王 淼，張曉娜，趙 瑩

STEAM 教育由美國學(xué)者格雷特·亞克門教授和她的團隊在原有STEM 教育基礎(chǔ)上提出，在原來的S（科學(xué)）、T（技術(shù)）、E（工程）、M（數(shù)學(xué)）基礎(chǔ)上添加了A（藝術(shù)）.格雷特·亞克門教授指出，“STEAM 教育支持學(xué)生以學(xué)科整合的方式認(rèn)識世界，以綜合創(chuàng)新的形式改造世界，培養(yǎng)他們解決問題的創(chuàng)新能力”［1］.STEAM 教育引起了世界各國的重視，已經(jīng)在各個發(fā)達國家進行了有效嘗試與開展.我國從2014 年開始引進STEAM 教育理念，STEAM教育的實施尚處于起步與探索嘗試階段，需要我們不斷地進行深入的分析、改進與完善，以使STEAM 教育在創(chuàng)新教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的過程中發(fā)揮積極作用.

1 中小學(xué)STEAM 課程的分類

我們把STEAM 課程分為基礎(chǔ)學(xué)科課程、思維訓(xùn)練課程與實踐項目課程三個類別（圖1）.學(xué)科基礎(chǔ)課程與思維訓(xùn)練課程開設(shè)的目的就是為實踐項目課程打基礎(chǔ)，學(xué)科基礎(chǔ)課程幫助學(xué)生獲取實踐項目課程所需要的基礎(chǔ)知識，建立學(xué)科基礎(chǔ)知識與實際問題之間的聯(lián)系；思維訓(xùn)練課程則是幫助學(xué)生形成解決問題與創(chuàng)新能力所必需的思維.實踐項目課程的目的也是STEAM 教育的最終目的，即提升學(xué)生的能力、掌握解決問題的方法、形成綜合創(chuàng)新能力.實踐項目中又包含產(chǎn)品制作類項目、創(chuàng)意產(chǎn)品類項目與PBL 探究式項目等.不同類別的課程在教學(xué)活動中具有不同的實施方法與評價方法［2］.

圖1 中小學(xué)STEAM 課程體系

2 信息技術(shù)在中小學(xué)STEAM 教學(xué)實施與評價中的作用

2.1 形成跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)資料庫

中小學(xué)STEAM 的基礎(chǔ)課程主要包括科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)五個方面，五個學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容之間具有一定的獨立性與相互關(guān)聯(lián)性.信息技術(shù)不但能為各科課程提供優(yōu)質(zhì)的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，同時，借助數(shù)據(jù)庫相關(guān)技術(shù)，STEAM 的各科課程能夠突破單科傳統(tǒng)知識結(jié)構(gòu)的限制，五個學(xué)科內(nèi)容能夠有效地串聯(lián)起來，根據(jù)相關(guān)知識點之間的邏輯關(guān)系組成跨學(xué)科的知識地圖，形成綜合學(xué)科知識庫.

2.2 促進學(xué)生創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng)

信息技術(shù)能夠幫助學(xué)生實現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)方式，借助信息技術(shù)的支持，學(xué)生可以進行充分的在線預(yù)習(xí)、在線交流合作、在線測驗等自主學(xué)習(xí)活動，能夠有效安排自身的學(xué)習(xí)活動，改變學(xué)生被動接受知識的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式.同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠幫助學(xué)生更好體驗作品的特征，對自身的創(chuàng)意進行模擬與演練，幫助學(xué)生產(chǎn)生靈感、生成作品的創(chuàng)意，促進學(xué)生創(chuàng)新思維與能力的培養(yǎng).

2.3 增加學(xué)習(xí)與評價過程的感知性

信息技術(shù)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺能夠?qū)W(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容、學(xué)習(xí)時間、交流互動與學(xué)習(xí)表現(xiàn)進行詳細(xì)地記錄，收錄學(xué)生的創(chuàng)意作品，記錄學(xué)生的課堂過程性評價表現(xiàn).利用數(shù)據(jù)計算技術(shù)能夠自動生成學(xué)生的學(xué)習(xí)成績與學(xué)習(xí)特征，使學(xué)生的學(xué)習(xí)與評價過程具有較強的自動性與感知性，提高評價的效率，使學(xué)習(xí)與教學(xué)更具有針對性.

