多學科融合教育項目的實施與研究

陳競維

研究背景

STEAM（多學科融合教育）是綜合的技術教育，它需要跨學科融合，課堂的實施常常是基于真實問題解決的探究學習、基于設計的學習，強調發展學生的設計能力與問題解決能力。STEAM教育符合當下創新教育、個性化教育的理念。

目前筆者面臨這些問題：從學生個人發展考慮，學校高年級的學生記憶、理解層面在日常教學中能達成目標，但思維與能力方面實踐鍛煉機會少;從學科性質來看，小學科學教育的科學探究特質十分突出，但在技術、工程素養、綜合應用能力的培養方面還有所欠缺;結合本學科學時少、課時多、課堂類型多樣、要求目標細致、教師達成有困難的教學特點。本研究想通過充分挖掘教材已有資源，改變課堂教學，將STEAM理念聚焦于優化小學科學的課堂教學，實現智慧的轉化。

核心概念界定

STEAM項目是以任務驅動學生，需要運用多門學科的知識來解決問題，繼而實現多維目標的活動課程。筆者認為STEAM教育不再局限在所謂的理工科領域，而是交叉運用的，當然也不是要每個項目都需融合所有學科，運用兩個學科的知識同樣是跨學科。STEAM教育的核心是創新思維，達成的目標也是多層次的。

研究內容

課例設計? 一是《飲料與健康》——基于《小蘇打和白醋的變化》的設計。

本課是在科學六年級下冊教材中《小蘇打和白醋的變化》的基礎上設計的校本STEAM項目課程。以“飲料與健康”為項目，檢測飲料酸堿性，項目原理為物質變化中的舊物質改變。要求學生自行設計方案，探究指示劑的作用和白醋與小蘇打的化學變化內涵。在實驗操作中觀察現象，得出結論，并得以使用規律檢測飲料的酸堿性，了解飲料對健康的影響這個生活問題。

二是《雞蛋撞地球》——基于“形狀與結構”單元知識的課例設計。

本課例是基于STEAM教育理念開展的學習項目。六年級《科學》學習了《工具和機械》《形狀與結構》兩個單元，本項目正是以運用知識進行實踐為主要培養目標，以設計雞蛋保護裝置為培養途徑，在項目完成過程中將涉及科學、語文、美術、數學、工程等學科知識。

三是《一起來做冰激凌》——基于“熱”單元知識的課例設計。

本課分為制作冰激凌與設計冰激凌冷藏箱兩個大課時。基于現行《科學》教材關于“熱”的知識來進行活動，實現“知識——技能——知識”目標。在“制作冰激凌”一課中，學生通過問題單的引導與頭腦風暴思考“如何從原料到冰激凌實現形態的變化”。在活動環節中通過嘗試、修正、改良，逐步建立液態到固態變化所需條件的認知;在“設計冷藏箱”一課中，則是以達成“保持冰激凌狀態”為任務目標，進一步拓展知識運用——熱量傳遞。

概括STEAM活動產生的知識類型? 在已經實施的課例中，項目驅動的重構與完成過程中的思維是多樣的，知識的應用與生成，人際的交往和達成，自我的評價與修正，有的是可預設的，但更多的是未知和隱性的。

經總結，在項目學習過程中產生的知識類型主要從以下幾方面來體現：

一是運用舊知識。在項目完成之前所學習過的其他知識，如數學學科的長度單位、體積單位，科學學科中風力和重力加速度等知識，在課例中雖未直接應用，但在其學習過程中所獲得認知與素養的提高亦對項目完成有著一定的幫助和支持。

二是應用型知識。在課后活動搜集資料過程中，對搜索引擎的使用是簡單的知識應用，屬于應用型知識。例如“雞蛋撞地球”中有的學生制作的裝置使用了學科中未學習過“螺旋槳”減慢下降速度，這就是學生自學能力與嘗試的體現。

