于佳音 李新暉

摘? 要：國外在STEAM教育研究方面日趨成熟，我國在教育改革的道路上，不斷嘗試將優(yōu)秀理念融入于我國的教育中。研究表明，將STEAM教育的跨學(xué)科融合理念融于現(xiàn)有學(xué)科課程體系，可以促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。本研究以基于整體設(shè)計方法的4C/ID模型為指導(dǎo)，構(gòu)建基于STEAM理念的項目式教學(xué)設(shè)計模型，闡述了4C/ID模型的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上對基于STEAM理念的項目設(shè)計具體過程進(jìn)行了探討，并給出了以高中通用技術(shù)為載體的具體案例。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;項目式教學(xué);4C/ID模型

Abstract：Foreign countries are becoming more and more mature in STEAM education research. On the road of education reform，our country constantly tries to integrate excellent ideas into our education. The research shows that integrating the idea of interdisciplinary integration of STEAM education into the existing curriculum system can promote the development of studentshigher-order thinking ability. Guided by the 4C/ID model based on the overall design method，this study constructs a project-based instructional design model based on STEAM concept，expounds the theoretical basis of the 4C/ID model，discusses the specific process of project design based on STEAM concept，and gives a specific case with high school general technology as the carrier.

Keywords：STEAM education;project-based teaching;4C/ID model

0? 引? 言

隨著時代的發(fā)展，人類社會對未來社會變革、工作特征和人才質(zhì)量規(guī)格進(jìn)行了系統(tǒng)的思考，更注重用綜合視角認(rèn)識世界和解決復(fù)雜問題。STEAM教育作為美國培養(yǎng)未來社會創(chuàng)新人才、提升國家競爭力的戰(zhàn)略選擇，一直以來被國家高度重視。從2001年STEM作為專業(yè)術(shù)語第一次出現(xiàn)，再到2006年“藝術(shù)（Arts）”元素的加入，近年又有學(xué)者將其他學(xué)科與其整合形成了“STEM+”、STREAM等多種形式。無論是哪種形式，最終體現(xiàn)的核心思想理念是實現(xiàn)跨學(xué)科融合、提高知識綜合應(yīng)用效果。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國在STEAM教育的實踐方面主要有幾種途徑，一是通過開設(shè)獨立的STEAM課程，二是將STEAM理念融入于中小學(xué)的綜合課程之中，多集中于中小學(xué)的科學(xué)課程與信息技術(shù)課程中，研究表明，以項目式開展教學(xué)是目前較為廣泛的實施方式[1]。如何將復(fù)雜的項目細(xì)化為可有效幫助學(xué)生發(fā)展的學(xué)習(xí)任務(wù)，針對這一問題本研究借助基于整體設(shè)計方法的4C/ID模型來實現(xiàn)項目設(shè)計。4C/ID模型強(qiáng)調(diào)在真實情境下設(shè)計整體學(xué)習(xí)任務(wù)，能夠為項目設(shè)計提供量尺和標(biāo)準(zhǔn)，本研究以通用技術(shù)課程中實施項目式STEAM課程為例，探索并設(shè)計以4C/ID模型為指導(dǎo)的項目式STEAM課程[2]。

1? 基于整體設(shè)計方法的4C/ID模型

在整體論思想和方法的影響下，4C/ID模型由麥里恩伯爾教授主持研發(fā)，為了培養(yǎng)學(xué)習(xí)者具備應(yīng)對實際工作中復(fù)雜問題的能力，教授研究并開發(fā)出了基于整體設(shè)計法的四要素教學(xué)設(shè)計模型，這是一種面向復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)的整體性教學(xué)設(shè)計模型，旨在幫助學(xué)習(xí)者解決生活和實踐中復(fù)雜問題的一種教學(xué)設(shè)計方法[3]。

1.1? 4C/ID模型的理論基礎(chǔ)