3 信息技術(shù)支持下的STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程的教學(xué)實施與評價方案

3.1 STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程的教學(xué)實施方案

STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程主要包括科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)五個方面，內(nèi)容涉及到這五個方面相對應(yīng)學(xué)科的基礎(chǔ)知識.在STEAM教學(xué)理念下，學(xué)科基礎(chǔ)課程的目的不是單純的學(xué)科基礎(chǔ)知識的傳授，而更注重學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識過程中的自主學(xué)習(xí)能力、合作學(xué)習(xí)能力的提升，以及學(xué)生應(yīng)用理論知識分析問題與解決問題的能力提升，為后續(xù)實踐項目課程的進行打下良好的基礎(chǔ).

借助信息技術(shù)支持，在學(xué)科基礎(chǔ)課程的教學(xué)方式上，改變傳統(tǒng)、單一的教師講授、學(xué)生被動接受的方式，采取學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生輸出預(yù)習(xí)成果、共同分析與提高、課后升華與內(nèi)化的教學(xué)思路.通過課前自主預(yù)習(xí)與小組合作預(yù)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與小組合作學(xué)習(xí)能力，通過課堂中的預(yù)習(xí)成果輸出、應(yīng)用理論知識分析解決問題、相互評價等活動，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用、分析與評價三個層次的能力.通過布置課后任務(wù)來進一步強化學(xué)科知識與實際問題的聯(lián)系，使學(xué)生形成較強的利用學(xué)科知識解決問題的意識，以及后續(xù)實踐項目課程所需要的思維與能力.具體教學(xué)過程如圖2 所示.

圖2 中小學(xué)STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程的教學(xué)過程

我們以小學(xué)三年級下半學(xué)期的數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容“認(rèn)識小數(shù)”為例，來說明學(xué)科基礎(chǔ)課程的實施過程.

（1）課前預(yù)習(xí).課前，教師在課程平臺上上傳預(yù)習(xí)材料，布置自主在線學(xué)習(xí)任務(wù)與小組合作學(xué)習(xí)任務(wù).要求學(xué)生自主在線預(yù)習(xí)什么是小數(shù)，明確小數(shù)與整數(shù)的不同之處.小組合作預(yù)習(xí)小數(shù)存在的意義，要求每個小組能夠列舉三個實例來說明小數(shù)在實際生活中的作用.

（2）課中分析與提高.第一，預(yù)習(xí)測驗與成果分享.在課堂教學(xué)的開始，教師組織學(xué)生在線完成關(guān)于認(rèn)識小數(shù)的測試題，考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況.接下來，學(xué)生分享自主預(yù)習(xí)與小組合作預(yù)習(xí)的成果.每個學(xué)習(xí)小組選出一名同學(xué)分享小數(shù)的概念、小數(shù)與整數(shù)的不同之處，再選出一名代表分享小組合作預(yù)習(xí)成果，列舉三個實例說明小數(shù)在實際生活中的作用.最后，教師組織全班學(xué)生對發(fā)言學(xué)生的表現(xiàn)與觀點進行分析，引導(dǎo)學(xué)生互相評價.

第二，實際問題的解決.教師以實際問題“逛超市”作為切入點，要求每個學(xué)習(xí)小組用100 元錢購買用于郊游的物品，購買數(shù)量不少于5 件，不多于7 件，在這個過程中鞏固學(xué)生對小數(shù)的認(rèn)識與理解，使學(xué)生能夠在實際問題的要求下進行小數(shù)的加減運算，提升學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力.任務(wù)完成后，每個小組派代表展示購買結(jié)果，描述思考與計算過程，教師引導(dǎo)學(xué)生對各小組的表現(xiàn)進行分析與評價.

第三，課堂總結(jié)與課后任務(wù)布置.引導(dǎo)學(xué)生進行課堂總結(jié)，梳理學(xué)習(xí)收獲，根據(jù)學(xué)生互相評價的結(jié)果，選出本節(jié)課的最佳表現(xiàn)個人與最佳學(xué)習(xí)小組.然后布置課后任務(wù)，計算最近一個星期你的家庭支出總額，并把支出劃分為至少三個類別，列舉每個類別消費品的名稱、價格與數(shù)量，計算出每個類別的支出金額.用PPT 中的圖表展現(xiàn)計算結(jié)果，并評價這樣的支出是否合理，對下一個星期的家庭支出提出建議.

（3）課后升華與內(nèi)化.通過完成課后任務(wù)，進一步鞏固小數(shù)的概念與其在生活中的作用，對小數(shù)進行加減法運算.強化小數(shù)與實際生活的聯(lián)系，進一步提升學(xué)生利用基礎(chǔ)知識解決實際問題的意識與能力.

