STEAM教育理念下問題解決能力培養(yǎng)策略研究

何雪儀 黃馨

摘? 要 首先分析STEAM教育理念與問題解決能力的關(guān)系，闡述STEAM教育理念下培養(yǎng)問題解決能力的優(yōu)勢，構(gòu)建STEAM理念下問題解決能力的培養(yǎng)策略，并以案例的方式進(jìn)行驗證，最后提出相關(guān)建議，以期為STEAM理念下問題解決能力的培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞 STEAM教育;問題解決能力;PISA;創(chuàng)新型人才;知識建構(gòu);動態(tài)型問題

中圖分類號：G640? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）01-0003-03

1 引言

國際經(jīng)濟合作組織（OECD）2012年P(guān)ISA（The Programme

for International Student Assessment）測試結(jié)果顯示，上海的學(xué)生互動型問題的解決能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于靜態(tài)型問題解決能力;中國學(xué)生擅長學(xué)習(xí)知識，卻不會運用知識解決實際問題，嚴(yán)重缺乏運用知識解決問題的能力。這反映了我國學(xué)生存在嚴(yán)重的“高分低能”問題，也從另一個角度反映了我國基礎(chǔ)教育存在的不足，即對學(xué)生問題解決能力（problem solving skill）的培養(yǎng)力度不夠。隨著各個行業(yè)對人才的要求不斷提高，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)顯得尤為重要。創(chuàng)新型人才培養(yǎng)不再是以教師灌輸、學(xué)生被動接受為主的過程，而是學(xué)生主動地、不斷地實踐探索的有意義活動。傳統(tǒng)的“以教為主”的學(xué)習(xí)已經(jīng)不能滿足知識經(jīng)濟時代的要求，學(xué)生要有熱愛思考、敢于探究的意識和精神，能夠運用所學(xué)知識解決真實生活中的各種問題。

STEAM（Science，Technology，Engineering，Art，

Mathematics）教育不是五個學(xué)科的簡單相加，而是強調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)五門學(xué)科的有機融合，主要以項目或問題為任務(wù)驅(qū)動，通過學(xué)生的合作交流與自主探究相結(jié)合的方式，有效地完成項目或解決問題，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力及問題解決能力。STEAM教育以做中學(xué)為宗旨，注重學(xué)生在實踐中應(yīng)用知識并體驗學(xué)習(xí)任務(wù)和作品的完成過程，以便促進(jìn)問題解決能力的發(fā)展。可見，STEAM教育對問題解決能力的培養(yǎng)有著重大意義。

2 STEAM教育理念與問題解決能力的關(guān)系

問題解決能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀? 20世紀(jì)80年代以來，越來越多的國家將培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力作為教學(xué)的目的，國外的學(xué)者創(chuàng)建了一系列可以提高學(xué)生問題解決能力的教程，如心理學(xué)家魯賓斯坦的一般問題解決模式、弗斯坦教授的思維工具強化教程、德波諾關(guān)于思維訓(xùn)練的科爾特（CORT）

教程等[1]。經(jīng)過多年發(fā)展，基于問題的學(xué)習(xí)理論逐漸形成PBL模式。PBL模式被廣泛應(yīng)用，國外的各級院校大多采用這種模式進(jìn)行教學(xué)。目前，國際上對于問題解決能力培養(yǎng)是比較重視的，從2003年開始，國際經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）在PISA測試中加入問題解決能力測試模塊，更加奠定了問題解決能力在學(xué)生培養(yǎng)方面的重要地位。

20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)專家也在問題解決能力培養(yǎng)方面提出很多建議。如馬云鵬在《小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)論》（第四版）一書中專門編寫了關(guān)于數(shù)學(xué)問題及其教學(xué)的章節(jié)，介紹了數(shù)學(xué)問題及其解決的一般過程與方法，同時提到如何培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)問題解決能力的一般策略[2]。國內(nèi)很多一線教師在日常教學(xué)中也總結(jié)了大量單科問題解決能力培養(yǎng)的經(jīng)驗并提出各類培養(yǎng)建議，如特級教師李光樹提出的數(shù)學(xué)問題解決能力的培養(yǎng)措施[3]。有很多教師認(rèn)為，在培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力時，首先要讓學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題并提出問題;其次讓學(xué)生掌握解決問題的策略。“問題解決”與“項目式教學(xué)”在2017年的高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中被多次提及，可見問題解決能力的培養(yǎng)與項目式教學(xué)在實際教學(xué)中的重要性。清華附小的“1+X課程”在數(shù)學(xué)與科技領(lǐng)域，配合國家數(shù)學(xué)和科學(xué)課程的課程標(biāo)準(zhǔn)，補充相應(yīng)的數(shù)學(xué)與科學(xué)閱讀、數(shù)學(xué)與科學(xué)游戲等整合內(nèi)容。

國內(nèi)關(guān)于問題解決能力的培養(yǎng)大多集中于單學(xué)科領(lǐng)域，這不利于學(xué)生的全面發(fā)展。生活中的真實問題是不局限于某個學(xué)科的，一般都涉及多個學(xué)科的知識，所以單單培養(yǎng)學(xué)生某個學(xué)科領(lǐng)域的問題解決能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。現(xiàn)實生活中的劣構(gòu)問題大多需要應(yīng)用跨界思維與多學(xué)科知識解決，這與STEAM教育主張的跨學(xué)科理念不謀而合，學(xué)生解決問題應(yīng)該以跨學(xué)科知識融合為基礎(chǔ)進(jìn)行問題的分析與思考，進(jìn)而解決問題。趙慧勤等人提出STEAM教育理念可以指導(dǎo)21世紀(jì)學(xué)生必須具備的四項能力即“4C”能力的培養(yǎng)，分別是批判性思維能力、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)造創(chuàng)新能力[4]。為此，本文旨在基于STEAM理念，通過設(shè)計與開發(fā)一系列案例，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。

STEAM教育過程與一般問題解決過程的關(guān)系? STEAM教育的教學(xué)過程可以分為五個步驟，分別是確定問題、規(guī)劃、嘗試、修改和交流[5]。OECD在PISA 2003中將問題解決能力定義為個體在沒有明確解決方案的情況下，利用認(rèn)知過程來理解和面對真實的、跨學(xué)科的問題情境并尋求解決方案的能力[6]。本文主要從一般問題解決的過程進(jìn)行研究與分析，一般問題解決過程即解決問題時個體所涉及的認(rèn)知過程。不同的研究者對于個體在一般解決問題時的認(rèn)知過程的理解是不同的，但也有很多共同之處。其中，最為典型的分析就是PISA 2012將問題解決過程概括為四個方面，分別是探索與理解（Exploring and understanding）、

表征與建模（Representing and formulating）、計劃與執(zhí)行（Planning and executing）、監(jiān)控與反思（Monitoring and reflecting）[7]。

STEAM教育的教學(xué)過程中的關(guān)鍵步驟與問題解決的一般過程是相符的，兩者的聯(lián)系如圖1所示。STEAM教學(xué)過程的“確定問題”環(huán)節(jié)與一般問題解決過程的“探索與理解”“表征與建模”兩大環(huán)節(jié)相對應(yīng);STEAM教學(xué)過程的“規(guī)劃”“嘗試”環(huán)節(jié)與一般問題解決過程的“計劃與執(zhí)行”環(huán)節(jié)相對應(yīng);STEAM教學(xué)過程的“修改”“交流”環(huán)節(jié)與一般問題解決過程的“監(jiān)控與反思”環(huán)節(jié)相對應(yīng)。由此可以得知，利用STEAM教育理念培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力是可行的。