協同理論視域下中小學STEAM課程體系的建構及實施

摘 要 STEAM課程作為一種融合科學（S）、技術（T）、工程（E）、藝術（A）和數學（M）多學科領域的跨學科教育活動，是近年來發展迅速且被西方國家普遍認可的創新型課程改革模式。在教育強國建設及基礎教育高質量發展的時代背景下，探索中小學STEAM教育顯得尤其重要。從中小學STEAM課程體系建構及實施兩個方面出發，深入分析協同理論在STEAM教育中的適用性，進一步明晰STEAM課程的基本性質、核心理念，探索STEAM課程體系建構框架及在協同理論指導下的課程實施方略，旨在用STEAM課程理念打破學科壁壘，推進教育變革，將不同學科進行整合，以探索真實世界的問題及潛在解決方案。

關 鍵 詞 協同理論；STEAM課程；教育高質量發展

引用格式 曾亞瓊，賈偉.協同理論視域下中小學STEAM課程體系的建構及實施[J].教學與管理，2024（30）：75-80.

新時代教育高質量發展的趨勢迫切要求加強STEAM教育。美國格雷特·亞克門教授及其團隊在STEM教育的基礎上提出STEAM教育（科學、技術、工程、藝術和數學），構建了STEAM教育框架，設計了STEAM教學過程卡，并開展STEAM教育的培訓認證。STEAM教育以跨學科的理念將不同類科目整合，為現代社會的發展提供優秀的人力資源支持[1] 。由于STEAM教育符合我國對實踐型、創新型人才培養的緊迫需要，2015年教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中提出，“探索STEAM教育、創客教育等新教育模式”，展開了對STEAM教育及其課程實踐的本土化探索[2] 。2016年6月教育部印發的《教育信息化“十三五”規劃》中明確指出：要推進信息技術在教學中的應用，有條件的地區應該努力探索信息技術在“眾創空間”、STEAM教育、創客教育等新型教育模式中的應用[3] 。2017年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯合印發的《關于深化教育體制機制改革的意見》強調要“注重培養支撐終身發展、適應時代要求的關鍵能力”。2023年，教育部等十八部門發布《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，健全課程教材體系，完善科學教育標準。適應科技發展和產業變革需要，加強中小學科學及相關學科（物理、化學、生物、地理、信息科技/信息技術、通用技術等）課程標準及教材修訂完善工作，凸顯學生核心素養培養，強化年級學段有機銜接，統籌規劃科學教育與工程教育，體現實踐性、綜合性[4] 。2023年11月，在法國巴黎舉行的聯合國教科文組織第42屆大會通過決議，在我國上海設立“教科文組織國際STEM教育研究所”，這是教科文組織的一類中心首次落戶我國，其重要意義不言而喻[5] ，也勢必在我國創新教育領域掀起研究實踐的熱潮。

在教育強國建設及基礎教育高質量發展的時代背景下，為培養勇擔民族復興大任的時代新人，深入探索中小學STEAM教育顯得尤為重要。中小學STEAM課程作為一種融合科學、技術、工程、藝術和數學的跨學科教育活動，是近年來發展迅速的一種新型的課程改革模式。STEAM教育以STEAM課程體系的建構與實施為核心，以“多學科協同育人”為策略，由多學科教師協同并進，在課程設計、開發、實施、評價的各個階段，寓教于樂的將多個學科的項目與活動相結合，既立足學科、基于學科，又打破學科、統整學科，kXWKmpqB5SE6S9Qa/mJBcQ==發揮多學科育人功能，促進兒童的全面發展與整體建構[6] 。STEAM教育是被世界公認的信息時代培育創新型人才的重要舉措[7] 。STEAM課程旨在打破學科壁壘，體現綜合運用各學科知識共同解決真實問題的跨學科學習思維、高階思維和創新思維的教育理念，適應了我國人才培養的新需求，有助于消除學生孤立地看待各門學科知識的現象，形成完整的世界觀；有助于學生探尋各門學科知識之間的內在聯系，以發現新的知識；有助于培養學生廣闊的認知視野，提升學生的知識整合能力，為培養具有創新意識和創新能力的創新型人才打下堅實的基礎[8] 。

