設(shè)計STEAM課程 促進學生探究

◇常秀麗（遼寧：建昌縣教師進修學校）

一、設(shè)計教師提供的教學路徑與STEAM 概念模型

在過去的二十年里，美國呼吁對STEM 教育采用“新方法”。這些呼吁的核心是轉(zhuǎn)變教學方法，教育者正在將課堂教學目標從我們需要知道的內(nèi)容轉(zhuǎn)向如何在探究過程中支持學習者。同時，教育工作者正將教學模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生可以協(xié)作參與探究、制造和創(chuàng)新技能的過程，如STEAM 教育。現(xiàn)有的STEAM 教育研究主要集中在STEAM 的概念化、STEAM 跨學科性質(zhì)的理解、它可以吸引學生探究學習的方式，以及人文、技術(shù)與其他學科的融合。關(guān)于STEAM 教學對學生影響的研究較少。STEAM 代表科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）、數(shù)學（Mathematics）。STEAM 教育就是集科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學于一體的綜合教育。STEAM 教育支持學生以學科整合的方式認識世界，以綜合創(chuàng)新的形式改造世界，培養(yǎng)學生解決問題的創(chuàng)新能力。STEAM 教育具備新的核心特征：跨學科、體驗性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計性、藝術(shù)性。很少有研究考察教師在設(shè)計和實施STEAM 課程中所起的作用。然而，課程改革最終由教師實施，如果教師缺乏實施改革的知識、信心和支持，那么改革就很難發(fā)生。本研究的目的是了解小學教師如何設(shè)計和實施STAEM 教學實踐，以此支持STEAM 課程。

（一）教學實踐的設(shè)計和實施

人們普遍認為，當教師被排除在設(shè)計過程之外時，課程不能得到有效實施或根本沒有實施。但是，設(shè)計課程需要特定的專業(yè)知識，需要參與設(shè)計過程和開發(fā)課程所需的知識和技能。教師需要的知識是多方面的，涉及課程設(shè)計專業(yè)知識、學科知識、教學內(nèi)容知識和課程一致性專業(yè)知識，具有創(chuàng)意生成技能、材料選擇技能、系統(tǒng)課程設(shè)計技能和實施管理技能等。研究人員發(fā)現(xiàn)，在擺脫過去課程開發(fā)方式的過程中，對教師的支持至關(guān)重要。他們呼吁跟蹤教學實踐的設(shè)計和實施，對改革進行更多研究。

（二）學科整合與課堂環(huán)境

STEAM 概念模型，第一維度是學科整合,是教師通過基于問題的單元連接多個學科或內(nèi)容領(lǐng)域的方式。這個維度的屬性可以定義為多個內(nèi)容領(lǐng)域相互關(guān)聯(lián)的思想。第二個維度是課堂環(huán)境，考察教師構(gòu)建課堂環(huán)境來促進解決問題。這個維度包括基于問題的方法、真實的任務、解決問題的多種方法、學生選擇、技術(shù)集成和教師引導。第三個維度是解決問題的能力，涉及教師通過各種教學活動支持學生認知、互動和創(chuàng)新技能發(fā)展的方式。該概念模型讓教師定期為學生提供機會，讓他們在不同的環(huán)境中練習這些技能，同時鼓勵學生探索多種途徑來解決問題，這提供了激發(fā)創(chuàng)新技能的有利條件。該模型幫助教師設(shè)計解決問題的任務和課堂環(huán)境，指導需要同伴支持和協(xié)作的學生學習。提供了STEAM 場景以及課堂環(huán)境、學科整合和問題解決技能的學習環(huán)境。

二、教師如何設(shè)計和實施STEAM學習環(huán)境

為了了解教師如何設(shè)計和實施這一新課程，我們使用基于STEAM 觀察量規(guī)的方案進行了一項定性研究，并回答以下研究問題：教師如何設(shè)計和實施STEAM 學習環(huán)境？教師在計劃期間，在其年級范圍內(nèi)的教學團隊中工作，同時制訂STEAM 單元計劃。教學團隊由每個年級4～5 名教師組成。所有年級的團隊一起設(shè)計了這些單元。數(shù)據(jù)來源是單元計劃、反思、課堂觀察和實地記錄。

（一）新課程的設(shè)計和實施過程

在秋季和春季學期，他們設(shè)計一個基于問題的單元很有優(yōu)勢。科學教學團隊能夠設(shè)計一個單元，基于一個問題為學生提供探究機會（如何在春季做出健康的選擇，以及如何在秋季幫助受傷的動物）。本質(zhì)上，設(shè)計的課程包括以問題為基礎(chǔ)的、真正設(shè)計的任務，結(jié)合了學生的選擇和多個學科。在他們實施這些單元時，我們觀察到，從教師教學向引導學習的轉(zhuǎn)變是課堂上推廣STEAM 的最大障礙。春季單元以教師主導的在大自然中漫步開始，鼓勵學生提問，并提供一個促進探究的平臺。盡管如此，在他們的學生教室里設(shè)計和實施的STEAM 課程，主要側(cè)重于與解決問題無關(guān)的數(shù)學和制作技能。

