STEAM課程垂直農場的實踐研究

摘要：本文以上海新楊中學實施STEAM課程的具體情況為例，建立了相應的STEAM課程評價體系，并通過真實的STEAM課程實施和現實的學校環境探究了STEAM在國內學校開展的現狀。

關鍵詞：K12教育；STEAM教育；課程模式；評價體系

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）02-0077-04

STEAM垂直農場的課程

STEAM垂直農場項目開展的目的是解決全球面臨的能源資源缺乏、人口不斷增長、生存空間不足等問題。該項目的整體構思是通過設計垂直空間架構，進行農作物能源資源的循環利用，進而創建綠色循環可持續的生態家園系統。

1.課程背景

垂直農場的主題內容是要為綠色小鎮設計建立一個可持續的生態家園。綠色小鎮是一個有50萬人口的美國沿海小鎮，小鎮附近沒有任何的大型農業中心，城市需要的新鮮食物都要從其他地方運過來。因此，城市居民希望能夠在城市里創建可持續的綠色水果、蔬菜來源，進而農業委員會決定向農業工程師們征求垂直農場的設計方案，決定建設垂直農場。

2.課程內容框架（如表1）

3.垂直農場的課程實施

STEAM垂直農場課程在上海市普陀區新楊中學進行落地實施，該課程針對六年級的學生進行了為期一個學期的項目教學開展。在課程實施過程中，筆者一直進行跟蹤調研、數據收集和課程反饋的研究工作，希望能夠更好地完善和改進該課程的實施。

垂直農場課程在2017年3月至6月實施，學生展開了對植物的探究、立體農場的搭建，并設計了一整套包括光照、灌溉等可持續功能的立體農場生態系統，學生們在整個探究過程中不斷地認知、發現、學習、收獲。

4.課程評價

垂直農場課程是一個涵蓋工程、技術、生物、物理等多學科的綜合性實踐項目，在開始整個項目課程前，筆者以問卷的形式對學生的預備技能進行了前測，數據顯示對于垂直農場的概念有51.02%的學生沒有聽說過，48.98%的學生聽說過但不太清楚；接著，筆者對學生已有經驗進行了調查，發現有93.87%的學生自己種過植物或者父母種過植物，而后筆者對垂直農場中所涉及的學科知識進行了調查，發現87.76%的學生還沒有學習過物理中有關光的知識，但有93.88%的學生對生活中的近視鏡、老花鏡等涉及到的光的原理有一定的了解。因此，對于垂直農場整個課程來說，學生對植物種植和所涉及到的生活中的物理知識有良好的基礎，這些已有的經驗，將有助于他們在新的垂直農場的概念下進行知識的運用，建構新的知識和經驗。

在課程實施過程中，筆者從創造和創新性、批判性思維、團隊合作、任務習慣四個維度，設計了評價量規，并讓學生在學習過程中對自己的表現進行自評。

維度一：創造和創新性

①明確學習任務。

A等級（3分）：對于垂直農場主題課程在教師的指引下有一定的了解，不太清楚要怎么做；B等級（6分）：基本上明確垂直農場課程的任務要求，但是對具體任務實施不是很確定和理解；C等級（9分）：理解垂直農場的創新驅動任務（為什么這樣做、有什么意義）并在實施過程中在理解的基礎上有自己的創新想法；D等級（10分）：最高等級標準。

②形成和選擇想法。

A等級（3分）：在垂直農場的設計實施過程中停留在以前的思想和觀點上，不聽取別人的意見，不理解老師；B等級（6分）：在制作垂直農場不同環節的過程中能提出一些解決問題的想法，但是想法不夠清晰，想法仍是采取過去固有的思維模式，不夠新穎；C等級（9分）：能夠從不同的角度思考問題，產生各種各樣的項目想法，仔細評估想法，提出新的問題，采取新的觀點，并在實施中進行評估和反思，不斷完善自己的想法；D等級（10分）：最高等級標準。

③展示工作。

A等級（3分）：在要求下被動地去選擇展示作品；B等級（6分）：主動分享自己的作品，能用簡單的話概述自己的作品；C等級（9分）：主動展示自己的作品，善于將自己的想法和創意詳細地講述給其他人，并學會采取其他工具美化，加強自己的展示；D等級（10分）：最高等級標準。

創造和創新性維度的數據統計結果如表2所示。通過數據筆者發現，在創造和創新性維度下學生在形成想法和對學習任務的理解方面的表現還是很不錯的，有一半的學生能達到9分以上，但在展示自己的工作方面只有30%左右的學生表現滿意，所以對于STEAM課程，教師應更加注重成果的展示和分享，通過分享交流學生也能從他人身上學習到更多的知識。

維度二：批判性思維

①分析驅動問題與探究過程。

A等級（3分）：對于垂直農場的任務問題看到的是單方面的或者表面的問題；B等級（6分）：認識到垂直農場問題的中心點，但看不到它的復雜性或不會考慮不同的觀點；C等級（9分）：展現出對垂直農場問題的深刻理解，通過深刻的認識會考慮到不同的觀點，以及會問到后續的問題；D等級（10分）：最高等級標準。

②開發解決方案。

A等級（3分）：在垂直農場的問題解決過程中無法開展原方案，當出現問題時，無法解決；B等級（6分）：原方案可以順利開展，但采用的卻是建立在他人工作的基礎上的傳統解決方案；C等級（9分）：在解決問題的過程中能夠實施原方案或使用現有的知識創造出新穎的、創新的解決方案；D等級（10分）：最高等級標準。

批判性思維的數據統計結果如表3所示，通過數據可以發現，只有30%～40%的學生能夠對需要解決的問題有比較清晰而深刻的認識，超過一半的學生對問題的理解仍停留在表面，他們無法在新的問題情境下產生新的解決方案，缺乏分析和解決問題的能力。作為教育者如何采用適切的方法，幫助學生運用知識去分析、思考和解決問題，這也是在開展STEAM課程中需要考慮的問題。endprint

