聶玉芳 李云文 首都師范大學(xué)

●研究背景

《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下簡稱“新課標(biāo)”)中指出，積極開展跨學(xué)科主題教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力，而STEAM教育旨在通過將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等學(xué)科融合在一起，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)整合，其核心是將學(xué)科知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來，通過解決實(shí)際問題和實(shí)驗(yàn)研究來培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的學(xué)生。因此，STEAM課程是踐行新課標(biāo)、開展跨學(xué)科主題教學(xué)的一種重要方式。

目前，我國STEAM教育仍然處在初步發(fā)展階段，還未得到正式的應(yīng)用與普及，存在缺少國家戰(zhàn)略高度的頂層設(shè)計(jì)，也沒有形成完整的系統(tǒng)性方案等問題。[1]如何構(gòu)建適合學(xué)生特點(diǎn)、具有科學(xué)性和實(shí)踐性的STEAM教學(xué)體系，是當(dāng)前STEAM教育面臨的一個(gè)重要問題。因此，本文旨在探討STEAM教育體系的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，以期為STEAM教育適配中國本土化教育發(fā)展提供有益的思路和借鑒。

●STEAM課程的內(nèi)涵

STEM一詞起源于美國，包括科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科。[2]后來，經(jīng)過不斷的應(yīng)用與實(shí)踐，格雷特·亞克門(Georgette Yakman)等人在原有STEM教育基礎(chǔ)上加入藝術(shù)形成了STEAM教育，幫助學(xué)生從更多視角認(rèn)識(shí)不同學(xué)科間的聯(lián)系。[3]無論是STEM還是STEAM，都打破了常規(guī)的學(xué)科界限，通過課程參與培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，以及在探索與應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

●中小學(xué)STEAM課程教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

1.STEAM的教學(xué)理念設(shè)計(jì)

STEAM教育是一種通過學(xué)科整合的學(xué)習(xí)方式提升學(xué)生工程思維與創(chuàng)新素養(yǎng)的教育理念。[4]根據(jù)STEAM的基本內(nèi)涵，跨學(xué)科是STEAM教育的特點(diǎn)之一，強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中跨越學(xué)科界限，綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)來解決實(shí)際問題。[5]STEAM課程是實(shí)踐類課程，因此，在設(shè)計(jì)課程案例時(shí)要以實(shí)踐應(yīng)用作為重要的實(shí)現(xiàn)理念之一。STEAM教育以創(chuàng)新思維的發(fā)展作為核心目標(biāo)[6]，因此，STEAM教育需要以創(chuàng)新思維作為支撐點(diǎn)，以契合創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求。綜上所述，STEAM的教學(xué)理念包括體現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)、重視實(shí)踐應(yīng)用、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新思維培養(yǎng)。

2.STEAM的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目引路PLTW(Project Lead To the Way)是美國為初中和高中提供STEAM教育項(xiàng)目的組織，以培養(yǎng)學(xué)生的批判思維、協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)造能力、創(chuàng)新精神和問題解決能力為主要目標(biāo)。[7]美國在不同培養(yǎng)層次設(shè)置了不同的培養(yǎng)目標(biāo)，中等教育階段主要是以思維培養(yǎng)、技能提升和創(chuàng)新意識(shí)為培養(yǎng)關(guān)鍵要素，而高等教育則上升為研究能力和專業(yè)應(yīng)用能力等高階目標(biāo)，美國界定的STEAM教育培養(yǎng)目標(biāo)所針對(duì)的學(xué)段不同，但二者本質(zhì)上相同，都是通過STEAM教育提升學(xué)生的多元智能和綜合素養(yǎng)。歐盟的“STEM橫向技能評(píng)估”（Assessment of Transversal Skills in STEM，簡稱ATSSTEM）項(xiàng)目提出，核心STEM能力分別為問題解決、創(chuàng)新和創(chuàng)造力、溝通、批判性思維、元認(rèn)知技能、協(xié)作、自我調(diào)節(jié)和學(xué)科能力。該核心能力的提出使得STEM教育的發(fā)展方向更加多元化，同時(shí)也為我國STEM教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)提供豐富的參考。

2018年，中國教育科學(xué)研究院提出STEM教育的學(xué)科基礎(chǔ)為數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)、工程實(shí)踐、技術(shù)應(yīng)用和STEM+?！督逃畔⒒笆濉币?guī)劃》提出，積極探索信息技術(shù)在STEAM教育等多類教育模式中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，使學(xué)生養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣。