三是生成型知識。在設計與制作環節，因其并非是對已學知識的簡單應用，而是在應用的基礎上加入了設計的成分，融入了自己的思考和探索。“雞蛋撞地球”經過統計，發現通過增加空氣阻力，減慢下降速度的裝置有66%，通過新學習的框架結構保護的有22%，通過新學習的機械結構設計裝置的有16%，使用3種以上原理進行裝置設計的有21%，說明學生對于知識的應用與實現是可觀的;項目總結階段需要口頭表達，在班級預選時，需要進行解說競選。說明文的書寫和演講不屬于所預期準備的知識范疇，而是屬于在STEAM學習過程生成的新知，即生成型知識。

形成STEAM項目實施策略? 一是分層設目標，學科銜接。

STEAM教育要求多學科融合。在活動設計時，教師應先預想好項目要達成的目標，并預設兩個層次，以滿足不同學生的需求。同時，在實施過程中，讓學生在元認知上清楚運用了多學科的知識。這樣，學生完成任務時，思路會更加清晰，明白從哪方向解決問題，自然而然產生發揮優勢學科，加強薄弱學科的動力。

二是任務為驅動，充分體驗。

STEAM理念的重點就是以項目驅動學生學習。具體又有吸引力的任務，才能夠激發學生探索欲望的。任務的設計首先要圍繞一個主題，可從教材提供的活動或是生活中挖掘資源。已設計的課例以不同的方向呈現任務進行引導。

一種原理未知，在完成任務過程中探索。“飲料與健康”先展示給學生使用“神奇試劑”遇到不同樣本會產生不同的顏色這個有趣的成果。需要學生去探索“變色規律”。運用的是“化學變化”的知識準備，“對比實驗”的實驗設計方法和“試管、滴管”的操作技能。為了探索規律，學生們需要運用舊知，生成新知。這屬于過程導向的項目驅動。

另一種發布方向是運用知識，去完成任務。“雞蛋撞地球”直接宣布目標——保護雞蛋。學生們帶著完成任務的使命去“玩”，使用“形狀與結構”的知識進行設計，制作后檢測，失敗后交流改進，想辦法解決問題。雖然任務的成功是不確定的，但學生在活動過程中充分嘗試，不斷修改，這是結果導向。

雖然兩種任務發布方向不同，但殊途同歸，聚焦于體驗中的思考。

三是學案為支架，提升素養。

STEAM活動的開放特點需要進行更多的針對性引導，使用學案有效了解與幫助學生。結合習本課堂理念，提供足夠多的學習資源進行課前習，既可以了解學生的學情，也可以迎合不同學生需求，有利于課中習的小組分工和多元智力發展，實現不同特長學生的成就感達成。“飲料與健康”的課前習任務讓教者發現學生對“化學變化”的理解程度不一。在課堂上，教者對部分小組的學案進行了補充，以填補學科知識的不足。“雞蛋撞地球”的開放程度更大，所以采用“保護裝置設計”來了解情況與知識、技能的需求，對個別進行研究方法的輔導。以個人構思為基礎，采用班級預選的方式，讓其他同學了解個人的想法，發生交往。個人間的交流繼而成為隊伍間的促進。

四是多主體參與，點面結合。

STEAM項目的目標是發展多元智力。學生發展層次不同，具備的知識技能儲備不同。提高學生參與度，最重要的就是要讓每個學生都有事做，有投入感。所以活動設計中，有個人任務，進而有小組任務;有活動環節，也有頭腦風暴環節;有不同角色的分工，也有合作完成的展示。

在“一起來做冰激凌”課例中，任務之間，教師設計了引導學生“如何在炎熱地區散熱”的反向思考和“星際探險家的航空服”發散思考的遷移任務，幫助不同層次的學生遷移運用知識和升華知識。

在“雞蛋撞地球”任務發布時是以個體為單位接受的，在集體教學后每個同學完成自己的設計構想，在輔導篩選后，部分同學會進行修正。修正的來源不僅是教師的輔導，更多的是同伴交流。在課堂上，儀式感十足地舉辦了隊員招募，由走在前頭的人帶領不同能力的同伴組成隊伍。充足的課后互動，同伴交流，決賽前預選，提供了試錯和改進機會。