表1 中小學(xué)STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程的評價方案

3.2 STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程的評價方案

學(xué)科基礎(chǔ)課程主要采用過程性與終結(jié)性評價相結(jié)合的方式，兩者各占總成績的50%，全面考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握、應(yīng)用、分析與評價能力.過程性評價主要依據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)測驗、課堂發(fā)言與表現(xiàn)、課后任務(wù)的完成與提交等來進行，終結(jié)性評價由學(xué)生的期末考試成績決定，期末考試主要采用閉卷筆答的傳統(tǒng)方式，STEAM 學(xué)科基礎(chǔ)課程的評價方案如表1 所示.

4 信息技術(shù)支持下的STEAM 思維訓(xùn)練課程的教學(xué)實施與評價方案

4.1 STEAM 思維訓(xùn)練課程的教學(xué)實施方案

STEAM 思維訓(xùn)練課程的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的思維方式，包括形象思維訓(xùn)練、演繹與歸納思維訓(xùn)練、聯(lián)想思維訓(xùn)練、逆向思維訓(xùn)練、移植思維訓(xùn)練、聚合思維訓(xùn)練、發(fā)散思維訓(xùn)練、目標(biāo)思維訓(xùn)練、系統(tǒng)思維訓(xùn)練等.在實施過程中，主要是促進學(xué)生從不同角度分析問題，在討論中互相學(xué)習(xí)，開辟思考與解決問題的新視角.主要教學(xué)過程包括展示問題實例、描述思維過程、課堂分析與討論、鞏固遷移等幾個環(huán)節(jié)，詳見圖3.我們以針對五年級學(xué)生的逆向思維訓(xùn)練為例，說明思維訓(xùn)練課程的教學(xué)過程.

圖3 中小學(xué)STEAM 思維訓(xùn)練課程的教學(xué)過程

（1）展示問題實例.教師向?qū)W生展示經(jīng)典逆向思維案例：吸塵器的發(fā)明原理，相對于日常人們把灰塵吹走進行除塵的方法，吸塵器的發(fā)明者布斯用“吸”的方式進行了逆向思考.

（2）描述思維過程.在展示了吸塵器發(fā)明的實例后，教師引導(dǎo)學(xué)生思考發(fā)明者布斯的思考角度與解決的關(guān)鍵問題，描述布斯的逆向思維過程.

（3）課堂分析與討論.各個學(xué)習(xí)小組分析討論逆向思維過程在實際問題的解決方面發(fā)揮哪些作用、如何發(fā)揮作用.小組將討論與思考的結(jié)果向班級同學(xué)展示，教師與班級同學(xué)共同分析每個小組所描繪的逆向思維過程與應(yīng)用方法，找到其中的優(yōu)點與不足，互相借鑒，取長補短.

（4）鞏固遷移.教師通過若干需要利用逆向思維解決的問題實例對學(xué)生進行訓(xùn)練，要求學(xué)生獨立完成，促進學(xué)生對逆向思維方法的理解與使用，內(nèi)化逆向思維方式.

4.2 STEAM 思維訓(xùn)練課程的評價方案

STEAM 思維訓(xùn)練課程采用過程性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合的方式，主要考查學(xué)生在日常課堂學(xué)習(xí)過程中的思維表現(xiàn)與創(chuàng)新性思維的最終達成度.過程性評價的主要內(nèi)容包括個人在小組中的貢獻、小組合作表現(xiàn)、個人實例訓(xùn)練的完成情況，各部分表現(xiàn)均占一定的權(quán)重，如表2 所示.終結(jié)性評價在期末進行，采用閉卷筆答的方式，試卷由若干考查學(xué)生思維的問題組成，要求學(xué)生獨立描述思考的過程，給出解決問題的方法.

表2 中小學(xué)STEAM 思維訓(xùn)練課程的評價方案

5 信息技術(shù)支持下的STEAM 實踐項目課程的教學(xué)實施與評價方案

STEAM 實踐項目課程主要是綜合運用各學(xué)科基礎(chǔ)知識與技能，通常以主題活動的開展、實際問題的解決、產(chǎn)品的制作與設(shè)計為線索開展教學(xué)活動.目前，在實踐項目課程方面，校外培訓(xùn)機構(gòu)的課程相對來說比較成熟，為校內(nèi)課程的設(shè)置與實施提供了較強的參考與借鑒.例如，北京昊科教育開發(fā)的STEAM 實踐項目課程主要包括“機械與設(shè)計”“產(chǎn)品與設(shè)計”“能源與環(huán)境”“媒體與藝術(shù)”“電子與信息”“工程與建筑”“交通與運輸”7 個大單元主題，240 余個課程主題，滿足了 8～14 歲各學(xué)段學(xué)生的不同需要.

