周穎

摘 ?要 STEAM教育作為一種跨學(xué)科的教育模式，旨在通過不同學(xué)科之間的整合，培養(yǎng)學(xué)生運用跨學(xué)科的思維來解決真實的問題，對教學(xué)改革和人才培養(yǎng)具有重要作用。介紹一款針對線上STEAM課程的格靈世界軟件，梳理跨學(xué)科教育的重要性，結(jié)合生物學(xué)科食物鏈的知識點制作海底生態(tài)鏈，進行教學(xué)設(shè)計，并對該軟件在跨學(xué)科思維培養(yǎng)方面的積極作用進行分析。

關(guān)鍵詞 STEAM教育;跨學(xué)科思維;創(chuàng)新能力;項目式學(xué)習(xí);生物;食物鏈;海底生態(tài)鏈

中圖分類號：G434 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）15-0056-03

0 ?前言

我國正處于創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的重要階段，STEAM（Science， Technology， Engineering， Arts， Mathematics，即科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)）教育作為一種培養(yǎng)未來綜合型人才的教育模式，融合科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科的內(nèi)容來應(yīng)對由于學(xué)科分裂無法創(chuàng)造性地解決復(fù)雜問題的現(xiàn)狀，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與跨學(xué)科思維等，對我國教育發(fā)展具有重要的推動作用。目前，我國STEAM教育大多在線下課堂進行，學(xué)生在課下無法及時鞏固相關(guān)知識。針對這樣的情況，格靈世界軟件作為跨學(xué)科思維能力綜合實踐平臺，提供線上STEAM課程，從認知能力、運算能力、思維能力、抗挫力及創(chuàng)造力五個方面綜合培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與跨學(xué)科思維。

1 ?格靈世界軟件介紹

格靈世界軟件是由北京格如靈科技公司推出的將VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實）與教育相結(jié)合的青少年跨學(xué)科思維能力綜合實踐平臺。它是一款基于PBL教學(xué)理念，融合多領(lǐng)域知識，讓學(xué)生在項目化、游戲化的學(xué)習(xí)過程中成長為未來社會需求人才的軟件。該軟件提供多場景跨學(xué)科的課程內(nèi)容，支持自己創(chuàng)建場景，并可以通過VR技術(shù)，借助VR眼鏡來感受現(xiàn)實無法實現(xiàn)的場景，更好地發(fā)揮學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造能力。

格靈世界軟件可在官網(wǎng)上免費下載。格靈世界包括十二大主題場館（目前只開放賽車館、創(chuàng)意館、微生物館、海洋館、海港館五大場館），每個場館包含素材庫、場景區(qū)域、編程區(qū)、素材屬性、素材大綱、模型動畫、工具欄等七部分（見圖1）。該軟件提供有關(guān)四大主題的課程內(nèi)容以及直播體驗課，供學(xué)習(xí)者對此進行了解、學(xué)習(xí)。

2 ?STEAM教育的重要性

隨著21世紀的到來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展方式逐漸呈現(xiàn)出高度的綜合化，使得學(xué)科與學(xué)科之間的邊界不斷模糊和淡化，學(xué)科之間彼此滲入的現(xiàn)象逐漸凸顯[1]。隨著社會的變化，知識不再是由單一一門學(xué)科產(chǎn)生，而是轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟鼮閺?fù)雜、跨學(xué)科的情境中產(chǎn)生。學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)由“0”逐漸向“1”靠近。在實際生活中，許多問題需要涉及多門學(xué)科知識才能得到解決。比如建造橋梁時，不是單依靠工程學(xué)知識就能實現(xiàn)，還需要數(shù)學(xué)、美術(shù)、科技和經(jīng)濟等學(xué)科的知識。因此，未來的社會需要的是具有創(chuàng)新意識和跨學(xué)科思維的綜合型人才。由此可見，無論是技術(shù)的發(fā)展、知識生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，還是社會需求的變化，跨學(xué)科的教育和跨學(xué)科思維的培養(yǎng)已成為必然。

當前，我國正處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型階段，創(chuàng)新成為國家發(fā)展的新戰(zhàn)略?？萍紕?chuàng)新的關(guān)鍵在于創(chuàng)新人才，而創(chuàng)新人才的關(guān)鍵在于創(chuàng)新教育[2]。2018年教育部發(fā)布的《2018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》指出：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)客教育等教學(xué)新模式中的應(yīng)用，推動教育理念和教學(xué)模式的創(chuàng)新，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，促進學(xué)生的全面發(fā)展。因此，跨學(xué)科思維能力培養(yǎng)的必然性在我國已有目共睹，也指明了教育改革的方向。