雖然STEAM課程研究近年來成果頗豐，也得到了廣大學者的普遍認可，但普遍缺乏面向全體學生的基礎性STEAM課程體系架構，學校現有的STEAM課程較多呈現出零散的各自為政狀態，許多STEAM課程開發缺乏層次性和系統性，而國外引進的STEAM課程也存在不能進行本土化有效實施等問題。因此，本文將基于協同理論的觀點，從STEAM課程的內涵特征、課程構建原則、課程實施方法和實施路徑進行探析。

一、協同理論的內涵及其理論適用性

STEAM教育強調跨學科整合，注重學生創新能力的培養，而協同理論的核心思想是系統各要素之間的相互協作產生整體效應，實現整體目標。因此，協同理論可以為STEAM教育提供理論支持和實踐指導。

1.協同理論的基本內涵

協同理論由西德斯圖加特大學的赫爾曼·哈肯教授提出，是20世紀70年代以來在多學科研究基礎上逐漸形成和發展起來的[9] 。協同理論是透析事物自組織規律的行為科學，它從演變的角度來探究人類社會系統和外界信息、物質之間的相互聯系[10] 。協同理論強調系統的各個要素和子系統之間整體上能夠呈現出一個有序化的結構，事物自主協同、自發生成不同類型的有序結構。協同理論的基本內涵體現在以下三個方面。

（1）協同理論的伺服原理

伺服原理的核心思想是將系統的控制任務分解為多個子任務，每個伺服機構負責完成其中的一部分。這種分散式的控制結構使得系統具有更高的可靠性和可擴展性。通過子任務系統的協同工作，各個伺服機構共同完成對系統的控制，實現更精確、更穩定的控制效果。在協同實踐過程中，成員之間的相互作用和反饋可以產生一種伺服機制，從而實現任務的協同完成[11] 。這種伺服機制類似于控制系統中的反饋控制，能夠及時調整和糾正協同過程中的誤差和偏差，從而使得任務完成更加準確和高效。在教育領域中，協同理論伺服原理可以應用于分層行政協同模式、分層教學協同模式、合作學習模式、虛擬仿真實驗教學模式等等，通過這些應用可以有效地提高教學效果，培養學生的協作精神和創新能力。

（2）協同理論的協同效應

協同效應是組織或集體中的成員通過合作或協作而產生的一種正向的互動關系，使得整體效果超過單個成員所能達到的效果。協同效應可分外部和內部兩種情況。外部協同是一個集群由于相互協作、共享特定資源，將比作為一個單獨運作的個體取得更高的能力。內部協同則是不同環節、不同階段、不同方面共同利用同一資源而產生的整體效應。協同效應的實現與成員之間的互動關系密切相關，需要通過信息共享、資源互補、經驗交流等方式進行合作。在教育生態系統中，各個子系統之間內在聯系構成協同效應，整個系統整體產生的效應大于子系統獨立運行累計總和。在一個區域開放的教育大系統內，不僅存在各個子系統獨立學校的獨立運動，同時也存在子系統各學校之間的關聯運動，在一定條件下，關聯運動作用會逐漸凸顯，進而產生協同效應[12] 。

（3）協同理論的自組織原理

自組織原理是協同理論的重要支撐，它揭示了復雜系統內在的演化進程。自組織原理認為，在一定的外部能量流、信息流和物質流輸入的條件下，系統會通過大量子系統之間的協同作用，形成新的有序結構[13] ，這種協同作用是系統有序結構形成的內驅力。自組織的提出是相對于他組織而言，從意義上理解，自組織指向于組織自我規則的自主產生與發展，其內部的結構是有序且自主形成，指向子系統從無序到有序的變化，且各個子系統相互影響[14] 。在一個自組織系統中，正負反饋兩種形式形成對個體內部的互動循環，也使得個體間與組織結構的關系趨于穩定和自適應。協同理論的自組織原理能夠用來解釋系統中行為和組織結構發生互動與交換現象，使得發生過程更加明晰化。

