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(guó)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(shí)解決問(wèn)題的能力，從而進(jìn)一步促進(jìn)STEAM教育在我國(guó)的開(kāi)展。文章通過(guò)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(gè)以“實(shí)現(xiàn)學(xué)科課程情景交融”“重思維邏輯的循環(huán)實(shí)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(diǎn)構(gòu)建教學(xué)案例并進(jìn)行分析，為STEAM教育落實(shí)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(lèi)號(hào)： G424? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1673-8454（2020）02-0017-06

當(dāng)今世界，知識(shí)經(jīng)濟(jì)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(guó)教育領(lǐng)域的熱切關(guān)注。20世紀(jì)80年代，美國(guó)為應(yīng)對(duì)國(guó)際勞動(dòng)力市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，其國(guó)家科學(xué)委員會(huì)最先提出了STEM理念，并得到了廣泛認(rèn)可[1]。近年來(lái)，國(guó)際STEAM教育發(fā)展呈現(xiàn)出明顯的國(guó)家干預(yù)特征，研究?jī)r(jià)值引導(dǎo)轉(zhuǎn)向了課程實(shí)踐[2]，這為我國(guó)STEAM教育提供了經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)，同時(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)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(huì)和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力不強(qiáng)，創(chuàng)新型、實(shí)用型、復(fù)合型人才緊缺”[3]。所以，開(kāi)展STEAM的學(xué)習(xí)研究是進(jìn)一步推進(jìn)STEAM教育與我國(guó)中小學(xué)學(xué)科課程融合、培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐人才的關(guān)鍵內(nèi)容。

STEAM教育認(rèn)為知識(shí)蘊(yùn)含在真實(shí)的問(wèn)題情境中，真實(shí)問(wèn)題貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生通過(guò)高投入的實(shí)踐探索，達(dá)到對(duì)知識(shí)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(wèn)題為核心，以促進(jìn)學(xué)科知識(shí)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(wèn)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(shí)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(shí)代的發(fā)展和教育改革的需要，經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者的努力研究， STEAM教育成為了一個(gè)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(guò)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(yàn)指導(dǎo)和價(jià)值借鑒，另一方面通過(guò)總結(jié)相關(guān)研究尋找創(chuàng)新點(diǎn)，通過(guò)分析尋找突破方案。

1.STEAM教育的發(fā)展歷程簡(jiǎn)述

STEM教育起源于1986年美國(guó)國(guó)家科學(xué)委員會(huì)的報(bào)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(duì)STEM的概念進(jìn)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(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)概念與學(xué)校、社區(qū)、工作等現(xiàn)實(shí)世界背景相結(jié)合”，2015年普渡大學(xué)約翰遜教授認(rèn)為“STEM 教育中涵蓋了科學(xué)探究、技術(shù)和工程設(shè)計(jì)、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(shí)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(dú)立價(jià)值以及不同學(xué)科的相互作用[2]。同年12月，美國(guó)教育部正式頒布STEM教育法案。在STEM的發(fā)展過(guò)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(jià)值，美國(guó)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(guó)教育部門(mén)和學(xué)者提倡[5]。

2001年我國(guó)教育部啟動(dòng)“做中學(xué)”項(xiàng)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(bào)告提出，培養(yǎng)我國(guó)的創(chuàng)新人才任務(wù)既重要又緊迫，而要實(shí)現(xiàn)我國(guó)百年大計(jì)目標(biāo)，教育必是其根本[8]，因此從STEAM教育與我國(guó)教學(xué)需求視角來(lái)看，STEAM教育與學(xué)科課程融合的學(xué)習(xí)方式研究勢(shì)在必行。

2.近年來(lái)國(guó)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(shí)融入教與學(xué)的過(guò)程，更強(qiáng)調(diào)在解決問(wèn)題的過(guò)程中促進(jìn)多門(mén)學(xué)科融合，讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。隨著STEAM教育的持續(xù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別從不同角度進(jìn)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(jìn)行了歸納整理（如表1所示）。