3 ?STEAM教育理念下的教學(xué)設(shè)計：以海底生態(tài)鏈為例

本文在學(xué)習(xí)生物課中食物鏈知識點的基礎(chǔ)上，以運用格靈世界軟件來制作海底生態(tài)鏈為例，從教學(xué)目標、內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)流程三個方面介紹STEAM教育理念下的教學(xué)設(shè)計。

3.1 ?教學(xué)目標

1）學(xué)生通過學(xué)習(xí)食物鏈來制作海底生態(tài)鏈，掌握格靈世界軟件中海洋館內(nèi)添加元素、對元素進行編程、設(shè)置元素屬性等操作;

2）學(xué)生通過解決任務(wù)、項目式學(xué)習(xí)，在對海底生物的屬性進行編程的過程中鍛煉計算思維能力;

3）學(xué)生通過自主探究、主動學(xué)習(xí)，親自動手選擇海底生物制作生態(tài)鏈，再通過VR眼鏡瀏覽，提高學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造能力;

4）學(xué)生在制作海底生態(tài)鏈時在格靈世界軟件中融合多學(xué)科的知識，培養(yǎng)運用多學(xué)科知識來解決真實問題。

3.2 ?涉及的跨學(xué)科知識

涉及的跨學(xué)科知識見表1。

3.3 ?教學(xué)內(nèi)容

STEAM教育強調(diào)融合多學(xué)科的知識來解決真實問題。在利用格靈世界軟件進行項目制作時，若涉及多學(xué)科的知識將對學(xué)生的認知、計算和創(chuàng)新能力的提升起到幫助作用。教學(xué)內(nèi)容見表2。

3.4 ?教學(xué)過程

基于STEAM教育理念的課程主要采用任務(wù)驅(qū)動、項目式學(xué)習(xí)教學(xué)模式，教學(xué)流程包括六個步驟：第一步，教師創(chuàng)設(shè)情境，確定項目的主題;第二步，教師帶領(lǐng)學(xué)生對問題進行分析，學(xué)生分組、制訂計劃;第三步，學(xué)生合作探究，教師提供指導(dǎo);第四步，小組合作完成任務(wù)，制作作品;第五步，教師組織交流活動，學(xué)生進行成果匯報、經(jīng)驗交流;第六步，教師和學(xué)生針對不同的方面對整個活動進行評價。教學(xué)流程見表3。

4 ?格靈世界在跨學(xué)科教育中的優(yōu)勢

本文根據(jù)STEAM教育跨學(xué)科、藝術(shù)性、體驗性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計性的核心特點，結(jié)合制作海洋生態(tài)鏈案例，分析格靈世界軟件對跨學(xué)科教育的積極作用。

4.1 ?多學(xué)科內(nèi)容融合

STEAM教育的核心特征是跨學(xué)科性，強調(diào)打破學(xué)科界限，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維。傳統(tǒng)教育將知識按學(xué)科進行分類，削弱學(xué)科與學(xué)科之間、知識與真實情境之間的聯(lián)系，使學(xué)生缺乏解決真實問題的能力。采用這樣的教育方式，不能讓學(xué)生根據(jù)問題來靈活地選擇相應(yīng)的學(xué)科知識，對知識的理解不夠深入，從而不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與跨學(xué)科思維。格靈世界軟件提供不同主題場館，在編輯相應(yīng)的學(xué)習(xí)項目時涉及藝術(shù)、數(shù)學(xué)、編程等各學(xué)科知識，在完成項目的過程中引導(dǎo)學(xué)生運用多學(xué)科知識解決問題，增強學(xué)生對各學(xué)科知識的理解，不僅可以鍛煉學(xué)生運用多學(xué)科知識解決問題的能力，也可以提升學(xué)生的邏輯思維能力和跨學(xué)科思維能力。

4.2 ?趣味化教學(xué)

STEAM教育中的A指藝術(shù)，強調(diào)教育中要融入藝術(shù)與人文屬性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加教學(xué)的趣味性。目前的課堂上，教師大部分仍是采用PPT來輔助教學(xué)，這在一定程度節(jié)省了板書時間，卻只是將教師讀課本換了一種方式。這樣的教學(xué)方式無法滿足多樣化的需求，也不能擴展學(xué)生的課外知識以及調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。格靈世界軟件因其多樣化的主題場館、豐富的元素素材以及逼真的動畫來增加教學(xué)的生動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在學(xué)習(xí)食物鏈知識點后，讓學(xué)生利用格靈世界軟件中的海洋館制作海底生態(tài)鏈，借助格靈世界中虛擬的海底世界以及各種游動的魚類與哺乳動物，不僅使教學(xué)變得生動化，也使學(xué)生的興趣得到提升，最終使學(xué)生的知識發(fā)生遷移，加深對食物鏈知識的理解。

