“SIMPS”初中STEAM課程教學模式探究

魏曉風 曾祥明 陳浩 沈迪

目前，雖然我國在中小學逐步普及了3D打印、開源硬件、編程、機器智能等各種類型的STEAM教育內容，但STEAM教育的發展還處在起步階段，仍存在諸多問題：①對STEAM概念理解不清，理論研究欠缺，開展經驗不足，實踐中出現盲目照搬套用現象。②對STEAM教育在國家發展中的戰略地位認識不夠充分。STEAM課程還未列入國家課程計劃的必修課或常態課程教學中，許多學生未能接觸到真正的STEAM教育。③缺少優質課程、教學模式和良好師資的支持。④缺乏STEAM教育評價方式，能力培養模式也受到質疑。

筆者所在學校作為區屬公辦品牌標桿初中學校，應對當下時代發展對人才的新需求，結合STEAM教育的理念，開展了STEAM教育，著力培養學生科學、技術、數學、工程等跨學科綜合素養能力。筆者在教學實踐中，針對上述問題，從STEAM教育缺乏優質課程，缺少教學模式經驗，以及人才培養的新要求等角度，進行項目式學習的初中STEAM課程教學探究，設計構建以學生為中心的“SIMPS”教學模式，并結合校本活動讀本《探究虎門大橋的“舞動”》一課進行教學分析，以期為STEAM教育的開展與實踐提供新的研究視角。

● 項目式學習與STEAM教育的結合

“以問題來組織學習過程”的項目式學習形式，對培養學生的科學探究精神、創新創造能力、溝通協作能力等有重要意義，且與STEAM教育理念契合，所以被認為是開展STEAM教育的有效實施方式，也因此，結合項目式學習進行STEAM課程的教學研究，具有科學性和研究價值。

● “SIMPS”教學模式的設計構建

筆者遵循初中生的認知發展特征，結合項目式學習的理念，并參考了綜合實踐學科的價值體認、責任擔當、問題解決、創意物化的教學目標，構建了以學生為中心的“SIMPS”教學模式，其中包括情境創設（Situation）、探究學習（Inquiry）、創意造物（Model building）、展示分享（Performance）、總結評價（Summary）等環節，涉及教學內容設計、教學實施設計、教學總結評價設計三大類（如下頁圖1）。

1.教學內容設計（S）

課程主題影響著情境創設以及內容實施，所以主題及情境創設應貼近學生的生活，只有讓學生覺得有意思、有價值，才能吸引他們進行學習。筆者認為，可以多角度、多視野、分類別篩選主題，如突出佛山傳統文化傳承類的主題，就可分為傳統手工藝（如陶藝、版畫等）、傳統家具、傳統民居建筑（如清暉園、祖廟）等，這是融入地方特色的主題選取，也可從建筑、交通、農業等工程大類進行主題選取。另外，內容的設計還應該站在更高的層面去融合多學科的知識，做到真正地綜合性地學習與解決問題。

2.教學實施設計（I、M）

STEAM教學實施可以是課堂里的教學，也可以是學生社團、興趣小組和校外研學等;學習的場所也可不局限在教室，可通過活動體驗、情境模擬、參觀調查、角色扮演、實驗操作等形式，讓學生走出教室，進行學習體驗、行為體驗和內心體驗，豐富的實踐活動能促進學生在學習中體驗，在體驗中成長;造物過程中的形式和手段也可多樣，如手工制作、圖紙繪畫、3D打印等，通過作品設計，制作成型，實物檢測、完善總結的過程，讓學生將所思所想付諸實踐，鍛煉他們的藝術設計與動手實踐能力。

3.教學總結評價設計（P、S）

因為STEAM課程教學沒有統一的評測標準，所以評價是難點。筆者認為，STEAM教學評價應該多元化、多角度，不僅要關注學習結果的評價，還應關注過程性評價和表現性評價，評價主體也不局限于老師，還可以是同學、小組、家長、社區等。例如，教學評價設計可分為：①學習效果評價。項目式學習是探究、造物的過程，過程中會形成小組的實驗記錄、作品，制作相應的評分量表、記錄表、思維導圖等，將這些成果可視化，成為評價小組學習效果的依據。②學習能力評價。STEAM教育更高的意義在于培養學生的能力，但準確測量能力很難。教師可借助可視化成果來評價學生完成作品的創新度和理想度，也可以利用較權威、較有科學性的能力量表進行數據分析，如測試學生的創新創造能力，可以利用國際上公認的權威的威廉斯創造力傾向測量表進行前后測試來收集數據，相對科學地分析和驗證能力培養效果的評價。③學習協作評價。在項目式學習中，一般是以小組為單位進行協作探究學習，因此，教師可利用小組評價量規的形式，進行他評、自評等，獲取學生的學習情況。

