翁崇濤

(上海師范大學附屬外國語中學，上海 201600)

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基于STEAM教學模式的實驗室文化建設
——以上海師范大學附屬外國語中學為例

翁崇濤

(上海師范大學附屬外國語中學，上海 201600)

探索以STEAM教學為手段，讓高中生能利用各門基礎型課程的學習以及知識積累，開展拓展性創(chuàng)新學習，全面發(fā)展學生的研究和創(chuàng)新能力。實驗室文化建設是校園文化建設和育人環(huán)境的重要組成部分?；赟TEAM教學模式的創(chuàng)新實驗室文化建設研究，用當代最新科學技術成就提高學生的探索興趣，通過合理和進步的教育模式培養(yǎng)創(chuàng)新能力，用最能反映時代精神的健康的文學藝術和生動活潑的群眾文化活動來陶冶學生的情操，豐富學生的精神生活。

STEAM；文化建設；興趣；創(chuàng)新

STEAM教育：是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineer)、藝術(Arts)和數(shù)學(Mathematics)教育的簡稱，重點旨在打破學科領域邊界，培養(yǎng)學生的科技素養(yǎng)。主張以“項目式學習”為知識學習的主要方式，它的主要創(chuàng)新點在于教學方式:讓學生們親自動手，從靈感、計劃到執(zhí)行，最終完成與特定主題相關的項目，在整個過程中學生通過實踐學習了多學科的知識。STEAM教育是以融合信息技術，秉承“開放創(chuàng)新、探究體驗”的教育理念，以“創(chuàng)造中學”為主要學習方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的一種新型教育模式。根據學?！笆濉卑l(fā)展規(guī)劃，在“創(chuàng)新驅動、轉型發(fā)展、特色發(fā)展”的辦學思路引領下，大力推進學校研究型課程的建設。

圖1　目標金字塔式模型

學校以創(chuàng)新實驗室為載體，創(chuàng)新課程校本化，專家科研團隊共同建設，以社團活動為依托，各級各類科技創(chuàng)新大賽為展示平臺，全面發(fā)展學生的研究和創(chuàng)新能力。學校的創(chuàng)新實驗室課程呈現(xiàn)為三級金字塔模型：第一，走進學生喜愛的實驗室；第二，學生的興趣伴其成長；第三，終極目標——利用學生們自己的智慧創(chuàng)造未來(見圖1)。研究型課程的構建實施和研究型學習的推進，是上海市二期課改的一個重要內容。研究型課程作為三類課程之一，是實施素質教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的一個重要方面。提倡研究型學習，主要目標是要引導學生通過情感體驗和探究實踐形成對知識的掌握和運用，培養(yǎng)學生堅持不懈、追求卓越的學習態(tài)度，提高學生發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的能力，改變學習方式，讓學生通過主動的探索、發(fā)現(xiàn)和體驗，發(fā)展成為具有獨特個性的人。在建設研究型課程時，遵循“教文化理解，育人文情懷”的基本理念，“為了每一個學生的終身發(fā)展”的辦學宗旨 ，從滿足學生個性發(fā)展需求出發(fā)，以課程建設促進學校特色，以特色引領課程建設。

實驗室建設的一個重要部分就是實驗室文化建設，而實驗室文化建設是與校園文化建設和整體育人環(huán)境不可分割的重要組成部分。基于STEAM教學模式的創(chuàng)新實驗室文化建設研究，學校實驗室文化建設的基本任務就是用當代最新科學技術成就提高學生的探索興趣，通過合理和進步的教育模式培養(yǎng)創(chuàng)新能力，并用最能反映時代精神的健康的文學藝術和生動活潑的文化活動來陶冶學生的情操，豐富學生的精神生活，激發(fā)學生的探索欲望，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，有利于培養(yǎng)良好的行為習慣。

一、實驗室建設的目標

基于STEAM教學模式的創(chuàng)新實驗室文化建設研究的主要目標不是讓學生理解前人發(fā)現(xiàn)的知識，而是讓學生運用已習得的知識，主動探索問題、解決問題，并從中獲得創(chuàng)造性學習的積極體驗。創(chuàng)新實驗室結合科學、技術、工程、藝術和數(shù)學五門課程，并將其融入研究型課程過程中，完成學習內容的選擇、組織和設計；在課題、項目或專題的確定過程中，在研究、解決問題的親身實踐中，構建課程。