4.3 ?項目式學(xué)習(xí)

STEAM教育的本質(zhì)是要解決真實問題，這些問題往往復(fù)雜程度高，難度大，所以只有通過學(xué)生與教師以及其他學(xué)生的交流合作、協(xié)同探索，才能順利解決問題，完成對知識的建構(gòu)[3]。STEAM教育強調(diào)學(xué)習(xí)同伴之間在協(xié)同中相互合作、相互啟發(fā)，進行群體性知識的建構(gòu)。格靈世界軟件基于PBL教學(xué)理念，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生在項目化、游戲化的學(xué)習(xí)過程中逐漸掌握未來社會需要的多種競爭能力。在制作海洋生態(tài)鏈時，學(xué)生根據(jù)興趣、愛好自由組成小組，通過思考和推理來完成這個項目。在這個過程中，小組成員各有各的角色，而且角色是不斷輪換的，通過成員之間的相互交流、合作與教師的指導(dǎo)，通過學(xué)生的主動探索來解決問題，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)造力、團隊合作和領(lǐng)導(dǎo)能力。

4.4 ?情境化場館

STEAM教育強調(diào)學(xué)習(xí)知識與現(xiàn)實之間的聯(lián)系，要從真實的問題情境出發(fā)，注重學(xué)生主動性的發(fā)揮和“做中學(xué)、學(xué)中學(xué)”的理念。這樣一來，學(xué)生在解決問題的過程中不僅知識量得到增加，還可以培養(yǎng)情境化解決問題的能力以及知識的遷移能力。格靈世界軟件擁有十二大主題場館（目前只對外開放五大場館），學(xué)生可以根據(jù)興趣、愛好選擇主題館，進入場景進行項目的研究。如在研究海底生態(tài)鏈時，學(xué)生選擇海洋館進行研究，在海洋館內(nèi)模擬真實的海底場景中添加各種海洋生物來制作生態(tài)鏈，最后通過VR眼鏡沉浸式體驗自己創(chuàng)設(shè)的情境，不斷地釋放好奇心與創(chuàng)造力，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，加深對知識的理解，提高知識的遷移能力。

4.5 ?自主設(shè)計功能

創(chuàng)新成果的產(chǎn)生是STEAM教育的目標，但不是唯一目標[4]。成果的產(chǎn)出是習(xí)得知識和培養(yǎng)能力的外化表現(xiàn)。制作創(chuàng)意性作品是獲得成就感的重要方式，也是維持和激發(fā)學(xué)習(xí)動機、保持好奇心的重要途徑。格靈世界軟件在每個場館內(nèi)提供大量的模型、特效、音效和場景，而且支持學(xué)生自己設(shè)計場景、模型，也可以通過編程對模型實現(xiàn)不同的特效，并通過預(yù)覽使學(xué)生不斷地對自己的作品進行改造，直到滿意為止。制作海底生態(tài)鏈時，學(xué)生可以選擇系統(tǒng)提供的魚類模型、海底場景和游動特效來完成，也可以自由設(shè)計魚類模型、海底場景和游動效果來實現(xiàn)這條海底生態(tài)鏈，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和設(shè)計思維。

5 ?結(jié)語

STEAM教育以一種融合多學(xué)科知識來解決現(xiàn)實中的真實問題的新型教育模式，顛覆了傳統(tǒng)的教育理念，推動了教育改革，對未來社會的發(fā)展具有積極的推動作用。格靈世界軟件作為一個在線STEAM課程平臺，旨在引導(dǎo)學(xué)生運用已掌握的知識和工程技術(shù)，采用學(xué)科思維與實踐解決真實問題。格靈世界軟件的多學(xué)科交叉融合、趣味性教學(xué)、項目式學(xué)習(xí)、情境化場館、自主設(shè)計功能等產(chǎn)品特色與STEAM教育理念相契合，從而解決了目前存在的STEAM教育多數(shù)在線下課堂進行，在課下無法及時對所學(xué)知識進行運用、鞏固的問題。因此，借助格靈世界軟件可更好地推進STEAM教育的發(fā)展。

參考文獻

[1]陳明選，蘇珊.STEAM教育視角下教育技術(shù)學(xué)人才培養(yǎng)的思考[J].電化教育研究，2019，40（3）：27-33.

[2]蔣家傅，張嘉敏，孔晶.我國STEM教育生態(tài)系統(tǒng)與發(fā)展路徑研究：基于美國開展STEM教育經(jīng)驗的啟示[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（12）：31-37.

[3]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學(xué)科式教育[J].中國電化教育，2017（4）：67-74.

[4]胡畔，蔣家傅，陳子超.我國中小學(xué)STEAM教育發(fā)展的現(xiàn)實問題與路徑選擇[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（8）：22-27.