基于OBE教育理念的STEM課程設(shè)計(jì)探究

◇惠鋒明（江蘇：無錫市梅村實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

一、OBE教育理念與STEM課程設(shè)計(jì)的契合點(diǎn)

OBE（Outcome-Based Education）也稱為目標(biāo)導(dǎo)向教育或成果導(dǎo)向教育，意味著教育要圍繞學(xué)生在學(xué)習(xí)經(jīng)歷結(jié)束時(shí)能夠成功完成的任務(wù)開展教學(xué)。OBE 教育理念強(qiáng)調(diào)以下問題的解決：學(xué)習(xí)成果是什么？它的價(jià)值是什么？如何支持學(xué)生獲得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何檢驗(yàn)學(xué)生是否取得了這樣的學(xué)習(xí)成果？以此為出發(fā)點(diǎn)，參照Acharya 的OBE 教育模式，本文提出的課程設(shè)計(jì)以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，包括定義學(xué)習(xí)成果、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果和使用學(xué)習(xí)成果四個(gè)步驟。

STEM 課程強(qiáng)調(diào)，在解決與STEM 領(lǐng)域相關(guān)真實(shí)問題的過程中，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。以工程設(shè)計(jì)為主線，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為重要方式，STEM 課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施可遵循“問題與聚焦、調(diào)查與研究、設(shè)計(jì)與制作、測(cè)試與評(píng)價(jià)、拓展與應(yīng)用”的流程。這與OBE 教育理念的四個(gè)問題相契合。第一，對(duì)問題的聚焦關(guān)注的是“學(xué)生的學(xué)習(xí)成果”；第二，以成果為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)活動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)，則需要關(guān)注“如何幫助學(xué)生指向?qū)W習(xí)成果”；第三，對(duì)STEM 學(xué)習(xí)成果的遷移運(yùn)用則回應(yīng)了OBE 理念中“學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)”；第四，STEM 課程對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域真實(shí)問題的解決，則反映了OBE理念中的“學(xué)習(xí)價(jià)值問題”。（如圖1）

圖1 OBE理念內(nèi)涵與STEM的契合框架圖

二、基于OBE教育理念的STEM課程設(shè)計(jì)框架

基于以上分析，本文提出了如圖2 所示的基于OBE 理念的STEM 課程設(shè)計(jì)框架，其中包括定義學(xué)習(xí)成果、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果、使用學(xué)習(xí)成果四部分。

圖2 基于OBE理念的STEM課程設(shè)計(jì)框架

（一）定義學(xué)習(xí)成果

定義學(xué)習(xí)成果是體現(xiàn)OBE 教育理念的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，落實(shí)到STEM 課程中，即為明確課程目標(biāo)和設(shè)計(jì)成果要求。教育之目標(biāo)在于五彩繽紛的生活，STEM 課程為還原教育的生活價(jià)值提供了有效的途徑。以STEM 領(lǐng)域的真實(shí)問題切入，將其與《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的學(xué)習(xí)內(nèi)容和要求匹配，即可轉(zhuǎn)化為STEM 課程的目標(biāo)。結(jié)合不同學(xué)段小學(xué)生的學(xué)情，再設(shè)計(jì)緊扣課程目標(biāo)的顯性化學(xué)習(xí)成果，以引導(dǎo)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)。

（二）實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果

實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果是實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)目標(biāo)的有效支撐，也是體現(xiàn)學(xué)習(xí)價(jià)值的最重要環(huán)節(jié)。它是在明確目標(biāo)和成果基礎(chǔ)上反向設(shè)計(jì)的，以確保學(xué)生能夠在完成學(xué)習(xí)時(shí)獲得預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。落實(shí)到STEM 課程中，即為開展以成果為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣，一般包括聚焦問題、調(diào)查研究、設(shè)計(jì)制作和評(píng)價(jià)測(cè)試等環(huán)節(jié)。

（三）評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果

評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果是學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的證明支撐。有效的評(píng)價(jià)可以客觀反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也可以作為優(yōu)化課程的重要依據(jù)。不論是OBE 教育理念還是STEM 課程，都主張采用多元的評(píng)價(jià)方式來考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，往往不限于對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行的終結(jié)性評(píng)價(jià)，更關(guān)注對(duì)學(xué)習(xí)經(jīng)歷的過程性評(píng)價(jià)。

（四）使用學(xué)習(xí)成果

教育的目的在于培養(yǎng)學(xué)生解決現(xiàn)實(shí)世界中問題的素養(yǎng)。在學(xué)生經(jīng)歷STEM 課程之后，應(yīng)當(dāng)能夠給學(xué)生提供將自己獲得的學(xué)習(xí)成果或建立的思維方式，綜合運(yùn)用到其他場(chǎng)景中去的機(jī)會(huì)。這也和STEM 課程中設(shè)置的拓展與運(yùn)用環(huán)節(jié)相契合。只有不斷給予學(xué)生借助“專家結(jié)論”來建立“專家思維”的機(jī)會(huì)，學(xué)生才有可能“像工程師（科學(xué)家）一樣思考”，繼而發(fā)展核心素養(yǎng)。