1.總目標

培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新實踐能力的未來國家棟梁。

圖2　實驗室課程綜合知識結構

(1)掌握堅實的基礎知識，獲得親身參與研究探索的積極體驗，引導學生親近自然、愛護生態(tài)，接觸社會、感悟生活，初步掌握科學的研究方法和科學研究的操作技能和基本技術，找到自己的閃光點；

(2)著力于興趣點，如圖2所示文理兼通，取長補短，培養(yǎng)提出問題、收集和處理信息、分析和解決問題等方面的研究和實踐能力，發(fā)展獨立自主的意識和創(chuàng)新精神；

(3)學會溝通與合作，養(yǎng)成實事求是的態(tài)度、嚴謹求真的科學精神，增強對社會的責任感和使命感，逐步形成創(chuàng)新型人格。

2.分階段目標

第一階段——發(fā)現(xiàn)問題意識培養(yǎng)

結合STEAM教學，貫穿科學、技術、工程、藝術和數(shù)學五門課程于教師的指導中，使學生在日常學習與生活中逐步形成一種喜愛質疑、樂于探究、努力求知的心理傾向，養(yǎng)成良好的學習態(tài)度和學習習慣。培養(yǎng)學生的問題意識，以實驗室為載體、案例分析和應用型課題研究相結合的方式，使學生初步了解研究型學習，體驗科學研究的過程，學會制定研究方案，撰寫課題報告。學生從中提高自己尋找、發(fā)現(xiàn)、提出研究課題的能力，提高將現(xiàn)象、問題提煉成研究課題的能力，嘗試運用科學研究方法進行學習。

第二階段——解決問題能力提升

通過實驗研究和課題探索，結合STEAM教學，融入五門學科的綜合知識，發(fā)展學生獨立探究和合作學習的精神，學會通過同伴之間互相影響，提高實驗室課題研究的有效性，并共享資源與成果；培養(yǎng)信息處理能力，包括發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的設想、收集資料、實驗研究、表達思想和交流成果的能力。使學生體驗科學研究的一般思路和方法，初步掌握研究型學習的基本方法。

第三階段——創(chuàng)新思維能力實踐

學生通過對自己感興趣的某一領域的某一課題或項目進行實驗研究和實踐，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和主體意識，從批判性、發(fā)展性等方面全面提高創(chuàng)造意識，從自主學習、獨立探究中，提高實踐能力和創(chuàng)新思維。

基于STEAM教學模式的創(chuàng)新實驗室文化建設研究廣泛采用3D“增材制造”技術，“運用科學與創(chuàng)新‘打印’未來”，“結合市級雙新平臺大數(shù)據奧秘課題研究”，“文理交融、藝術美學結合”，使學校各個學科都得到綜合性的發(fā)展。這一階段的學生有從知識的消費者轉換為創(chuàng)造者的趨勢，而STEAM在這一過程中起到十分重要的作用。

二、實驗室環(huán)境文化建設項目

1.門牌和房屋功能標識

包括科學、技術、工程、藝術和數(shù)學。

2.宣傳櫥窗

結合STEAM教學模式，我們把實驗室和科技成果相結合，學校的實驗教學及學生取得的科研成果、學生所取得的標志性成果、實驗室的信息化管理情況，以及體現(xiàn)專業(yè)學科內涵特點的介紹等。學校成立了學生科學研究院(圖3)，下屬有四個發(fā)展平臺和八個不同學科類別的創(chuàng)新實驗室。

圖3　學生科學研究院結構圖

三、實驗室制度文化建設項目

1.實驗室清單

各創(chuàng)新實驗室根據本實驗室特點制定相應的具體制度內容，并制作出制度牌安裝上墻。結合STEAM教學，我們做了大量的創(chuàng)新作品，在文理交融的大背景下取得了顯著的成效，文理科學生到實驗室做研究的熱情普遍高漲。根據每年新進的儀器定時更新清單，可見學生們結合課題所做相對應的研究(見表1)。

