昝陳慧 郭理

摘要：STEAM教育重在培養(yǎng)創(chuàng)新型和復(fù)合型人才，積極探索STEAM教育與我國中小學(xué)學(xué)科教學(xué)的融合方式，可以培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)科知識解決問題的能力，從而進一步促進STEAM教育在我國的開展。文章通過梳理STEAM教育發(fā)展歷程及相關(guān)研究，分析了STEAM教育和首要教學(xué)原理之間的關(guān)系，構(gòu)建了一個以“實現(xiàn)學(xué)科課程情景交融”“重思維邏輯的循環(huán)實踐”“縮小教學(xué)環(huán)境限制”為核心的基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式，根據(jù)模式特點構(gòu)建教學(xué)案例并進行分析，為STEAM教育落實于中小學(xué)學(xué)科教學(xué)，發(fā)揮其教學(xué)效能提供了有效借鑒。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;首要教學(xué)原理;學(xué)習(xí)模式;教學(xué)案例

中圖分類號： G424? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2020）02-0017-06

當(dāng)今世界，知識經(jīng)濟發(fā)展方式加快轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式受到世界各國教育領(lǐng)域的熱切關(guān)注。20世紀(jì)80年代，美國為應(yīng)對國際勞動力市場的激烈競爭，其國家科學(xué)委員會最先提出了STEM理念，并得到了廣泛認可[1]。近年來，國際STEAM教育發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的國家干預(yù)特征，研究價值引導(dǎo)轉(zhuǎn)向了課程實踐[2]，這為我國STEAM教育提供了經(jīng)驗指導(dǎo)，同時《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》指出：“學(xué)生適應(yīng)社會和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力不強，創(chuàng)新型、實用型、復(fù)合型人才緊缺”[3]。所以，開展STEAM的學(xué)習(xí)研究是進一步推進STEAM教育與我國中小學(xué)學(xué)科課程融合、培養(yǎng)創(chuàng)新實踐人才的關(guān)鍵內(nèi)容。

STEAM教育認為知識蘊含在真實的問題情境中，真實問題貫穿整個學(xué)習(xí)過程，學(xué)生通過高投入的實踐探索，達到對知識的意義建構(gòu)和深層次理解[4]。首要教學(xué)原理作為一種全新的教學(xué)理念，以聚焦問題為核心，以促進學(xué)科知識的有效融合為主要內(nèi)容，這與STEM教學(xué)理念彼此關(guān)聯(lián)。據(jù)此，本文從STEAM教育和聚焦問題解決的視角出發(fā)，探索基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式，為提升STEAM教育的實踐應(yīng)用提供新的方法和思路。

一、STEAM教育的發(fā)展歷程與相關(guān)研究現(xiàn)狀

隨著時代的發(fā)展和教育改革的需要，經(jīng)過眾多學(xué)者的努力研究， STEAM教育成為了一個不斷發(fā)展和完善的研究領(lǐng)域，它為現(xiàn)代教育的發(fā)展提供了創(chuàng)新性的思路與方法。本文通過梳理STEAM教育的發(fā)展歷程和相關(guān)研究，一方面為本研究提供經(jīng)驗指導(dǎo)和價值借鑒，另一方面通過總結(jié)相關(guān)研究尋找創(chuàng)新點，通過分析尋找突破方案。