根據(jù)我國STEM教育基本情況與涉及STEM的不同文件規(guī)定，結(jié)合STEM教育國際化發(fā)展目標(biāo)，筆者認(rèn)為，我國STEAM教育培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該包括學(xué)科能力、知識(shí)運(yùn)用與遷移能力、問題解決能力、合作能力、創(chuàng)新能力、社會(huì)責(zé)任感。

學(xué)科能力是指學(xué)生通過學(xué)習(xí)獲取知識(shí)與技能，可以識(shí)記、理解、運(yùn)用和分析這些知識(shí)的能力。知識(shí)運(yùn)用與遷移能力是指學(xué)生掌握和運(yùn)用某一學(xué)科知識(shí)和技能的能力，并且能夠?qū)⒃谝粋€(gè)領(lǐng)域?qū)W到的知識(shí)和技能遷移到其他領(lǐng)域中，解決不同領(lǐng)域的問題的能力。問題解決能力是指學(xué)生通過分析和思考，采用科學(xué)的方法解決問題的能力。合作能力是指學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中能夠有效地溝通、協(xié)商、分工，以共同完成任務(wù)的能力。創(chuàng)新能力是指學(xué)生具有創(chuàng)造性思維和行動(dòng)的能力，能夠產(chǎn)生新的想法、觀點(diǎn)和解決方法。社會(huì)責(zé)任感是指個(gè)人對(duì)社會(huì)及成員負(fù)有責(zé)任和義務(wù)的認(rèn)識(shí)與感受。

3.STEAM的教學(xué)過程設(shè)計(jì)

基于已有研究對(duì)STEAM教學(xué)過程的探討以及當(dāng)前中小學(xué)實(shí)際教學(xué)狀況，筆者認(rèn)為，我國中小學(xué)STEAM教學(xué)過程設(shè)計(jì)可以從以下六個(gè)方面開展，即設(shè)計(jì)問題或情境、設(shè)計(jì)跨學(xué)科內(nèi)容整合、分配團(tuán)隊(duì)任務(wù)、指導(dǎo)實(shí)踐操作過程、展示與評(píng)估。

設(shè)計(jì)問題或情境是指教師根據(jù)課程主題創(chuàng)設(shè)具有現(xiàn)實(shí)意義和挑戰(zhàn)性的問題和情境，以促進(jìn)學(xué)生的探究，提高實(shí)踐能力?？鐚W(xué)科內(nèi)容整合是指教師在組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，系統(tǒng)且有目的地將不同學(xué)科的知識(shí)有機(jī)組織和融合。分配團(tuán)隊(duì)任務(wù)是指按照學(xué)生的學(xué)習(xí)情況劃分小組單位，小組按照指定任務(wù)進(jìn)行小組成員分工。指導(dǎo)實(shí)踐操作過程是指教師在教學(xué)中提供豐富的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在學(xué)生實(shí)踐過程中及時(shí)提供示范、引領(lǐng)、提示和反饋。展示與評(píng)估是指教師為學(xué)生提供作品展示與分享的機(jī)會(huì)，針對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)及其成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)具體的問題共同交流和提出解決方案。

●STEAM課程教學(xué)體系在“追風(fēng)箏”課程中的應(yīng)用與分析

為了更好地檢驗(yàn)該設(shè)計(jì)的科學(xué)性和實(shí)用性，筆者以濰坊市著名的傳統(tǒng)手工藝珍品“風(fēng)箏”作為STEAM課程設(shè)計(jì)的主題，設(shè)計(jì)了STEAM課程案例—“追風(fēng)箏”，將STEAM課程和本土特色文化遺產(chǎn)相結(jié)合。

1.STEAM教學(xué)理念的應(yīng)用

STEAM教學(xué)理念包括跨學(xué)科學(xué)習(xí)、實(shí)踐應(yīng)用、創(chuàng)新思維，其在“追風(fēng)箏”STEAM課程的體現(xiàn)如下頁表1所示。

表1

2.STEAM教學(xué)目標(biāo)的應(yīng)用（如下頁表2）

表2

3.STEAM教學(xué)流程

“追風(fēng)箏”STEAM課程的教學(xué)過程包括導(dǎo)入環(huán)節(jié)、新授環(huán)節(jié)、探究過程、動(dòng)手操作和展示總結(jié)五個(gè)部分。

（1）導(dǎo)入環(huán)節(jié)

教學(xué)內(nèi)容：（風(fēng)箏的歷史）風(fēng)箏最早是用木頭制作而成，經(jīng)過竹子材質(zhì)后又以紙制作。

教師活動(dòng)：①播放風(fēng)箏節(jié)的視頻。提問：“你對(duì)風(fēng)箏的了解有多少？你知道風(fēng)箏是怎么飛上天空的嗎？”②講解歷史。結(jié)合PPT用圖片展示風(fēng)箏從古至今的演變過程，講解風(fēng)箏的發(fā)展歷史。

