STEAM課程的核心素養指向分析與設計優化

吳慧云 沙沙 賈楠

摘要： STEAM課程的核心素養包括學科課程核心素養、STEAM課程核心素養和共性素養三部分。在對學生核心素養培養上，STEAM課程可以給出一條不同于學科類課程的發展路徑，以此體現出其獨特的教育價值。在實踐中，STEAM課程的整體規劃可以通過綜合情境創設、工程設計和信息技術融合等方式更好地體現出核心素養目標指向。

關鍵詞：核心素養;STEAM課程;數字化教學;工程實踐

STEAM課程源于國外流行的STEM教育理念^[1]。因其將科技、工程與人文結合的設計理念更符合我國基礎教育“立德樹人”“全面發展”的指導思想，STEM課程在引入我國后很快便得到了教育工作者的普遍認同。近幾年來，國內對STEAM課程的研究和實踐取得了顯著進展，STEAM課程理論和課程設計中的一些深層次問題也逐漸受到關注。結合當前教育教學改革的重點領域來審視STEAM課程，其與學生核心素養發展之間的關系無疑是一個需要著重研究的問題。

一、我國STEAM課程的定位和現狀

當前，國內STEAM課程通常以綜合實踐活動課程、地方課程或校本選修課程等形式設置，雖與數學、物理、化學等國家規劃的學科課程并列，但通常其課程內容不能與國家規劃的學科重復設計。再加上STEAM課程中跨領域的知識和技能本身就極難構成一個融合的體系，這就使得STEAM課程內容通常存在著系統性較弱的問題。

學生在STEAM課程中所學的知識不夠系統，容易導致其在進階學習時因基礎不牢而產生學習障礙。從宏觀上看，學生所掌握的知識與能力不足以支撐其在某一專業方向上的長期發展^[2]。例如，常見的3D打印、編程、人工智能等課程主題，學生在STEAM課程中所學的知識內容與真正的3D工程設計、計算機軟件或信息科技的知識體系或知識技能儲備要求差距較大，因此他們所學設計、制造、編程等技能不能直接與專業技術或生產技能銜接。加之，中小學各學科課程近年來也在強調跨學科和融合理念。這就讓我們不得不重新審視STEAM課程的理論定位和實踐價值。

在相關的研究和教學實踐中，STEAM課程對學生核心素養發展的促進作用是其最顯著的教育價值。有學者認為，STEAM課程的終極目標在于橫跨多個專業領域，并在信息技術與真實場景的支持下，通過科學探究、工程實踐等方式整合性地發展學生的學科素養、信息素養及其他核心素養^[3]。當前，基礎教育課程整體上都在強調素養指向，并均以促進學生的核心素養發展為歸宿。因此，如果STEAM課程能夠給出一條不同于學科課程的核心素養發展路徑，就會具有相對清晰的定位與價值。這對于國內STEAM課程的長期發展而言是十分必要的。

二、STEAM課程中的核心素養分析

從理論角度來看，STEAM課程所培養的核心素養涉及三個方面：一是所跨學科各自的學科核心素養，二是STEAM課程自身獨有的核心素養，三是指向學生發展更上位的共性核心素養。其中，前兩者位于表層，而更基礎的則是共性核心素養。這與STEAM課程自身在跨學科、實踐性、綜合性等方面的特征密切相關。

（一）STEAM課程中的學科核心素養

STEAM課程最突出的特征無疑是跨學科?？茖W、數學、技術、藝術等課程已經具備了各自學科的核心素養，STEAM課程的主題和內容則會同時覆蓋到不同學科的核心素養。例如，在一個“基于3D打印技術的古代器具復原”項目中，從技術應用的角度看，學生的信息意識、技術意識、工程思維等素養獲得了發展;在造型研究和三維建模的過程中，學生的科學思維、數學建模、直觀想象、文化理解等素養貫穿其中;最終復原形成的作品體現了學生的創新設計、創意表達、物化能力等核心素養。這些學科核心素養在STEAM課程中會被應用或表現在不同于學科課程的情境、項目或問題中，因此素養指向更為明顯，對學生素養發展也能起到不同于學科課程的促進效果。

通常，STEAM課程所涉及的各學科核心素養與STEAM課程的主題和內容設計密切相關。不同主題和內容的STEAM課程在學科核心素養上會各有側重，且有較大差異。從已有的課程設計案例來看，數學學科的數學建模、直觀想象，物理、化學等自然科學領域學科的科學思維、科學探究、科學態度與責任，技術領域學科的信息意識、技術意識、工程思維、創新設計、物化能力，藝術領域學科的藝術感知、創意表達、文化理解等學科核心素養在STEAM課程中均有體現。當然，STEAM課程通常很難覆蓋到相關學科的所有核心素養，這可能是由于各學科的核心素養本身在跨學科表現時各有差異造成的。