三、基于OBE教育理念的STEM課程設(shè)計(jì)

（一）案例一：《定格動(dòng)畫》

1.學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣

（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)

成果目標(biāo)：為生活中的趣事拍攝一段定格動(dòng)畫。

STEM 目標(biāo)：

科學(xué)（S）：知道動(dòng)畫、電影等視頻是視覺暫留原理的應(yīng)用。

技術(shù)（T）：會(huì)使用手機(jī)或平板等設(shè)備中的視頻拍攝App（T1）；會(huì)控制對(duì)比實(shí)驗(yàn)的變量，探究物體每次移動(dòng)的距離等因素對(duì)視頻中小動(dòng)物運(yùn)動(dòng)快慢的影響（T2）。

工程（E）：能設(shè)計(jì)并制作一部定格動(dòng)畫短片。

數(shù)學(xué)（M）：能用多種方法測(cè)量速度，知道路程÷時(shí)間=速度。

（2）學(xué)習(xí)活動(dòng)

活動(dòng)1：聚焦問題，激趣導(dǎo)入。觀看定格動(dòng)畫《小臺(tái)燈找什么》，分析了解小臺(tái)燈動(dòng)起來的原因。聚焦本課成果目標(biāo)：你能為生活中的趣事拍攝一段定格動(dòng)畫嗎？

活動(dòng)2：初次嘗試，發(fā)現(xiàn)問題。觀看《延時(shí)攝影操作指南》微視頻，熟悉工具：制作視頻主要有哪幾個(gè)步驟？初次嘗試制作，發(fā)現(xiàn)問題，交流解決。

活動(dòng)3：任務(wù)升級(jí)，實(shí)驗(yàn)探究。按任務(wù)要求制作視頻，熟練拍攝。發(fā)現(xiàn)問題，探究視頻中小動(dòng)物行走得快慢可能和什么因素有關(guān)？分析因素，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并開展研究。

活動(dòng)4：再次嘗試，了解原理。借助探究發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，再次嘗試制作。了解視覺暫留原理和電影史。

活動(dòng)5：設(shè)計(jì)制作，形成作品。在上述探索的基礎(chǔ)上，學(xué)生設(shè)計(jì)制作自己的定格動(dòng)畫并展示。

活動(dòng)6：評(píng)價(jià)改進(jìn)，項(xiàng)目拓展。在多元評(píng)價(jià)的過程中，學(xué)生改進(jìn)作品，并用于后續(xù)拓展任務(wù)。

（3）學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣

為了能夠在各學(xué)習(xí)活動(dòng)中有效落實(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)，本課例構(gòu)建形成了如表1 所示的學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣。矩陣除了可以清晰表達(dá)目標(biāo)與活動(dòng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還能明晰每個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)目標(biāo)的支撐強(qiáng)調(diào)。

表1 《定格動(dòng)畫》STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣

2.定義學(xué)習(xí)成果

遵循OBE 理念，本課例從學(xué)生經(jīng)?？梢钥吹降膭?dòng)畫片出發(fā)，為表達(dá)數(shù)學(xué)和科學(xué)課程中的相關(guān)概念，定義了制作定格動(dòng)畫的顯性學(xué)習(xí)成果目標(biāo)。

3.實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果

為支撐學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程目標(biāo)，反向設(shè)計(jì)了上述以設(shè)計(jì)制作為主線的學(xué)習(xí)活動(dòng)。在活動(dòng)中，學(xué)生不僅能夠習(xí)得相關(guān)概念，還獲得了在真實(shí)情境中運(yùn)用和遷移相關(guān)概念的機(jī)會(huì)。

4.評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果

學(xué)生學(xué)習(xí)的成果展示，不僅包括最后作品的展示，也包括諸如探究記錄、動(dòng)畫設(shè)計(jì)腳本等過程性的展示。通過學(xué)習(xí)展示過程中的互評(píng)、師評(píng)，學(xué)生自然也會(huì)有一個(gè)自我評(píng)價(jià)，從而促進(jìn)學(xué)生反思學(xué)習(xí)。

5.使用學(xué)習(xí)成果

素養(yǎng)是在學(xué)生不斷運(yùn)用知識(shí)和結(jié)論解決問題的過程中形成的。讓學(xué)生將定格動(dòng)畫的方法和技術(shù)拓展到生活中去，自然能夠增加學(xué)生知識(shí)遷移的機(jī)會(huì)；而教師創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生進(jìn)行知識(shí)遷移也是促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)形成的重要途徑。

（二）案例二：《汽車超速了嗎》

1.學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣

（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)