表1　上師大附屬外國語中學2015學年創(chuàng)新實驗室儀器清單

2.學校創(chuàng)新實驗室課程實施程序

圖4　創(chuàng)新實驗室課程實施程序

在學生科研方面，實驗室主要以課程管理為主線，以教師引導、開放式的方式進行科研活動。主要體現(xiàn)在實驗室的師資培訓上：在前期的培訓中，本校固定的研究人員占三分之二，校外的研究人員占三分之一，我們大力推廣STEAM教學，這種把科學技術與學科知識交融起來的教學模式深受教師和學生的喜愛，避免了理科邏輯知識的難、偏、枯燥等缺點。校級合作的科研人員承擔實驗室發(fā)布的開放式課題研究，在實驗室工作時間由實驗室與被聘用者協(xié)商決定。學生的八個創(chuàng)新實驗室對各個學科均有涉及，文理兼通。學生通過主動提出申請，可以加入到課題研究工作中，在專家的指導下，進行科研學習工作，提高自身道德創(chuàng)新素養(yǎng)和動手能力。

學校努力創(chuàng)設一個發(fā)展創(chuàng)客思維模式的環(huán)境，構建新的指導創(chuàng)客活動的實踐模式，為服務于不同的學習者，在多種社區(qū)環(huán)境中設計和校園環(huán)境中開發(fā)創(chuàng)客空間等。讓學生在利用前沿技術“玩創(chuàng)新”和自主探究的過程中提升創(chuàng)造能力和STEAM綜合素養(yǎng)。依托物理計算和互動媒體技術(它是當前信息技術與其他學科(如藝術設計)交叉、融合的新生領域)，借由軟硬件整合可以創(chuàng)建感知和響應現(xiàn)實模擬世界的交互式系統(tǒng)，強化人與數(shù)字世界的聯(lián)系。BIT實驗室的建立，也同時給校園創(chuàng)新文化帶來了新的面貌，使學生們數(shù)理化的學習更好。另外，實驗室也重視與企業(yè)和社會的橫向項目的合作，邀請企業(yè)家進學校進行文化講座，通過這些面向實際應用的橫向合作，學生可以把理論與實際相結合，增加實際操作能力。

在前期的探索中把創(chuàng)客教育與STEAM教育相融合，為高中創(chuàng)新教育和職業(yè)生涯規(guī)劃課程開發(fā)綜合實踐課程和信息技術課程帶來時代性的變革。實驗室的文化建設主要包括精神文化建設和行為文化建設，融科學、技術、工程、藝術和數(shù)學五門課程于教師的指導中，將其整合為實驗室創(chuàng)新課程一體化，分為三級目標逐級實現(xiàn)。結合學生特性，同時也能攻克理科思維、興趣等瓶頸，使學生主動去探索科學的未知。學校的實驗室課程以上海師范大學郭長江教授、李利珍教授為牽頭人，八個文理兼通的創(chuàng)新實驗室每學期學生都是爆滿，在一系列的創(chuàng)新大賽上也屢獲佳績，領先于區(qū)內的同級學校。實驗室文化建設主要以校本創(chuàng)新課程為載體，讓學生走進屬于自己的實驗室，做自己成長的主人，用智慧創(chuàng)造未來。基于STEAM教學模式的創(chuàng)新實驗室文化建設研究，用當代最新科學技術成就提高學生的探索興趣，通過合理和進步的教育模式培養(yǎng)創(chuàng)新能力，用最能反映時代精神的健康的文學藝術和生動活潑的群眾文化活動來陶冶學生的情操，豐富學生們的精神生活。

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The Construction of Laboratory Culture Based on STEAM Teaching Mode——Taking Foreign Language School Affiliated to Shanghai Normal University as an Example

WENG Chongtao

(Foreign Language School Affiliated to Shanghai Normal University，Shanghai, 201600)

To explore STEAM teaching as a means for high school students can use the basic curriculum learning content and accumulation of knowledge, expand innovation learning, improve their practical ability, stimulate their intrinsic motivation; innovation laboratory as carrier, Laboratory culture construction is the construction of campus culture and an important part of educational environment. The innovation of teaching mode based on STEAM laboratory culture construction research, contemporary with the latest achievements of science and technology to improve the students’ interest in exploring, a reasonable education mode to cultivate innovation ability and progress, with the most can reflect the spirit of the age of healthy and lively of art and literature mass cultural activities to cultivate the students’ sentiment, enrich children’s spiritual life.

STEAM, cultural construction, interest, innovation

翁崇濤，上海市人，上海師范大學附屬外國語中學二級教師，碩士，主要從事中學研究型和拓展型課程研究。