（二）STEAM課程獨有的核心素養分析

STEAM課程作為獨立的課程形式，原則上也應該具有能夠體現自身課程理念的核心素養。目前，國內關于STEAM課程核心素養的研究較少，尚無定論。這恐怕主要是因為每個具體的STEAM課程所涉及的科學、技術、工程、人文、數學內容差異較大，很難進行分析和歸類。但從核心素養的意蘊來看，STEAM課程的核心素養仍可從課程公認的共性特征出發，梳理出對應的關鍵能力、必備品格和價值觀念^[4]。

經由對STEAM課程基本特征和相關案例的分析，筆者認為，除去具體課程內容的影響之外，我們可以在STEAM課程跨學科、學科融合和實踐性特征的基礎上歸納出對應的核心素養。在關鍵能力上，復雜信息的接收與分析能力、綜合性問題的解決能力是STEAM課程最典型的核心素養。這也是兩項明顯有別于其他學科課程核心素養的關鍵能力。在必備品格方面，STEAM課程中學生能夠突出地表現出一種融合意識，即學生主動地綜合運用各方面知識、技能的態度傾向。在價值觀念上，STEAM課程有助于塑造學生的馬克思主義實踐觀。我們都知道“實踐是檢驗真理的唯一標準”。這是馬克思主義認識論的一大特征，也是學生通過STEAM課程實踐能夠形成的重要價值觀念。雖然以杜威為代表的進步主義教育理念也強調通過實踐進行學習，但這種實踐更多是沒有價值取向的中立性實踐。馬克思主義實踐觀則具有更明確的價值取向^[5]。在STEAM課程中，學生需要將實踐與社會發展、國家富強、民族復興等重要價值觀結合起來，形成符合我國“立德樹人”教育理念的實踐認識。這也是國內STEAM課程強調將人文納入其中的原因所在，必將形成學生價值觀念培育上的獨特性。

（三）共性核心素養

與基礎教育階段所有課程一樣，STEAM課程最終也需要指向超越學科之上的共性素養。中國學生發展核心素養目前是國內較為公認的共性核心素養，其中的人文底蘊、科學精神、學會學習、責任擔當、實踐創新五方面素養在STEAM課程中都有所體現。例如，在以項目式學習為組織形式的STEAM課程中，學生會在小組活動中承擔各自角色相應的責任，并在課程學習中提升國家認同、社會責任等方面的意識和品格，發展責任擔當素養。又如，STEAM課程為學生提供了在復雜的跨學科情境中多途徑學習，特別是在實踐過程中學習的機會，學生的學會學習素養能夠得到完善和發展。在跨學科學習中，學生的人文底蘊不斷加深，科學精神得以提升，實踐創新能力也通過工程制造和作品創作獲得培養。總體而言，STEAM課程為學生的共性核心素養提供了新的發展途徑，值得進一步深入探索。

三、核心素養指向的STEAM課程設計策略

基于上述分析，我們就可以從核心素養指向的角度對STEAM課程的設計進行優化。具體來說，在STEAM課程整體規劃上，我們可以從綜合情境創設、工程實踐設計和信息技術融合三方面入手，使課程在內容、實施和評價上更好地體現出核心素養導向。

（一）體現學科綜合的情境創設

跨學科是STEAM課程最典型的特征之一。STEAM課程在學習任務或問題上的跨學科設計，能夠讓學生在更貼近真實的情境中綜合運用多個學科的知識、技能、方法來完成任務或解決問題，從而起到不同于單一學科課程的教學效果。在各學科的課程內容中，其實也不乏跨學科、貼近生活實際的教學情境設計。畢竟將學科邏輯與生活邏輯相結合，通過跨學科方式促進學生知識和能力的橫向貫通代表了當前課程改革理念的重要方向。而從實踐層面看，學科課程無論怎樣強調貼近生活或跨學科，都仍須立足于本學科，因此其真實情境或跨學科情境的設計必然會受到一定的限制。比如，物理學科中的生活情境和跨學科情境設計，總體上還是帶有“物理味兒”的。我們很難在學科課程中找到一個本學科特征并不明顯的教學情境案例。但在真實世界中，不能根據學科特征明顯歸類為某一學科的綜合性問題卻十分常見。這類問題對應的教學情境往往更能體現生活邏輯，對學生知識能力的要求也更為綜合，并且有著不同于學科課程的核心素養指向性。