（1）面向復(fù)雜學(xué)習(xí)理論。隨著社會對學(xué)生的要求越來越高，學(xué)校中情境高度簡單化的學(xué)習(xí)已經(jīng)不能滿足學(xué)生的職業(yè)發(fā)展要求。麥里恩伯爾認(rèn)為復(fù)雜技能的學(xué)習(xí)不僅僅是簡單技能的疊加，而是要協(xié)調(diào)各種基本技能，實現(xiàn)教學(xué)結(jié)果整體大于部分相加之和，因此他提出了基于整體性學(xué)習(xí)任務(wù)的四要素教學(xué)設(shè)計4C/ID模型，從而來實現(xiàn)復(fù)雜學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計模式。（2）聚焦真實情境，關(guān)注能力發(fā)展。培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中形成各種能力是一個復(fù)雜的過程，需要通過源于生活或工作的整體任務(wù)來獲得，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生在面對現(xiàn)實生活的時候處于主動的狀態(tài)，4C/ID模型強(qiáng)調(diào)在情境中解決真實問題，從整體性出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力[4]。（3）促進(jìn)知識的整合與遷移。傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計難以實現(xiàn)理論與實踐支持學(xué)生生活的遷移，很難將學(xué)到的知識整合為統(tǒng)一的知識結(jié)構(gòu)，而4C/ID模型打破傳統(tǒng)提倡的“整體大于部分之和”的概念，把復(fù)雜的內(nèi)容和任務(wù)分解為簡單技能要素，實現(xiàn)學(xué)生更高的能力目標(biāo)和技能整合。

1.2? 4C/ID模型的核心要素

通過4C/ID模型的理論基礎(chǔ)，我們了解到該模型通過設(shè)計模型中的四要素使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得復(fù)雜的知識技能，在設(shè)計整體學(xué)習(xí)任務(wù)時，強(qiáng)調(diào)解決真實生活問題，鼓勵學(xué)生獲取過程性知識，注重認(rèn)知能力在學(xué)習(xí)過程中的發(fā)展，這與STEAM教育理念恰好一致，如圖1所示。

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)是4C/ID模型中最首要的核心要素，是一系列基于真實情境而設(shè)計的整體性任務(wù)，在具體設(shè)計時可以通過多個相關(guān)聯(lián)的子任務(wù)從而獲得整體任務(wù)所需的復(fù)雜認(rèn)知技能，促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知圖式的建構(gòu)，減少學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的焦慮心理和認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)一步促進(jìn)知識與技能的有效遷移。（2）支持性信息。支持性信息主要是為復(fù)用技能提供信息支持，以推動圖示的建造或重構(gòu)，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者會涉及到已有認(rèn)知與新的認(rèn)知之間的沖突[5]，這個時候支持性信息就像一座橋梁，將學(xué)習(xí)者的已有知識和將要習(xí)得的知識聯(lián)系起來，為學(xué)習(xí)者提供支持性信息，幫助學(xué)習(xí)者高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)知識與技能的遷移。（3）程序性信息。程序性信息是為重復(fù)性技能任務(wù)提供提示性的實時信息，它貫穿在每個具體的分任務(wù)學(xué)習(xí)中。它的作用是為學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中提供指導(dǎo)的設(shè)計，向?qū)W生示范某一任務(wù)或解決某一問題的程序，也指明完成該任務(wù)或解決該問題所具備哪些知識，且在熟練程度增強(qiáng)的情況下程序性信息支持呈現(xiàn)減弱趨勢。（4）部分任務(wù)練習(xí)。主要是為實現(xiàn)復(fù)用學(xué)習(xí)技能任務(wù)達(dá)到高度自動化而設(shè)計的練習(xí)任務(wù)，一般是在介紹了整體學(xué)習(xí)任務(wù)之后開始進(jìn)行練習(xí)，因此需要為復(fù)用性技能提供相應(yīng)的分任務(wù)練習(xí)，這樣使學(xué)習(xí)者可以在一個富有意義的認(rèn)識情景中開始其練習(xí)[6]。

2? 基于4C/ID的STEAM教育項目模型設(shè)計

本研究試圖以上述四要素教學(xué)設(shè)計4C/ID模型為指導(dǎo)，設(shè)計出如圖2所示的STEAM教育的項目設(shè)計過程模型，以期為項目式STEAM教育課程設(shè)計提供一定的參考。該模型以“項目主題的確定”開始，直至“項目評價設(shè)計”結(jié)束，最終設(shè)計出具有可實施性、整合性的STEAM教育項目，在整體性思想的方法指導(dǎo)下，STEAM教育項目的實施使學(xué)生在解決真實問題過程中，高階思維能力得到發(fā)展。模型中每一階段都發(fā)揮著不同的作用，現(xiàn)以“橋梁建造”項目為例，根據(jù)圖2模型中的各個步驟，完成在高中通用技術(shù)課堂的STEAM教育項目整體設(shè)計。

