷完善教學設計。最后，教師設計總結(jié)性評價，為學生設計補充學習材料和強化練習，同時根據(jù)教學條件變化和形成性評價的結(jié)果不斷修訂設計方案。

圖1 STEM跨學科項目設計模式

3.2 基于STEAM理念的課例設計模式構(gòu)建

余勝泉教授的“STEM跨學科項目設計模式”，強調(diào)以學生為主體，倡導自主學習、協(xié)作學習、探究學習；展示跨學科知識地圖分析學科知識，強調(diào)基于STEM理念的跨學科整合；把一個項目和問題作為核心和主線，貫穿在整個教學活動中。本研究在宏觀上以“以學為主”的教學設計模式為指導，借鑒余勝泉教授的“STEM跨學科項目設計模式”，融合STEAM教育核心理念，借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀的STEAM教育課例設計，構(gòu)建了基于STEAM理念的跨學科教學課例設計模式(如圖2所示)，希望為中小學校開展跨學科的課程教學提供可操作的參考與指引。

圖2 基于STEAM理念的教學設計流程

3.2.1 課程性質(zhì)與定位

課程性質(zhì)與定位是教學設計的第一步，決定了課程是以怎樣的形式開展、教授怎樣類型的知識。它影響教學設計中教學策略的選擇，也影響活動開展的環(huán)節(jié)。我國目前的課程類型以傳統(tǒng)學科課程、活動課程、綜合實踐課程或校本課程為主。

3.2.2 學習者特征分析

學習者特征分析，可分析學習對象的認知能力、起點能力、學習興趣等。根據(jù)學習者特征選擇適合的學習內(nèi)容、學習模式、學習活動環(huán)節(jié)。除此之外，在開展STEAM教育的過程中，教學設計者要結(jié)合STEAM理念強調(diào)的技術(shù)整合能力、創(chuàng)新實踐能力、協(xié)作學習能力、溝通交流能力的維度對學習者進行更為具體的分析。

3.2.3 學習目標分析

STEAM教育課例應該以學生核心素養(yǎng)為導向，根據(jù)“STEAM”的五個學科來分析各學科的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀，同時要描述學科整合目標，突出創(chuàng)新思維能力、綜合實踐能力、溝通協(xié)作能力等綜合素質(zhì)。如表2。

3.2.4 學習內(nèi)容分析

基于STEAM理念的學習內(nèi)容是跨學科整合為一個項目，此環(huán)節(jié)是設計的重點。在設計中，要注意學習內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性、整合性。在一個項目中，各學科內(nèi)容整合的方式是有機的和有意義的。

學習內(nèi)容分析主要分為四個步驟：①根據(jù)教學目標的表述，教學設計者可按照言語信息、智力技能、認知策略、動作技能和態(tài)度五大學習內(nèi)容的分類來區(qū)分學習內(nèi)容。②用信息加工的方法對學習內(nèi)容進行更深層次的分析和細化。③先決技能分析。把信息加工分析的每一個步驟作為終極目標，然后具體分析學生在完成終極目標之前需要掌握哪些從屬的先決技能。如果學生還沒有掌握這些先決技能，那它們就成為目標，直到它們是學生已經(jīng)掌握的知識和技能為止。先決技能也是學習內(nèi)容的一部分。④確定學生需要掌握的學習內(nèi)容及其深度和廣度，分析學習內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，然后根據(jù)學生的特點來安排學習內(nèi)容。

學習內(nèi)容之間的聯(lián)系一般有三種類型：①并列型，其特點是各學習內(nèi)容之間相對獨立，先后順序可以隨意安排；②順序型，特點是前一個內(nèi)容構(gòu)成了后一個內(nèi)容的基礎(chǔ)，所以前后順序不能顛倒；③綜合型，包含了并列型和順序型。在組織學習內(nèi)容時，首先應該確定各項學習內(nèi)容之間的關(guān)系，然后再根據(jù)下面的原則作具體安排：由整體到部分，由一般到個別，不斷分化；從已知到未知，由具體到抽象；按照事物發(fā)展的客觀規(guī)律排列；注意學習內(nèi)容之間的橫向聯(lián)系。

3.2.5 學習活動設計

借鑒“以學為主”的教學模式和余勝泉教授提出的“STEM跨學科項目設計模式”，筆者提出“情境創(chuàng)設、新知探究、拓展創(chuàng)新、總結(jié)反饋”的一般流程?；赟TEAM理念的學習活動設計，需將相關(guān)知識的學習和技能訓練和習慣意識的養(yǎng)成有機融入學習活動之中，讓學習者在完成相關(guān)任務的過程中習得相關(guān)知識與技能，提高學習者的創(chuàng)新思維能力和綜合實踐能力。學習活動環(huán)節(jié)是多元和靈活的，根據(jù)項目內(nèi)容的需要進行設計和調(diào)節(jié)。

3.2.6 學習資源設計

在STEAM理念的教學設計中，學習資源是學習者重要的學習工具，教師根據(jù)環(huán)節(jié)需要設計不同的學習資源(如先行者材料、學習平臺推薦、學習工具等)，讓學生可以使用這些資源進行自學。教師在準備資源時，除了是“設計者”，還是“審核者”，審核學習資源是否符合學習者的身心發(fā)展要求，是否與學習內(nèi)容相關(guān)，是否能有效促進學生知識遷移。

3.2.7 學習評價設計

基于STEAM理念教學評價設計需堅持整體性原則。在設計教學評價時，要對教學活動的各個方面做多角度、全方位的評價，不能以點代面，以偏概全。為此，教學評價應該多樣化。為發(fā)揮學生教學過程中的主體地位，設計教學評價時應該實現(xiàn)評價的主體、內(nèi)容、方式、對象和標準的多元化和評價過程的動態(tài)化。除此之外，設計過程中注意評價的內(nèi)容是否與STEAM理念強調(diào)的內(nèi)容相符合。在評價工具上可綜合采用調(diào)查問卷、量規(guī)、過程記錄、反思報告、匯報展示、檔案袋等。

4 結(jié)語

本研究在廣泛的文獻調(diào)研和實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于STEAM理念開展中小學跨學科教學課例設計的一般模式，希望對解決當前中小STEAM教育的關(guān)鍵難題提供參考與借鑒。在STEAM教育實踐過程中，除了要有大量適用的課程資源支持外，STEAM教育如何融入日常教學，教師團隊如何進行跨學科、跨領(lǐng)域的協(xié)同合作，如何建立有效的激勵機制，推動各學科教師積極開展STEAM教育的創(chuàng)新探索等都還有待研究與探索。