成果目標(biāo)：設(shè)計(jì)方案并檢測(cè)路上行駛的汽車是否超速。

STEM 目標(biāo)：

科學(xué)（S）：知道動(dòng)畫、電影等視頻是視覺暫留原理的應(yīng)用。

技術(shù)（T）：會(huì)使用手機(jī)或平板等設(shè)備中的視頻拍攝App（T1）；會(huì)控制對(duì)比實(shí)驗(yàn)的變量，探究物體每次移動(dòng)的距離等因素對(duì)視頻中小動(dòng)物運(yùn)動(dòng)快慢的影響（T2）；在測(cè)量過程中能熟練使用秒表、卷尺等測(cè)量工具（T3）。

工程（E）：能設(shè)計(jì)并制作一部定格動(dòng)畫短片（E1）；經(jīng)歷項(xiàng)目學(xué)習(xí)制作設(shè)計(jì)、測(cè)試、改進(jìn)等基本步驟，能在活動(dòng)中克服困難，完成預(yù)定任務(wù)（E2）。

數(shù)學(xué)（M）：能用多種方法測(cè)量速度，知道路程÷時(shí)間=速度（M1）；理解并能應(yīng)用比例尺進(jìn)行長(zhǎng)度的測(cè)量（M2）。

（2）學(xué)習(xí)活動(dòng)

活動(dòng)1：聚焦問題，激趣導(dǎo)入。了解關(guān)于機(jī)動(dòng)車道路行駛限速的法規(guī)，初步討論判斷汽車是否超速的方法。繼而聚焦本課成果目標(biāo)：你能設(shè)計(jì)方案并檢測(cè)路上行駛的汽車是否超速嗎？通過專題閱讀和討論，分析借助現(xiàn)有資源解決問題的初步方案以及需要的基礎(chǔ)知識(shí)。

活動(dòng)2：走得有多快——測(cè)一測(cè)走路速度。要判斷汽車是否超速，首先要學(xué)會(huì)測(cè)量計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度，而這一技能可以通過測(cè)量我們自己的走路速度獲得。

活動(dòng)3：小臺(tái)燈找什么——制作定格動(dòng)畫。在學(xué)會(huì)了計(jì)算速度之后，再回歸本項(xiàng)目的汽車測(cè)速問題，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)直接去馬路上測(cè)速太危險(xiǎn)，那能否借助我們身邊的工具呢？于是引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入本環(huán)節(jié)，即上述案例一所呈現(xiàn)的。

活動(dòng)4：這棟樓有多高——按比例估測(cè)樓高。在活動(dòng)3 中，學(xué)生經(jīng)歷了借助視頻來測(cè)速的過程，視頻中的距離和現(xiàn)實(shí)中相同嗎？有什么關(guān)系呢？本活動(dòng)將帶領(lǐng)學(xué)生通過比例來估測(cè)。

活動(dòng)5：設(shè)計(jì)方案，解決問題。在經(jīng)歷了上述活動(dòng)之后，學(xué)生已然獲得了解決本課程問題的基礎(chǔ)知識(shí)和技能。因此，本活動(dòng)帶領(lǐng)學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)并解決問題。

活動(dòng)6：評(píng)價(jià)改進(jìn)，項(xiàng)目拓展。在多元評(píng)價(jià)的過程中，學(xué)生改進(jìn)方案，并用于后續(xù)拓展任務(wù)。

（3）學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣

如表2 所示，本課程同樣創(chuàng)建了學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣，以幫助學(xué)生更好地獲得學(xué)習(xí)成果，實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)。

表2 《汽車超速了嗎》STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣

2.定義學(xué)習(xí)成果

從汽車是否超速的現(xiàn)實(shí)問題出發(fā)，融合科學(xué)課程中與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的核心概念和數(shù)學(xué)中“數(shù)與代數(shù)”相關(guān)的內(nèi)容要求，確定了本STEM 課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以及顯性學(xué)習(xí)成果目標(biāo)。

3.實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果

對(duì)于小學(xué)高年級(jí)學(xué)生來說，本課程中問題的解決是需要支架的。因此根據(jù)目標(biāo)要求，本課程反向設(shè)計(jì)了上述學(xué)習(xí)活動(dòng)矩陣，以幫助學(xué)生形成解決問題所需要的知識(shí)和能力。

4.評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果

課程設(shè)置了包括STEM 學(xué)習(xí)過程評(píng)價(jià)和STEM 學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)在內(nèi)的STEM 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)表。課程在明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)之后，即將評(píng)價(jià)表呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生始終以目標(biāo)為導(dǎo)向展開學(xué)習(xí)。

5.使用學(xué)習(xí)成果

不論是前置學(xué)習(xí)成果在后置學(xué)習(xí)活動(dòng)中的運(yùn)用，還是完成課程學(xué)習(xí)后對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)成果的遷移運(yùn)用，對(duì)學(xué)習(xí)成果的使用始終貫穿整個(gè)課程。而通過生活化問題和情境的呈現(xiàn)，也始終體現(xiàn)了學(xué)習(xí)的生活價(jià)值。