2.1? 項目目標(biāo)確定和主題選取階段

在設(shè)計項目式STEAM課程時，目標(biāo)的確定要根據(jù)學(xué)科的目標(biāo)和STEAM素養(yǎng)設(shè)計目標(biāo)，這就要求教師明確學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中的課程目標(biāo)、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)等，并與相關(guān)的其他學(xué)科建立聯(lián)系，從而選擇和確定學(xué)習(xí)項目或活動圍繞的主題并展開活動[7]。以“橋梁建造”項目為例，結(jié)合高中通用技術(shù)的課程標(biāo)準(zhǔn)確定學(xué)科大概念，并依據(jù)解決“如何建造穩(wěn)定且能夠抵御臺風(fēng)的橋梁結(jié)構(gòu)”真實問題，形成了“概念建?！薄肮こ獭薄拔覀?nèi)绾翁剿鳌薄翱茖W(xué)探究”四個主題領(lǐng)域。

2.2? 項目內(nèi)容選擇階段

基于STEAM理念的項目設(shè)計內(nèi)容選擇來源于三個領(lǐng)域：學(xué)科領(lǐng)域、項目領(lǐng)域和綜合生活領(lǐng)域，同時項目內(nèi)容的設(shè)計要具有一定的挑戰(zhàn)性和趣味性，保持重視學(xué)生的工程思維的培養(yǎng)，以期培養(yǎng)學(xué)生的高級思維能力[8]。如圖3所示為“橋梁建造”的學(xué)科知識地圖，以該圖中橋梁所涉及的知識領(lǐng)域作為參考確定項目內(nèi)容。

2.3? 項目任務(wù)設(shè)計階段

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)。第一步是設(shè)計整體學(xué)習(xí)任務(wù)。在進(jìn)行項目設(shè)計之前，首先要明確通過這次項目學(xué)習(xí)者可以從中學(xué)到什么，明確項目的價值所在[9];第二步是任務(wù)組排序。在確定了整體任務(wù)之后，將整體任務(wù)分解為任務(wù)組并排列分類，任務(wù)組的設(shè)計可采取簡化性假設(shè)、建立知識級數(shù)方法，例如在“橋梁建造”項目中，學(xué)習(xí)任務(wù)可以聚焦橋梁的安全問題或穩(wěn)定性問題;復(fù)雜的任務(wù)組比簡單的任務(wù)組要求更細(xì)和更多的知識，建立知識級數(shù)的方法是通過建立模型級數(shù)。“橋梁建造”的項目任務(wù)設(shè)計如表1所示。（2）設(shè)計支持性信息。為了順利完成“橋梁建造”的學(xué)習(xí)任務(wù)，為各個任務(wù)提供了大量的支持性信息，并將這些支持性信息貫穿于通用技術(shù)課程之中，如關(guān)于橋梁的案例講解、有效的心智模式分析、認(rèn)知反饋和學(xué)習(xí)者特征分析。（3）設(shè)計程序性信息。為了使學(xué)習(xí)者順利完成任務(wù)，需要為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)重復(fù)性技能的行為規(guī)范以及應(yīng)用重復(fù)性技能的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)?！皹蛄航ㄔ臁彼璧某绦蛐孕畔槊總€任務(wù)組提供必要的支持，其中包括學(xué)習(xí)者必須掌握的項目流程說明，針對學(xué)生利用軟件工具制作橋梁模型圖的指導(dǎo)。（4）設(shè)計部分任務(wù)練習(xí)。為了確保學(xué)生對結(jié)構(gòu)的理解以及涉及到的其他學(xué)科的知識能夠順利地遷移，最大程度地達(dá)到復(fù)用技能的自動化水平，在“橋梁建造”項目中，部分任務(wù)練習(xí)主要設(shè)計為模擬任務(wù)和測試任務(wù)，按照簡單到復(fù)雜的順序來安排，在每一個技能的習(xí)得之后立即設(shè)計相應(yīng)的練習(xí)，促使其達(dá)到高度自動化。