在總結時，教師還需引導學生梳理思路，比較解決問題的最佳方案，分析結果差異、相同的原因。

研究實踐價值? 一是嘗試總結實施策略，有助于解決STEAM教學“盲人摸象”的問題。STEAM是如今風靡的教育理念，但苦于各個學科長時間的割裂，缺乏所提倡的項目驅動力。在課例的項目驅動中，學生是處于真實項目的復雜問題情境中，迫切需要將不同學科知識融合以認識并解決問題。

二是促進了學生綜合能力提升。獲取信息，整理重塑知識，動手制作，合作參賽，支持了學生以多學科、多視角、多維度的方式認識世界并改造世界的過程。

三是有助于解決當前“STEAM師資”缺乏的問題。活動所涉及的多學科內容被分配到了相應任課教師中，即降低了對授課教師的跨學科專業知識和技能的要求，不需要其對所涉及的所有學科專業知識和技能做到熟練掌握，同時也準確定位了STEAM教師的角色，為培養STEAM教師提供了思路和方向。

四是有助于STEAM教育的普及和特色人才培養：STEAM教育理念指導下的重構項目展示的不只是學生活動過程，而是融合多學科及其相應教師參與，并逐漸帶動其他班級、其他年級學生學習STEAM知識的過程。STEAM教學課堂逐漸由小變大，在我校范圍內擴展開來，使得STEAM教學由單一多學科教學的特點逐漸上升為校本特色，創客節活動就是以課例為原型開展，并逐漸影響學校中每一位學生的成長與發展。

反思與展望

研究結果分析? 《雞蛋撞地球》這一學習項目是通過制作“保護雞蛋”的裝置，讓雞蛋從高空掉下來而不碎這樣一個富有挑戰性的活動，為學生提供一個創造性解決問題的經歷，通過“選材—設計—制作—檢驗”四個環節，讓學生根據具體問題來選擇合適的材料，并創造性地對材料進行重組和加工。

調查問卷從學生對項目活動的認知，對自我與同伴的評價，對知識的整合情況的認識三個維度進行了解。面向參與活動的112名學生發放問卷，共計回收74份。分別從不同維度對問卷結果分析如下：

一是對本項目的認知。

項目驅動有效激發學生興趣，合作學習的形式成為內驅力來源。

在調查中，60%的學生認為本活動最有吸引力的是完成任務本身。說明他們對任務具有使命感，獲得了完成的驅動力。大約53%的學生同時選擇了過程中與同伴合作，表明他們傾向于合作學習。

二是對自我和他人的評價。

STEAM活動使學生情感、態度、價值觀上起正面積極作用。

大部分學生對自我知識上的運用和與他人合作有正面的評價，說明本項目可以讓他們獲得成就感。在細化的問題中，有60%以上的學生認為自己的裝置比較美觀，能夠成功保護雞蛋，因為本項目的成績就是以實體成果來評估，更加具有直觀性;71%的樣本的選項表明與他人的合作中能夠較好的溝通，體現了他們的自我指導能力。

三是對整合知識的認知。

在知識、技能的運用上，本項目還有待完善評價和數據收集體系。現有數據表明學生具有了運用意識，但原理運用創新較少。

73%的學生認識到自己在活動過程中運用了多學科的知識，也有意識地對學過的知識進行實踐。但只有不到10%的學生認識到自己使用了3個以上的科學原理，說明創新還不足，或者是歸納還不夠。

研究的不足之處與改進預想? 一是完善評價體系。

除了以項目成果進行評估外，學生的三維目標還需要完整的評價才能真正體現活動收獲。評價結果的來源應該更加多樣，但具體的實施需要有硬件支持。

二是項目可再創新。

未來將對活動的生活性、趣味性進行提煉，設計更多項目。在項目的難度上，對學生進行分層設計，以針對不同學生的特點在實施過程中加以調整。

三是嘗試其他理念實現方式。

STEAM教育理念的融合需要一個長期的過程，在課時有限的情況下，無法充分開展，學生的多維目標實現結果未能明顯呈現。堅持在課堂中探索新的實現方式，在社團活動中開拓新課程，在校園大范圍中開展普及性活動，是研究者的實現目標的有效途徑。

（作者單位： 廣東省深圳市怡景小學）