學(xué)生活動(dòng)：觀看視頻，思考并回答教師的提問。

設(shè)計(jì)意圖：①播放視頻，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。②用圖片的方式，加深學(xué)生對(duì)風(fēng)箏歷史背景的印象。

（2）新授環(huán)節(jié)

教學(xué)內(nèi)容：（走進(jìn)風(fēng)箏）了解風(fēng)箏的基本結(jié)構(gòu)，熟悉豐富多樣的風(fēng)箏。

教師活動(dòng)：①利用PPT展示豐富多樣的風(fēng)箏。②引導(dǎo)學(xué)生觀察并回答風(fēng)箏的主要結(jié)構(gòu)有哪些。

學(xué)生活動(dòng)：①觀看風(fēng)箏圖片，找到其共同組成部分。②掌握風(fēng)箏的基本結(jié)構(gòu)。

設(shè)計(jì)意圖：展示風(fēng)箏圖片，給學(xué)生認(rèn)知風(fēng)箏的結(jié)構(gòu)與外形提供具象支持。

（3）探究過程

教學(xué)內(nèi)容：（風(fēng)箏的秘密）探究風(fēng)箏飛行原理，了解材料對(duì)其飛行性能的影響。

教師活動(dòng)：①演示和動(dòng)畫講解風(fēng)箏飛行的動(dòng)力學(xué)原理。②引導(dǎo)學(xué)生思考空中的風(fēng)箏受到哪些力，進(jìn)而進(jìn)行受力分析：自身重力、風(fēng)的推力和風(fēng)箏線的拉力。③展示不同材質(zhì)的風(fēng)箏在相同風(fēng)力情況下的飛行效果。提問：“不同的材料會(huì)影響風(fēng)箏的飛行效果嗎？”

學(xué)生活動(dòng)：①認(rèn)真聽講，理解原理。②思考風(fēng)箏的受力特點(diǎn)。③思考并回答問題，探索材料對(duì)風(fēng)箏飛行的影響。

設(shè)計(jì)意圖：演示和動(dòng)畫是通過將抽象內(nèi)容形象化，轉(zhuǎn)化成學(xué)生容易接受的方式，符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律。

（4）動(dòng)手操作

教學(xué)內(nèi)容：（設(shè)計(jì)與實(shí)踐）設(shè)計(jì)并制作風(fēng)箏。

教師活動(dòng)：①演示扎風(fēng)箏骨架過程。②引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，繪制豐富多彩的圖形。（提示：風(fēng)箏紙面必須是左右對(duì)稱的）③指導(dǎo)學(xué)生找到風(fēng)箏的中心位置并綁好提線。

學(xué)生活動(dòng)：①模仿或者自主創(chuàng)新，保證骨架牢固，具有穩(wěn)定性。②小組交流討論，共同創(chuàng)作，設(shè)計(jì)風(fēng)箏圖案。③相互合作，綁好提線。

設(shè)計(jì)意圖：①分組合作加強(qiáng)學(xué)生溝通交流，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力。②引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)作，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)作自信心。

（5）展示總結(jié)

教學(xué)內(nèi)容：（展示與分享）展示各組成品；總結(jié)本課主要內(nèi)容。

教師活動(dòng)：①鼓勵(lì)學(xué)生大膽主動(dòng)展示作品、分享自己的創(chuàng)意理念。②帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)科學(xué)原理和學(xué)科知識(shí)。

學(xué)生活動(dòng)：①上臺(tái)展示小組作品；②利用流程圖或者思維導(dǎo)圖復(fù)習(xí)鞏固各學(xué)科知識(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：①展示優(yōu)秀作品，肯定學(xué)生成果，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作才智，鼓勵(lì)學(xué)生相互學(xué)習(xí)。②及時(shí)鞏固復(fù)習(xí)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

●總結(jié)

綜上所述，中小學(xué)STEAM課程是實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的重要路徑，同時(shí)也是踐行新課標(biāo)理念的重要組成部分。通過對(duì)中小學(xué)STEAM課程教學(xué)體系的研究可以發(fā)現(xiàn)，教學(xué)體系應(yīng)該是有針對(duì)性和系統(tǒng)性的，注重學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新思維培養(yǎng)。所以，在實(shí)踐中，教師應(yīng)通過建立完整的STEAM課程教學(xué)體系，不斷地優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路與方法，提高中小學(xué)STEAM課程實(shí)踐性和可行性，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步貢獻(xiàn)更多的力量。