我們主要把實踐項目課程分為產(chǎn)品制作類項目、創(chuàng)意產(chǎn)品類項目、PBL 探究式項目等不同類別.例如，針對小學(xué)六年級學(xué)生環(huán)保主題課程中的“污水凈水器的制作與改進”一課分為產(chǎn)品制作與創(chuàng)客產(chǎn)品設(shè)計兩個不同課程類別.根據(jù)凈水器的原理制作一個具備基本功能的凈水器屬于產(chǎn)品制作類項目，而在基礎(chǔ)凈水器的基礎(chǔ)上進行改進與提高則屬于創(chuàng)意產(chǎn)品類項目，兩個項目分兩次課進行.下面我們以“污水凈水器的制作與改進”為例分析這兩類課程的實施過程與評價方法.

5.1 產(chǎn)品制作類項目的教學(xué)實施與評價方案

產(chǎn)品制作類項目的教學(xué)實施過程可分為展示產(chǎn)品實例、分析產(chǎn)品的制作過程、學(xué)生獨立制作、作品展示與學(xué)習(xí)評價等幾個環(huán)節(jié)，詳見圖4.

圖4 中小學(xué)STEAM 產(chǎn)品制作類課程的教學(xué)過程

（1）展示產(chǎn)品實例.教師展示一個具備基本凈水功能的凈水器，現(xiàn)場演示凈水器的工作狀態(tài)與功能.

（2）分析產(chǎn)品的制作過程.教師引導(dǎo)學(xué)生分析凈水器的工作原理與制作過程，掌握凈水器的制作要點與操作步驟，明確產(chǎn)品制作需要的材料、工具與技能.

（3）學(xué)生獨立制作.教師提供課前準(zhǔn)備好的制作材料與工具，要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)獨立制作出具備基本功能的簡易凈水器.

（4）作品展示.學(xué)生向全班同學(xué)展示制作的產(chǎn)品，說明個人制作凈水器的思路與方法，分享制作經(jīng)驗與學(xué)習(xí)心得，總結(jié)學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)收獲.

（5）學(xué)習(xí)評價.評價的對象為學(xué)生個人，內(nèi)容包括學(xué)生的制作思路與方法、個人產(chǎn)品的完成質(zhì)量、對他人的幫助與啟發(fā)等，詳見表3.評價由教師、班級同學(xué)與小組成員共同評價.

表3 中小學(xué)STEAM 產(chǎn)品制作類課程的評價方案

5.2 創(chuàng)意產(chǎn)品類項目的教學(xué)實施與評價方案

相對于污水凈水器的制作，對制作的凈水器進行改進與提高就屬于創(chuàng)意產(chǎn)品類項目.創(chuàng)意設(shè)計類項目要求小組合作完成，在設(shè)計方向上沒有固定的要求與限制，每個學(xué)習(xí)小組可以根據(jù)成員的理解，從不同的角度來改進已有的污水凈水器，設(shè)計與制作創(chuàng)意凈水器.創(chuàng)意產(chǎn)品類項目課程的教學(xué)實施過程可分為作品實例展示與分析、小組頭腦風(fēng)暴、小組合作創(chuàng)新、創(chuàng)新作品展示與學(xué)習(xí)評價等環(huán)節(jié)，詳見圖5 所示.

圖5 中小學(xué)STEAM 創(chuàng)意產(chǎn)品類項目課程的教學(xué)過程

（1）作品實例展示與分析.教師向?qū)W生展示一個改造后的凈水器實例，引導(dǎo)學(xué)生對實例作品的創(chuàng)意進行分析，找出其創(chuàng)新的思路與實施方法.教師根據(jù)實例向?qū)W生布置創(chuàng)意與創(chuàng)新任務(wù)，要求以小組為單位完成改進凈水器的任務(wù)，設(shè)計與制作具有個性特征的創(chuàng)意凈水器.

（2）小組頭腦風(fēng)暴.以小組為單位進行頭腦風(fēng)暴，分析已有凈水器存在的不足，并從不同角度進行改進與提高.組員間彼此交換意見，進行想法與創(chuàng)意的交流、碰撞，形成凈水器的改進方案.這個過程主要是鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維與溝通合作能力.