1.STEAM教育的發(fā)展歷程簡述

STEM教育起源于1986年美國國家科學(xué)委員會的報告《本科生的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》，此后，教育研究者們從學(xué)科內(nèi)容、課程設(shè)置、教學(xué)手段等不同層面對STEM的概念進行解讀。其中，薩步羅等人從教學(xué)層面上將STEM定義為“一種跨學(xué)科的教學(xué)方法，將嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)概念與學(xué)校、社區(qū)、工作等現(xiàn)實世界背景相結(jié)合”，2015年普渡大學(xué)約翰遜教授認為“STEM 教育中涵蓋了科學(xué)探究、技術(shù)和工程設(shè)計、數(shù)學(xué)分析以及21世紀(jì)的跨學(xué)科主題和技能，并努力實現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)”，該概念的提出更加重視STEM各學(xué)科的獨立價值以及不同學(xué)科的相互作用[2]。同年12月，美國教育部正式頒布STEM教育法案。在STEM的發(fā)展過程中，研究者們發(fā)現(xiàn)了“藝術(shù)”在STEM教育中的學(xué)習(xí)價值，美國學(xué)者G.Yakman正式提出STEAM教育的概念，此后STEAM教育逐漸被各國教育部門和學(xué)者提倡[5]。

2001年我國教育部啟動“做中學(xué)”項目，旨在提高全民的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)[6]。2016年6月，教育部印發(fā)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》指出：“積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用”[7]。2017年黨的十九大報告提出，培養(yǎng)我國的創(chuàng)新人才任務(wù)既重要又緊迫，而要實現(xiàn)我國百年大計目標(biāo)，教育必是其根本[8]，因此從STEAM教育與我國教學(xué)需求視角來看，STEAM教育與學(xué)科課程融合的學(xué)習(xí)方式研究勢在必行。

2.近年來國內(nèi)外的主要研究成果

STEAM教育不僅是將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識融入教與學(xué)的過程，更強調(diào)在解決問題的過程中促進多門學(xué)科融合，讓學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題。隨著STEAM教育的持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者分別從不同角度進行研究，取得突破性的成果。本文根據(jù)杜文彬、詹青龍和秦瑾若三位學(xué)者有關(guān)STEAM近十年的研究成果，結(jié)合知網(wǎng)數(shù)據(jù)分析進行了歸納整理（如表1所示）。

分析結(jié)果如下：①從基于STEM的社會調(diào)查研究來看，支持STEM教育的學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)生成長有顯著影響，但STEM教育的實踐效果與學(xué)生對數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程等學(xué)科的興趣息息相關(guān);②從基于STEM的實踐策略來看，設(shè)計型、項目型、嵌入式、問題式教學(xué)方式為STEAM教育實施提供方法指導(dǎo)，但如何把STEAM教育通過以上教學(xué)模式與學(xué)科課程深度融合，仍需要積極探索;③從基于STEM的模型和教學(xué)設(shè)計的相關(guān)研究來看，研究者們主要從培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、創(chuàng)新探索能力、終生學(xué)習(xí)能力等方面進行模型構(gòu)建、分析和教學(xué)案例的設(shè)計，但如何從學(xué)科課程上落實以上能力培養(yǎng)的方法研究相對較少?；谝陨戏治?，本文提出基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)研究，從“聚焦問題”與“課程融合”兩方面實現(xiàn)STEAM教學(xué)的價值。

二、首要教學(xué)原理與STEAM教育

STEAM教學(xué)模式為培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)科知識解決問題的能力提供了方法，首要教學(xué)原理為STEAM教學(xué)模式與課程教學(xué)的深入融合提供理論基礎(chǔ)與思路，因此筆者將通過梳理首要教學(xué)原理和STEAM二者之間的聯(lián)系，為本文模式的構(gòu)建提供理論基礎(chǔ)。

1.首要教學(xué)原理

首要教學(xué)原理，又稱五星教學(xué)設(shè)計或五星教學(xué)模式，由著名教學(xué)技術(shù)與設(shè)計理論家梅里爾提出[17]。該原理以培養(yǎng)“聚焦問題解決”能力為核心，提倡教學(xué)應(yīng)該由“激活原有知識”“展示論證新知”“嘗試應(yīng)用練習(xí)”和“融會貫通掌握”的四階段循環(huán)圈構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示[18]。首要教學(xué)原理認為：只有當(dāng)學(xué)生進行真實問題的解決時，才能促進學(xué)習(xí);當(dāng)激活原有知識并作為新知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)時，才能夠促進學(xué)習(xí);當(dāng)把新知識展示給學(xué)生時，才能促進學(xué)習(xí);當(dāng)學(xué)生應(yīng)用知識時，才能夠促進學(xué)習(xí);當(dāng)新知識與學(xué)生生活融為一體時，才能促進學(xué)習(xí)[19]。