分析結(jié)果如下：①?gòu)幕赟TEM的社會(huì)調(diào)查研究來(lái)看，支持STEM教育的學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)有顯著影響，但STEM教育的實(shí)踐效果與學(xué)生對(duì)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(shí)踐策略來(lái)看，設(shè)計(jì)型、項(xiàng)目型、嵌入式、問(wèn)題式教學(xué)方式為STEAM教育實(shí)施提供方法指導(dǎo)，但如何把STEAM教育通過(guò)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(jì)的相關(guān)研究來(lái)看，研究者們主要從培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新探索能力、終生學(xué)習(xí)能力等方面進(jìn)行模型構(gòu)建、分析和教學(xué)案例的設(shè)計(jì)，但如何從學(xué)科課程上落實(shí)以上能力培養(yǎng)的方法研究相對(duì)較少?；谝陨戏治觯疚奶岢龌谑滓虒W(xué)原理的STEAM學(xué)習(xí)研究，從“聚焦問(wèn)題”與“課程融合”兩方面實(shí)現(xiàn)STEAM教學(xué)的價(jià)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(shí)解決問(wèn)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(guò)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(chēng)五星教學(xué)設(shè)計(jì)或五星教學(xué)模式，由著名教學(xué)技術(shù)與設(shè)計(jì)理論家梅里爾提出[17]。該原理以培養(yǎng)“聚焦問(wèn)題解決”能力為核心，提倡教學(xué)應(yīng)該由“激活原有知識(shí)”“展示論證新知”“嘗試應(yīng)用練習(xí)”和“融會(huì)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(rèn)為：只有當(dāng)學(xué)生進(jìn)行真實(shí)問(wèn)題的解決時(shí)，才能促進(jìn)學(xué)習(xí);當(dāng)激活原有知識(shí)并作為新知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)時(shí)，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí);當(dāng)把新知識(shí)展示給學(xué)生時(shí)，才能促進(jìn)學(xué)習(xí);當(dāng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)時(shí)，才能夠促進(jìn)學(xué)習(xí);當(dāng)新知識(shí)與學(xué)生生活融為一體時(shí)，才能促進(jìn)學(xué)習(xí)[19]。