一年級秋季和春季單元計劃都包含學生需要解決的相關(guān)問題。秋季，學生研究一個與“樹葉變黃了”有關(guān)的話題：春天樹葉是綠色的，到了秋天，樹葉為什么會變黃？教師還制作了一本好看的書簽，引導學生學習為什么“樹葉變黃”，讓學生到校園里去親自觀察其他的樹葉是怎樣變黃的。秋季和春季都有學科整合。

三年級設(shè)計的課程包括一個單元，其中包括以學生為主導的探究、參與多學科、地圖創(chuàng)作的選擇以及通過使用Adobe Spark 的創(chuàng)新技能。秋季單元范圍更廣，這個廣泛的問題導致學生對這些任務如何與生活聯(lián)系起來感到困惑。春季期間，圍繞極端天氣的問題場景，給在調(diào)查中探究、學科整合和高水平的學生直接提供了學習的機會。重點是觀察、探究等創(chuàng)新技能，由教師指導活動。例如，三年級第四單元“地球上的水資源”，通過大量的圖片、視頻播放，引發(fā)學生思維、激發(fā)探究欲望。教師利用白板的注解、編輯功能，實現(xiàn)對難點的突破。

學生參與了與他們探究相關(guān)的各種調(diào)查，嘗試以不同方式解決問題、進行探究。然而，在春季，對一個解決當?shù)厮|(zhì)問題的探究，學生的興趣不大，在實施過程中產(chǎn)生了挑戰(zhàn)。在春季觀察和觀察后的匯報中，我們注意到，教師很難創(chuàng)建與問題相關(guān)的真實任務。五年級能夠?qū)oogle Docs 整合為頭腦風暴工具，教師注意到這支持了學生的探究。學生能夠在線集思廣益，并根據(jù)感興趣的領(lǐng)域（食物、空間、實用程序等）進行分組。五年級能夠在秋季真正實現(xiàn)學科整合，但是，在春季設(shè)計的課程不允許學科整合。雖然該主題可以包含學科整合，但這在實施中并不存在。這表明了問題場景設(shè)計和支持學生感興趣的真實學習的教學方法的重要性。

（二）真實的評估為學生選擇提供機會

教師設(shè)計單元使STEAM 具有相關(guān)性的方式因所教的學生而異。為了更好地支持教師，未來的發(fā)展目標是我們與教師一起考慮如何引入STEAM 問題。對于STEAM 教育，在規(guī)劃過程的設(shè)計階段，有必要為教師提供建模和支持，以幫助學生理解相關(guān)性。這可能包括調(diào)查學生、評估對社區(qū)問題反應的全班討論。確定問題情境是否與學生的生活相關(guān)，可以確保教師發(fā)現(xiàn)有趣、相關(guān)，甚至更具體的問題，從而讓學生看到與情境相關(guān)的任務、問題的真實性。在整個研究過程中，我們注意到，如果教師計劃讓學生參與創(chuàng)新技能并融入多個學科，那么他們就會更容易真實評估學生的能力。創(chuàng)新技能的使用促進了學科整合（涉及工程、科學、數(shù)學和人文），模擬了試圖解決這類問題時實際發(fā)生的情況。真實的評估與要解決問題一致的方式設(shè)計時，通常會通過選擇激發(fā)學生的興趣，因為有多種方法可以解決問題。

三、結(jié)語

這項研究證明了教師使用基于問題的單元促進學生探究的方式設(shè)計STEAM 課程的重要性。數(shù)據(jù)表明，這對于制定學科整合、教師引導和真實任務至關(guān)重要。然而，有時設(shè)計和制定的課程之間不匹配。這種不匹配表明需要支持教師針對他們課程的特定策略，以解決學科整合、教師引導和真實任務。此外，雖然該數(shù)據(jù)僅代表一所學校，但顯然需要針對年級水平的實施模型。對小學課堂的支持是廣泛而多樣的，應該反映這些課堂所代表的獨特性和發(fā)展階段。

STEAM 教育在美國的迅速發(fā)展，引起了各國對STEAM 教育的重視，我國在STEAM 教育方面的重視程度也在逐漸加強。STEAM 教育強調(diào)跨學科的整合教育，小學科學課與此理念的契合度非常高，所以二者之間的相互融合成為國內(nèi)學者探索小學科學課的趨勢。這必定會對學生的問題解決思維、工程設(shè)計思維、創(chuàng)新能力等產(chǎn)生重要影響。