從首要教學(xué)原理的研究主題來看，該原理更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和滿足學(xué)習(xí)需要。因此，五星教學(xué)原理的實質(zhì)在于聚焦真實問題的解決，讓學(xué)生進行循序漸進的階段式學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)他們問題解決和探索發(fā)現(xiàn)的能力[18]。

2.首要教學(xué)原理與STEAM教育的融合

首要教學(xué)原理如何與我國的STEAM教育有效融合呢？秦瑾若曾提出，為保證STEM教育的實施為貫徹問題解決能力的培養(yǎng)理念，需要為學(xué)生創(chuàng)建基于真實問題情境的教學(xué)模式，該教學(xué)目標(biāo)的達成應(yīng)遵循梅里爾教授提出的首要教學(xué)原理，體現(xiàn)于教學(xué)活動的設(shè)計之中[4]。STEM教育倡導(dǎo)的核心理念，強調(diào)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的學(xué)科知識之間的相互融合，重視學(xué)生在問題解決過程中的真實性、情境性。因此，STEM 教育是幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)跨學(xué)科知識、認識客觀世界的系統(tǒng)性教育手段，也是培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力、協(xié)作能力和實踐創(chuàng)新能力的直接途徑[20]。

首要教學(xué)原理與STEAM教育的關(guān)系如圖2所示：①激活原有知識與聯(lián)系學(xué)科知識，即教師在提出問題引導(dǎo)學(xué)生討論和解決的過程中，首先喚醒學(xué)生頭腦中已經(jīng)學(xué)過的學(xué)科知識并建立聯(lián)系。②展示論證新知與學(xué)科知識再現(xiàn)，即在喚醒學(xué)科知識的基礎(chǔ)上，論證問題與學(xué)科知識之間的有效性，使喚醒的學(xué)科知識清晰再現(xiàn)于實際問題解決方案之中。③嘗試應(yīng)用練習(xí)與學(xué)科知識融合，即在前兩步的準(zhǔn)備中，將本課新知與學(xué)科舊知融合形成解決方案，通過實踐證明方案的有效性。④融會掌握與靈活運用知識，即在整個問題解決過程中，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)問題解決的步驟與思維邏輯產(chǎn)生的過程，通過鞏固練習(xí)，使學(xué)生從學(xué)習(xí)知識到運用知識，達到融會貫通的課程目標(biāo)，最后解決問題。根據(jù)以上分析，本文認為基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式應(yīng)致力于讓學(xué)生在解決問題的過程中進行知識的遷移和構(gòu)建，以使學(xué)科知識之間達到融會貫通的效果。

三、基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式

1.基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式構(gòu)建

本文以教學(xué)設(shè)計的流程為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、促進學(xué)科課程的融合、提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與度為課程目標(biāo)，結(jié)合首要教學(xué)原理的思想，根據(jù)面向STEM教育的設(shè)計型學(xué)習(xí)模式結(jié)構(gòu)[15]，構(gòu)建了基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式，如圖3所示。