從首要教學(xué)原理的研究主題來(lái)看，該原理更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和滿(mǎn)足學(xué)習(xí)需要。因此，五星教學(xué)原理的實(shí)質(zhì)在于聚焦真實(shí)問(wèn)題的解決，讓學(xué)生進(jìn)行循序漸進(jìn)的階段式學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)他們問(wèn)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(guó)的STEAM教育有效融合呢？秦瑾若曾提出，為保證STEM教育的實(shí)施為貫徹問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)理念，需要為學(xué)生創(chuàng)建基于真實(shí)問(wèn)題情境的教學(xué)模式，該教學(xué)目標(biāo)的達(dá)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(dòng)的設(shè)計(jì)之中[4]。STEM教育倡導(dǎo)的核心理念，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)之間的相互融合，重視學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中的真實(shí)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(shí)、認(rèn)識(shí)客觀世界的系統(tǒng)性教育手段，也是培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力、協(xié)作能力和實(shí)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(shí)與聯(lián)系學(xué)科知識(shí)，即教師在提出問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生討論和解決的過(guò)程中，首先喚醒學(xué)生頭腦中已經(jīng)學(xué)過(guò)的學(xué)科知識(shí)并建立聯(lián)系。②展示論證新知與學(xué)科知識(shí)再現(xiàn)，即在喚醒學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上，論證問(wèn)題與學(xué)科知識(shí)之間的有效性，使喚醒的學(xué)科知識(shí)清晰再現(xiàn)于實(shí)際問(wèn)題解決方案之中。③嘗試應(yīng)用練習(xí)與學(xué)科知識(shí)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(guò)實(shí)踐證明方案的有效性。④融會(huì)掌握與靈活運(yùn)用知識(shí)，即在整個(gè)問(wèn)題解決過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)問(wèn)題解決的步驟與思維邏輯產(chǎn)生的過(guò)程，通過(guò)鞏固練習(xí)，使學(xué)生從學(xué)習(xí)知識(shí)到運(yùn)用知識(shí)，達(dá)到融會(huì)貫通的課程目標(biāo)，最后解決問(wèn)題。根據(jù)以上分析，本文認(rèn)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(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行知識(shí)的遷移和構(gòu)建，以使學(xué)科知識(shí)之間達(dá)到融會(huì)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(jì)的流程為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力、促進(jìn)學(xué)科課程的融合、提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)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(jì)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(shū)記提出的“立德樹(shù)人”方針[8]，著重培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和知識(shí)實(shí)踐能力。在教師活動(dòng)設(shè)計(jì)中，教師將利用圖片、視頻、音樂(lè)等為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，將學(xué)生引入真實(shí)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(wèn)題，描述該問(wèn)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(wèn)題將運(yùn)用的舊知與新知，探究這些知識(shí)如何運(yùn)用于問(wèn)題解決之中。③組織學(xué)生分工協(xié)作，讓學(xué)生經(jīng)歷過(guò)從理論分析到動(dòng)手實(shí)踐的活動(dòng)過(guò)程，初步解決本課提出的問(wèn)題，以作品的形式進(jìn)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(diǎn)和改進(jìn)意見(jiàn)，通過(guò)明確的任務(wù)要求，鼓勵(lì)學(xué)生分享自己的想法，學(xué)會(huì)互相交流、取長(zhǎng)補(bǔ)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(dòng)中，學(xué)生是課堂活動(dòng)的主體。具體內(nèi)容為：①明確問(wèn)題。學(xué)生需明確待解決的問(wèn)題，將問(wèn)題與身邊經(jīng)歷過(guò)的現(xiàn)象進(jìn)行類(lèi)比，建立關(guān)聯(lián)。②協(xié)作分析。學(xué)生通過(guò)小組合作分析問(wèn)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(zhǎng)進(jìn)行分工。③實(shí)踐探究。學(xué)生通過(guò)激活舊知識(shí)、展示新知識(shí)、應(yīng)用新知、融合新知的學(xué)習(xí)方式，共同回憶解決問(wèn)題可利用的舊知識(shí)和新知識(shí)，而后商討解決方案并進(jìn)行實(shí)踐，初步解決問(wèn)題并以作品的形式進(jìn)行展示。④分享交流。學(xué)生主要在問(wèn)題解決的過(guò)程和作品結(jié)果等方面分享學(xué)習(xí)。⑤評(píng)價(jià)分析。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生將對(duì)各小組作品的創(chuàng)新點(diǎn)和改進(jìn)點(diǎn)兩方面進(jìn)行互評(píng)互析。⑥發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題。在評(píng)價(jià)分析環(huán)節(jié)，學(xué)生將發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，而后重新進(jìn)入“明確問(wèn)題—協(xié)作分析—實(shí)踐探究—分享交流—評(píng)價(jià)分析”環(huán)節(jié)，在反復(fù)實(shí)踐中完善作品。⑦問(wèn)題解決。問(wèn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真軟件等，需準(zhǔn)備探討問(wèn)題時(shí)參考學(xué)習(xí)的資料和工具，同時(shí)在交流評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)可根據(jù)教學(xué)條件準(zhǔn)備線(xiàn)上或線(xiàn)下的交互操作和交互平臺(tái)。

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

（1）實(shí)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(shí)問(wèn)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(wèn)題設(shè)計(jì)主要是從實(shí)際生活出發(fā)，從常見(jiàn)的生活現(xiàn)象處設(shè)計(jì)，從學(xué)生的學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，以實(shí)現(xiàn)學(xué)科課程之間的情景交融。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生始終圍繞教師給出的生活問(wèn)題進(jìn)行討論、研究、實(shí)踐，在首要教學(xué)原理的指導(dǎo)下，開(kāi)展學(xué)生活動(dòng)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(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生將根據(jù)教師提出的問(wèn)題與小組同學(xué)進(jìn)行分析;在實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生將在教師的引導(dǎo)下回顧之前學(xué)過(guò)的知識(shí)，并根據(jù)問(wèn)題分析選擇可能會(huì)幫助解決問(wèn)題的舊知與新知識(shí)進(jìn)行融合，最終為解決問(wèn)題提供方法。在問(wèn)題解決過(guò)程中，該模式為學(xué)生提供了一個(gè)內(nèi)在的思維邏輯分析方法，在作品互評(píng)環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的邏輯分析能力。同時(shí)教師將引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，使學(xué)生再次進(jìn)行協(xié)作分析、實(shí)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(guò)程中鍛煉他們的思維邏輯。

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