2.協同理論與STEAM教育的契合性

（1）協同理論與STEAM教育理念具有高度的穩合性

協同理論主要研究遠離平衡態的開放系統在與外界有物質或能量交換的情況下，如何通過內部協同作用，自發地出現時間、空間和功能上的有序結構。協同理論認為，不同系統之間存在著相互影響和相互作用的關系，通過協同作用可以實現系統整體優化和各子系統間的協同放大效應[15] 。STEAM理念注重實踐性和問題解決，強調知識跨界、場景多元、問題生成、批判建構和創新驅動等方面。協同理論和STEAM理念都注重不同學科領域間的交叉融合和協同作用，也都強調系統的整體優化和各子系統間的協同效應。同時，協同理論的觀點和STEAM教育的理念高度穩合，協同理論強調學習者在與他人協作中學習知識和技能的重要性，認為學習者可以通過與他人互動，例如深度的對話、分享觀點、討論實踐和想法、分析問題和模式，來改善彼此的思維方式，從而掌握知識和技巧，這對有效實施STEAM教育具有啟發價值。

（2）協同理論對STEAM教育具有廣泛的適宜性

協同理論認為協同現象普遍存在于各類系統之中，這些系統并非是相似或者相同的，而是由完全不同性質的不同類別的子系統構成。中小學STEAM課程體系不僅包括宏觀層面的區域整體建構，而且需要將微觀層面的學校課程建設納入課程體系之中，具有高度的復雜性、層次性特點，協同理論對此具有適宜性。復雜性主要體現在：STEAM課程體系建設需要不同主體的參與，既包括學校場域中的教師、學生等，還包括教育生態系統中的教研員、社會人士及家長等，但是不同主體對于課程建設的理解不同；課程體系具有多層次結構，不同層次結構所代表的目標指向有所差別。當然，課程體系建構中各要素之間相互聯系、相互影響、相互作用，能夠在自身要素基礎上形成與環境之間的良性互動，從而發生對于區域環境變化的適應與完善，促進課程體系建構的科學性和動態性。

（3）協同理論對STEAM教育具有重要的支持性

協同理論作為一種以建立多方關系為主要特點的理論，對STEAM教育有重要支撐性。該理論不僅能夠幫助學生從多角度思考問題，zWrkmMGor1JA8B89eGs2expEuBLhXEa4z1+ixyAPujA=還能夠發展學生的創新能力，培養他們在學習中生成更好的思維模式，可以有效地提升學生的學習效率。在STEAM教育中，協同理論還可以幫助學生更好地理解和運用科學和技術，提高他們的創新能力和團隊協作能力。教師可以利用協同理論組建一個組織龐大、分工明確的學習小組，以激發學生的創新能力和技術運用能力，通過建構小組成員間的合作互動機制來推動多學科學習目標的達成。此外，教師也可以利用協同理論的協同效應，促進師生之間、生生之間、人機之間的協作互助，指導學生提高團隊的協作攻關能力，進而促進創造性學習目標的達成。

二、中小學STEAM課程體系框架的建構

建構中小學STEAM課程體系是實施STEAM教育的關鍵，不僅需要理清STEAM的課程性質、課程理念等核心議題；還要確保STEAM課程體系內部邏輯的一致性，實現與相關學科的整合性與協同性，充分體現課程的層次性和階梯性，直指學生創新意識、創新能力和問題解決能力的培養提升。

根據協同理論與區域中小學STEAM課程體系建構的契合分析，提出了如圖1所示的框架，將協同建構的過程分為“形成”“實現”和“結果”三個階段，三個階段相互聯系、相互影響、相互作用，各自發揮功能模塊作用，通過在協同理論的“化學”反應下，形成整體的協同效應。

1.中小學STEAM課程的基本性質

STEAM課程是科學類、技術類、工程類、藝術類和數學學科的后置課程，具有明顯的體驗性和情境性、綜合性和動態性、實證性和回歸性的特征。STEAM課程要求學生能夠通過研究模式讓他們的學習更加邏輯化和具有實踐性，從而體現出STEAM課程系統性的特點。同時STEAM課程內容要求培養學生良好的科學素養，又要有熟練的技能實踐，從而提高學生在這些學科領域中的學習能力，使學生能夠在實踐自己所學知識的同時，更加全面地掌握科學理論。中小學STEAM課程體系建構也以協同理論為基底，形成對體系建構的作用力，促進體系的完成與實現。