維度三：團隊合作

①對自己負責。

A等級（3分）：沒有認真聽教師的講解和學習拓展閱讀的資料，對問題解決過程中的材料沒有充分的認識，也沒有和他人達成一致，按時完成任務；B等級（6分）：在教師的講解和自己的學習上有了一定的知識儲備，能夠認識到材料的特點，并傾聽別人的意見，但不能進行評估和反思，不能持續性地完成任務，需要不斷地提醒和督促；C等級（9分）：對于即將進行的任務有了很好的知識儲備，能夠認識到材料的特點，學習分析材料的用途，能夠和團隊成員達成一致，按時完成任務，并利用他人的反饋改善工作；D等級（10分）：最高等級標準。

②協助團隊成員。

A等級（3分）：不愿意幫助他人解決問題或者可能引起的問題，不配合團隊工作；B等級（6分）：配合團隊但是不能積極幫助解決問題，有時能夠提供別人需要的幫助；C等級（9分）：團隊中有明確的分工，有助于團隊解決問題和化解/管理控制沖突，提供有用的反饋（具體、可行、支持有幫助的）使他人提高工作效率；D等級（10分）：最高等級標準。

③尊重其他人。

A等級（3分）：不禮貌、不友善，可能會中斷、忽視他人的想法且傷害感情，且不認同或尊重別人的觀點；B等級（6分）：禮貌且友好，認同并尊重其他的觀點；C等級（9分）：禮貌、親切，能夠清晰地表達自己的思想，提出尖銳的問題，引導其他成員接受新的信息和觀點，并幫助團隊成員達成共識；D等級（10分）：最高等級標準。

團隊合作數據統計結果如表4所示。垂直農場的項目從一開始就進行了明確的團隊分工，課程的設置上也多數是需要共同協作來完成的，通過以上的數據以及具體的上課實施過程發現，很多學生并沒有真正參與團隊合作，這也是我們以往分科教學，傳統課堂下學生更傾向于個人學習所造成的。

維度四：任務習慣

①面對逆境，當事情不按計劃時。

A等級（3分）：遇到困難時，無法重整旗鼓，經常放棄，不愿嘗試其他方法，容易沮喪；B等級（6分）：遇到困難時，嘗試其他的方法，當想法行不通時，經過自我調整后能夠重新解決問題；C等級（9分）：面對挑戰時，能夠將其作為機會來設想新的方法和解決方案，方法行不通時，不易感到沮喪且不放棄；D等級（10分）：最高等級標準。

②關心工作區域。

A等級（3分）：不清理工作區或結束后沒有將工具和材料進行收集和整理；B等級（6分）：有時會清理，將項目廢料放進垃圾箱里，但需要教師的提醒，存在遺忘一些工具和材料在桌子上或者放在錯誤的地方的現象；C等級（9分）：任務結束時，自覺處理垃圾，將材料和工具進行收集和整理；D等級（10分）：最高等級標準。

任務習慣維度統計結果如表5所示，通過數據可以看到，當面對逆境，出現解決不了的問題時，有7.69%的學生會產生消極情緒，有超過半數的學生還是能夠積極應對和解決的。另外，對于STEAM課程來說，最重要的就是工作區域空間，數據顯示70%以上的學生能夠在課程結束時積極主動地整理物品，清理活動空間。因此，在任務習慣維度下學生的表現是值得肯定的。

反思總結

垂直農場課程作為STEAM課程的一種形式，通過基于項目的學習，在為期一學期的實施過程中，同時對于課程建立相應的評價體系，進行反饋跟蹤，筆者發現在STEAM課程的落地實施過程中需要加強以下幾方面的改進。

1.課程內容設置要貼近學生的現實生活

STEAM課程在內容上考慮到多學科的融合以培養學生的綜合能力，但是課程的具體內容應該選取小的項目作為內容，項目也應該更加貼近學生的現實生活，在有意義的、真實情境下的學習更能激發學生探究學習的主動性，提高其運用所學知識進行建構的能力。

2.給予學生足夠的學習支持

STEAM課程作為一個綜合性的探究式的學習內容，在開展課程時，需要提供充足的學習材料、學習時間，以及足夠靈活的學習場地。垂直農場課程雖然提供了足夠的學習材料，但學生參與項目的時間有很大的限制。垂直農場課程在實施過程中，既需要給學生提供上課場地，也需要開放式的活動場地，同時還需要材料和設備的存儲空間，而學校現有的創客空間已經不能滿足我們的上課需求。因此，對目前的創新實驗室類型的創客空間需要根據具體的STEAM課程內容進行調整。

3.從跨學科的項目實踐中培養學生的創新思維和解決問題的能力

STEAM教育強調通過整合科學、技術、工程、數學和人文藝術等多個學科、多個領域的知識與技能，在傳統上相互分離、各成體系的學科中間建立一座溝通的橋梁，使學生所學的知識變成一個相互聯系、相互統一的整體，讓學生能夠完整、系統地去認識世界、認識社會。

參考文獻：

師保國，高云峰，馬玉赫.STEAM教育對學生創新素養的影響及其實施策略[J].中國電化教育，2017（4）：75-79.

作者簡介：朱青云，上海師范大學教育技術學碩士在讀，研究方向為信息化教學設計STEAM教育、場館學習。王海鵬，同濟大學機電一體化專業畢業，從事中學生科技教育工作17年，現為上海市晉元高級中學結構創新實驗室負責人。主要研究方向是智能制造、土木工程結構，同時是全國最大的strawtex吸管玩家社群的組織者。endprint