STEAM課程中的情境創設，可以更多地體現學科綜合性和真實生活情境。學生在這種相對復雜的學習情境中，獲取、分析、整合信息的綜合認知，面對復雜情況的問題解決等關鍵能力都可以獲得提升^[6]。在跨學科視角下，課程對學生創新精神、文化認知等方面的核心素養，也能起到獨特的促進作用^[7]。在內容主題上，STEAM課程不妨嘗試文理融合，如將科學、數學、信息技術等知識或方法應用于各類藝術問題場景^[8]，或者以人文視角去分析解讀科技工程的社會影響等，最終目的是使STEAM課程更為立體地發展學生的各項核心素養，成為促成學生全面發展的實踐支點^[9]。

（二）工程實踐的學習設計

工程實踐在基礎教育中的應用起源于美國，《K-12科學教育框架》將“實踐的科學”與“探究的科學”并列，并將工程作為主要的實踐模式^[10]。目前，工程實踐既是國內STEAM課程所強調的重要學習途徑，也是實現課程內容跨學科融合的有效策略。在課程教學實例中，將科學、技術、數學、人文等跨學科內容整合進一個實踐性的工程項目，已是STEAM課程常見的設計思路。

學生在工程實踐的過程中，通過工程規劃、理論設計、創作實踐、試用驗證等環節，能發展直觀想象、工程思維、創意表達、物化能力、科學態度與責任等多種素養。尤其是勞動意識、問題解決、技術運用等素養指標，它們在STEAM課程的工程實踐中能夠得到較好的體現^[11]。STEAM課程中的工程實踐不同于一般意義上的勞動教育，學生不只是動手做，還要將各種高階思維、復雜技術深度融入其中，并表現出一定的創造能力^[12]。

因此，從發展學生核心素養的角度看，STEAM課程的工程實踐在內容設計上可以更為大膽和開放。這得益于STEAM課程中的工程有更強的包容性。STEAM課程中的工程設計可以從個人實踐和小組實踐，轉向更明確分工的團隊實踐，其工程規模和任務周期受規定課時的制約也比較小。有些STEAM課程案例中的一個工程項目往往涉及多個專業領域，由一個十幾人甚至更多人的團隊，歷經一個月至一學期逐步完成。這樣的課程設計，無疑會對學生各方面核心素養的發展起到更有力的促進作用。畢竟這樣的工程實踐不僅更貼近實際，還為學生提供了在其他課程中難以經歷的學習過程。

（三）信息技術支撐的STEAM課程優化

STEAM課程中還可以通過信息技術方式促進學生核心素養的發展。面向核心素養提升的信息技術應用方式大致有兩類：一類是在STEAM課程中的技術部分以現代信息技術為主體，并支持工程實踐或人文探索，用以提升學生的信息意識等核心素養;另一類是運用數字媒體教學資源、工具、教學系統等輔助課程實施，優化教學活動中的素養培養，并運用信息技術手段實施素養評價，不斷反饋和優化課程設計。

在STEAM課程中讓學生應用現代信息技術進行工程實踐、科學探究，對學生的信息意識、技術藝術、實踐創新等核心素養會起到很好的促進作用。目前，國內的STEAM課程案例中，以計算機為代表的信息技術應用相當廣泛。由于信息技術與社會生活、科學研究等領域早已深度融合，在STEAM課程中選用信息技術作為技術部分（即T的部分）會更加貼近真實生活。在一些案例中，STEAM課程中甚至還可以融入自動控制、數字制造、人工智能等更為前沿的技術，從而更加有利于開闊學生視野，豐富學生的實踐經驗。

信息化資源、工具、平臺還可以立體化地支持STEAM課程的實施。這包括利用媒體技術創設跨學科的學習情境，采用數字化工具輔助工程設計、模型構建，基于信息化教學系統或平臺實現課上與課下的銜接、提供學習交流環境、展示探究過程或創作成果等。在基于技術的核心素養評價方面，目前國內涌現出通過大數據、云計算、人工智能等技術促進素養評價的相關探索。部分評價工具已經可以用于評價學生的綜合素質和藝術素養等，而這些是傳統意義上難以評價的課程目標^[13]。總體來看，與各類信息技術的不斷深度融合是STEAM課程未來發展的重要方向。

注：本文系人民教育出版社課程教材研究所立項課題“面向核心素養的STEAM課程結構與應用研究”（KC2016-064）的研究成果。

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（作者吳慧云系人民教育出版社課程教材研究所體育與健康課程教材研究開發中心主任、副編審;沙沙、賈楠系人教數字教育研究院研究員）

責任編輯：牟艷娜