（3）小組合作創(chuàng)新.將上一階段形成的改進創(chuàng)新方案付諸行動，小組按照方案合作制作改進后的創(chuàng)意凈水器，在這個過程中根據(jù)組員的特點進行合理地分工協(xié)作.在創(chuàng)新的過程中，不斷發(fā)現(xiàn)新的問題并及時解決，進而提升學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力.

（4）創(chuàng)新作品展示.小組向班級同學(xué)展示組員共同完成的創(chuàng)意凈水器，分享與總結(jié)在創(chuàng)新過程中的經(jīng)驗與學(xué)習(xí)收獲.

（5）學(xué)習(xí)評價.學(xué)生的成績由小組成績與學(xué)生個人表現(xiàn)兩部分構(gòu)成.小組成績由教師、小組成員和班級同學(xué)共同評價，而學(xué)生個人表現(xiàn)由小組成員給予評價.

5.3 PBL 探究式項目的教學(xué)實施與評價方案

產(chǎn)品制作類項目與創(chuàng)意產(chǎn)品類項目是以產(chǎn)品為教學(xué)活動中心，而PBL（Problem-Based Learning）探究式項目教學(xué)是以實際問題的解決為中心，教師提供適當(dāng)?shù)那榫骋龑?dǎo)學(xué)生分析問題、合作探究，最終解決問題.PBL 探究式項目的教學(xué)實施過程可分為提出問題、分解問題、小組合作探究、方案的展示與總結(jié)、學(xué)習(xí)評價等環(huán)節(jié)［3］，詳見圖6.PBL 探究式教學(xué)是以真實問題為導(dǎo)向的教學(xué)方式，因此，合適的問題是PBL 探究式項目能夠成功的關(guān)鍵.我們以山東大學(xué)實驗學(xué)校四年級STEAM 課程中的生態(tài)環(huán)保（垃圾回收）主題為例，設(shè)計PBL探究式項目教學(xué)的實施過程.

表4 中小學(xué)STEAM 創(chuàng)意產(chǎn)品類課程的評價方案

表5 中小學(xué)STEAM PBL 探究式項目課程的評價方案

圖6 中小學(xué)STEAM PBL 探究式項目課程的教學(xué)過程

（1）提出問題.首先，教師列舉與學(xué)生實際生活息息相關(guān)的環(huán)境污染現(xiàn)象，使學(xué)生意識到保護環(huán)境的重要性.然后提出問題：如何進行垃圾的回收更有利于生態(tài)環(huán)保？這個問題與學(xué)生的日常生活聯(lián)系緊密，能夠有效調(diào)動學(xué)生的探究興趣.

（2）分解問題.教師與學(xué)生共同分析問題，教師引導(dǎo)學(xué)生將問題分解為若干個小問題，如：什么是可持續(xù)的？可持續(xù)的重要意義是什么？我們?nèi)绾螌M行處理才能使垃圾做到最大程度地可持續(xù)利用？教師通過這些問題為學(xué)生搭建思考問題的腳手架，將學(xué)生對問題的理解層層深入，最后找到解決問題的關(guān)鍵要素.

（3）小組合作探究.教師組織學(xué)生以小組為單位進行溝通交流、合作探究，每個小組針對垃圾分類與處理等問題制定實施方案.

（4）方案的展示與總結(jié).小組向全班同學(xué)展示實施方案，描述小組的思考過程、實施過程中可能遇到的問題和相應(yīng)解決對策，對整個探究過程進行總結(jié)與經(jīng)驗分享.

（5）學(xué)習(xí)評價.評價主要采用過程性評價方式，詳見表5.評價主體多元化，涉及到教師、小組成員、班級同學(xué)與學(xué)生本人，不同主體共同進行評價，主要考查學(xué)生的思維過程與思維特點.評價結(jié)果主要體現(xiàn)為兩個方面：學(xué)習(xí)小組整體成績與學(xué)生個人成績，二者各占學(xué)生總成績的50%.學(xué)習(xí)小組的整體成績由教師和班級同學(xué)共同評價，而學(xué)生個人成績主要由小組成員與學(xué)生本人進行評價.

6 結(jié)語

在STEAM 教學(xué)活動的實施與評價過程中，我們注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體性與主動性作用的發(fā)揮，有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與溝通合作能力.關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)，注重過程性評價，幫助學(xué)生建立有效的思考方法，幫助學(xué)生形成創(chuàng)新思維，提高學(xué)生解決實際問題的能力.