因此，只有合理地進行教學評價設計，才能更好地促進與激勵學生的學習成長，真正體現STEAM教育培養的意義。

● “SIMPS”教學模式的實施

根據“SIMPS”教學模式，筆者以校本活動讀本《探秘虎門大橋的“舞動”》一課為例，進行教學設計與實施分析，希望能為STEAM課程教學提供案例參考和借鑒。

1.情境創設（S）

本項目以橋梁為主題，教學目標是讓學生了解和學習橋梁結構與簡易制作。在設計本項目時，筆者利用2020年五一勞動節期間的熱點新聞“虎門大橋封橋”事件創設情境，設置虎門大橋“舞動”的懸念，激發學生的好奇心，吸引他們深入探究和學習。在學習內容上增加了物理學的氣流和氣壓、渦振現象的知識，學生在學習過程中還了解了空氣動力學泰斗、“兩彈一星”之父錢學森的導師卡門的故事，拓展了人文藝術知識。整個教學富有趣味性、科學性和人文氣息。

2.探究學習（I）

本項目在探究學習中開展多形式的活動體驗：①探究“渦振現象”的知識，通過小組協作進行兩個快速實驗，體驗氣流與氣壓的物理學知識，從而舉一反三，分析研究出“渦振現象”的原理，揭開虎門大橋“舞動”的秘密。②關注時事人文，關心身邊的事，小組成員利用網絡并結合自己的生活經驗，搜集生活中遇到的類似的“渦振”現象和場景，并選定歷史上重大的渦振事件，制作成思維導圖，對事件及事故進行介紹與分析。③探究橋梁建筑的基本結構及穩固要素，通過了解渦振等橋梁事故，明確建造一座穩固橋梁的重要性。在討論橋梁穩固性影響因素時，筆者選擇了兩個重要因素（橋柱形狀、桁架結構）進行模擬體驗，小組分工進行實驗并記錄（如圖2），在探究過程中充分了解并形成自己的橋梁概念。④化身橋梁建筑小工程師的角色扮演，創設學習體驗：為緩解交通擁堵情況，德勝河上要建造一座新的懸索橋，請各工程團隊結合日常生活中的真實需求及城市發展需要，設計橋梁方案及評估抗壓風險（如圖3）。

3.創意造物（M）

造物主要體現在小組的橋梁設計方案以及抗壓風險評估內容上。本項目結合創意造物的理念，利用3D打印的手段，實現造物的樂趣。通過小組需求和設計分析，設計草圖，然后進行3D打印，將打印的橋梁實物進行重量、抗風能力的測試評估，很好地將技術融入到了造物學習中。在此過程中，產生的設計草圖、實驗記錄、解決方案、措施等都是造物過程的重要體現和評價。

4.展示分享（P）

項目探究的每一個階段都會產生相應的成果，如探究渦振現象的原理、探討穩固橋梁的因素、橋梁創新設計方案和草圖、橋梁打印的作品實物、小組采取的橋梁加固措施等。對于這些小組智慧的結晶，教師可以在每個階段的進行中或總結時，引導學生采用匯報等形式進行展示分享，組內協作，組間協作，推動整個項目順利進行。

5.總結評價（S）

在本項目的學習過程中，強調學生自主探究、小組協作、成果分享等。因此，教學評價采用過程性評價與總結評價、他人評價與自我評價等方式。筆者要求學生在學習過程中收集各類實驗記錄表、心得記錄、思維導圖設計，作為對他們的學習過程進行評價的重要依據。在總結評價中，尤其是最后的造物部分，通過小組橋梁設計與方案展示，采用自評、小組評、教師評的量表評價，教師更加全面、合理地肯定了小組合作的成果。

● 總結

本文設計構建了以學生為中心的“SIMPS”初中STEAM課程教學模式探究，希望能夠開發出優質的STEAM課程資源，創新教學方式，為本土化的STEAM課程發展提供一些案例研究與經驗參考。雖然“SIMPS”教學模式已實施了一段時間，取得了一定的成效，但還需要在長期實踐中不斷檢驗、完善，總結經驗理論，以便拓展到各類教學中，并在一定程度上鍛煉和培養學生的創新思維、創造能力，這樣才能使STEAM教育真正發揮其潛在的教育價值與意義。

本文系2020年度廣東省教育研究院第二批STEM教育專項研究課題“基于項目式學習的初中STEM課程開發與實踐研究——以3D創意設計校本課程為例”（課題編號：GDJY-2020-S-b036）的階段性研究成果。