在教學(xué)目標(biāo)上，圍繞習(xí)總書記提出的“立德樹人”方針[8]，著重培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和知識實踐能力。在教師活動設(shè)計中，教師將利用圖片、視頻、音樂等為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，將學(xué)生引入真實情景的教學(xué)環(huán)節(jié)中。具體步驟為：①教師提出與學(xué)生生活相關(guān)的學(xué)習(xí)問題，描述該問題需要解決的具體內(nèi)容，使學(xué)生明確本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。②組織學(xué)生討論該問題將運用的舊知與新知，探究這些知識如何運用于問題解決之中。③組織學(xué)生分工協(xié)作，讓學(xué)生經(jīng)歷過從理論分析到動手實踐的活動過程，初步解決本課提出的問題，以作品的形式進行展示。④教師需引導(dǎo)學(xué)生互相欣賞作品，引導(dǎo)學(xué)生提出同學(xué)作品的優(yōu)點和改進意見，通過明確的任務(wù)要求，鼓勵學(xué)生分享自己的想法，學(xué)會互相交流、取長補短。⑤引導(dǎo)各組學(xué)生再次修改完善作品。⑥教師和學(xué)生共同總結(jié)本課的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)心得。

在學(xué)生活動中，學(xué)生是課堂活動的主體。具體內(nèi)容為：①明確問題。學(xué)生需明確待解決的問題，將問題與身邊經(jīng)歷過的現(xiàn)象進行類比，建立關(guān)聯(lián)。②協(xié)作分析。學(xué)生通過小組合作分析問題中需要完成的具體內(nèi)容，根據(jù)小組學(xué)生的興趣和特長進行分工。③實踐探究。學(xué)生通過激活舊知識、展示新知識、應(yīng)用新知、融合新知的學(xué)習(xí)方式，共同回憶解決問題可利用的舊知識和新知識，而后商討解決方案并進行實踐，初步解決問題并以作品的形式進行展示。④分享交流。學(xué)生主要在問題解決的過程和作品結(jié)果等方面分享學(xué)習(xí)。⑤評價分析。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將對各小組作品的創(chuàng)新點和改進點兩方面進行互評互析。⑥發(fā)現(xiàn)新問題。在評價分析環(huán)節(jié)，學(xué)生將發(fā)現(xiàn)新的問題，而后重新進入“明確問題—協(xié)作分析—實踐探究—分享交流—評價分析”環(huán)節(jié)，在反復(fù)實踐中完善作品。⑦問題解決。問題解決之后，學(xué)生將在教師的引導(dǎo)下總結(jié)本課學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)心得并進行記錄和總結(jié)。

在教學(xué)環(huán)境的要求上，教師需提供情境再現(xiàn)的必要設(shè)施，如多媒體教室、學(xué)科實驗室、虛擬仿真軟件等，需準(zhǔn)備探討問題時參考學(xué)習(xí)的資料和工具，同時在交流評價環(huán)節(jié)可根據(jù)教學(xué)條件準(zhǔn)備線上或線下的交互操作和交互平臺。

2.基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式的主要特點

（1）實現(xiàn)學(xué)科課程之間的情景交融

STEAM教育一直倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的真實問題解決能力，因此基于首要教學(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)模式的問題設(shè)計主要是從實際生活出發(fā)，從常見的生活現(xiàn)象處設(shè)計，從學(xué)生的學(xué)科知識基礎(chǔ)上進行延伸，以實現(xiàn)學(xué)科課程之間的情景交融。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生始終圍繞教師給出的生活問題進行討論、研究、實踐，在首要教學(xué)原理的指導(dǎo)下，開展學(xué)生活動環(huán)節(jié)。

（2）重視學(xué)生邏輯思維的循環(huán)鍛煉

在學(xué)生活動環(huán)節(jié)，學(xué)生將根據(jù)教師提出的問題與小組同學(xué)進行分析;在實踐環(huán)節(jié)學(xué)生將在教師的引導(dǎo)下回顧之前學(xué)過的知識，并根據(jù)問題分析選擇可能會幫助解決問題的舊知與新知識進行融合，最終為解決問題提供方法。在問題解決過程中，該模式為學(xué)生提供了一個內(nèi)在的思維邏輯分析方法，在作品互評環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的邏輯分析能力。同時教師將引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)新的問題，使學(xué)生再次進行協(xié)作分析、實踐探究、作品交流等環(huán)節(jié)，在這種循環(huán)的交流和練習(xí)過程中鍛煉他們的思維邏輯。

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