2.4? 項目評價設(shè)計階段

項目評價設(shè)計應(yīng)采用多元評價方式，評價的內(nèi)容應(yīng)該注重學(xué)科知識的遷移與應(yīng)用能力[10]。本研究的項目評價采用過程性評價與總結(jié)性評價，評價方式包括教師評價、學(xué)生互評以及學(xué)生自評。“橋梁建造”這一項目制定評價指標(biāo)體系對學(xué)生的STEAM素養(yǎng)進(jìn)行評價[11]，評價學(xué)生在項目實施過程中STEAM技能的表現(xiàn)。學(xué)生在項目實施過程中和結(jié)束時根據(jù)實際情況填寫評價表，主要是為了讓學(xué)生能夠?qū)ψ约涸谡n程中的表現(xiàn)進(jìn)行反思，進(jìn)一步認(rèn)識自己，在反思中不斷進(jìn)步。

3? “橋梁建造”項目教學(xué)案例分析

“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”是蘇教版《高中通用技術(shù)課程（必修二）》第一單元的內(nèi)容，教材局限于對結(jié)構(gòu)這一抽象知識的介紹，雖然教材中會有大量與生活結(jié)合的案例，但學(xué)生沒有真正的實踐操作使學(xué)生缺失感受生活中的結(jié)構(gòu)本質(zhì)。

本研究將STEAM理念融入于高中通用技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行了案例分析——以F市的45名高一學(xué)生為研究對象，以項目式為教學(xué)方式，在高一通用技術(shù)課堂中實施，以“人人都是建筑師”為項目主題，項目的設(shè)計是以上述基于整體設(shè)計方法的4C/ID模型為指導(dǎo)，讓學(xué)生動手制造可以抵御臺風(fēng)的橋梁，具體教學(xué)案例如表2所示。

“橋梁建造”不同于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，在學(xué)生了解結(jié)構(gòu)相關(guān)知識后，轉(zhuǎn)換學(xué)生的思路，嘗試著利用自己學(xué)過的相關(guān)學(xué)科知識去解決身邊出現(xiàn)的問題，學(xué)生會主動尋求所需知識，從工程師的角度思考橋梁建造的問題，按照工程設(shè)計的過程完成項目，這也是融入STEAM教育理念后的課程與傳統(tǒng)通用技術(shù)課程之間最大的不同，以項目式開展教學(xué)，更能吸引學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中，從而引導(dǎo)學(xué)生在解決問題中達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

4? 結(jié)? 論

本研究初次將STEAM理念融入于高中階段的通用技術(shù)課程中，項目式教學(xué)與4C/ID模型的核心思想都旨在提升學(xué)生有效遷移知識的能力，在項目實施過程中，避免機(jī)械記憶和重復(fù)練習(xí)，綜合運用各學(xué)科知識，在創(chuàng)造性地解決問題的過程中發(fā)展自身能力。

在教學(xué)實踐過程中還發(fā)現(xiàn)有一些問題存在，一是學(xué)生方面，由于項目式教學(xué)尚未在學(xué)校中實施過，學(xué)生的認(rèn)知水平處于快速的發(fā)展階段，在項目任務(wù)完成階段，學(xué)生不能很好地理解，影響學(xué)習(xí)知識的內(nèi)化與遷移;二是設(shè)計STEAM教育項目設(shè)計模型仍舊需要進(jìn)一步細(xì)化，模型還是不具有普適性，在其他學(xué)科課堂中運用該模型還是具有一定的局限性;三是本研究的教學(xué)評價方面，評價部分應(yīng)注重對于學(xué)生的STEAM素養(yǎng)進(jìn)行全面的評價，由于研究樣本、項目內(nèi)容等原因，研究評價不夠有力，項目的評價有效性仍需要進(jìn)一步教學(xué)研究的考證。

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作者簡介：于佳音（1995.05-），女，漢族，吉林松原人，碩士研究生，研究方向：STEAM教育、創(chuàng)客教育。