2.中小學STEAM課程建構的基本理念

（1）以課程建設為平臺的課程整合理念

課程整合是在課程分科教學遭遇困境之時所需要探索改革的重點。它是指改變現有的課程內容和結構，對課程結構、內容、資源、實施等各個方面進行的統整變革。以學科整合方式改造課程，能夠更進一步拓展課程整合的空間和場域維度，使得課程理論者與課程實踐者之間形成互通有無的系統梳理。課程整合要求在課程與教學中不再關注某個特定學科或學科界限，而是跨越學科界限，形成對知識體系的綜合應用[16] 。

（2）以項目建構為通道的探究學習理念

項目式學習方法與STEAM教育開展具有緊密聯系，原因在于項目式學習能夠為STEAM課程教學的有效推進提供具體且明確的問題解決方案。項目式學習作為一種培養學生核心素養的有效方式[17] ，是一種在STEAM課堂中流行的教學方法，具有問題性、合作性、探究性、真實性以及評價的過程性和結果性五個特征[18] 。項目式學習讓學生以項目為核心開展真實學習任務，著重要求在綜合各類學科知識以及合作學習的條件下，設計并實施一連串的探究活動，并將探究成果進行表達和交流。

（3）以多元協同為框架的教育生態理念

中小學STEAM課程體系的建構，無論是從過程還是從結果上而言，都體現出體系建構的整體性和系統性。以教育生態學的理念為課程體系建構的指導，就是將課程體系建構涉及的相關要素置于彼此聯系中，以及與維持并受它們影響的更廣泛的社會之間的聯系中來加以審視。這個聯系中不僅包括一般意義上的教育教學環境構造，也包括教育系統內個體的生理和心理等內在的環境因素。

3.中小學STEAM課程體系框架建構流程

（1）三層進階的課程設計思路

中小學STEAM課程體系設置要充分體現針對不同群體的適宜性，體現區分度，因此課程建構既要考慮學生的年齡特征和知識儲備，又要考慮面向全體學生，還要照顧學生的個性發展。小學低段學生以體驗性課程為主，小學中高段學生以實踐性課程為主，初高中學習則以知識運用的驗證性和創新性課程為主。基于此，中小學STEAM課程設計包含了三個層次：一是面向全體、易于開展的基礎普及課程，二是針對興趣、鏈接比賽的個性提高課程，三是凸顯創新、培養人才的志趣養育課程。

（2）立足本土的課程標準設置

STEAM課程的衡量標準包含學科關聯度、跨學科性、可操作性、系統性、科學技術賦能、優秀傳統文化。雖然STEAM教育的方式是全球性的，但我國教育者有義務讓學生通過STEAM學習來解決自己的問題，了解祖國璀璨的傳統文化，增強國家認同和民族自信，這也是STEAM本土化的根本所在。因此，STEAM課程標準設置以其課程性質定位為依據，通過鏈接現實生活的真實問題，以項目式學習為主要形式，積極調動創新思維和高階思維，開展深度學習和實踐創新活動，培養學生創新思維能力、創造能力、團隊協作能力和運用知識解決實際問題的能力，豐富學生的實踐體驗、價值體驗、合作體驗和情緒情感體驗，提高學生的核心素養。

（3）三維共育的課程體系架構

新階段的STEAM課程體系應包括以下三個方面（如圖2）：一是面向全體的基礎普及課程，其項目與《義務教育小學科學課程標準k4Nkm4wa7POLRqtC2qMobkbWO4tA5Xjp11f5h8y1Fas=（2017年版）》進行對標，將課程設置為六個相對獨立的單元項目。從物質科學領域、生命科學領域、技術與工程領域、藝術與傳統文化等設置STEAM課程。二是針對個性提高的拓展課程，面向科技創新項目開設，讓學生在探索中去發現，在實踐中解決問題。三是指向志趣養育的特色課程，有條件的學校針對國際國內比賽項目開設有助于基礎教育拔尖創新人才培育的課程。

（4）主題資源的課程內容建構

根據STEAM教育理念，其內容要充分整合現有國家課程，對標學科核心素養內涵，構建STEAM課程資源中心，因地制宜重構、研發針對分科課程的本土化STEAM課程資源。為了充分體現STEAM課程的真實性、趣味性、體驗性和融合性，從小學到中學STEAM課程內容設置了11個板塊（如圖3）。其中小學設計了五個主題內容：保護好奇心的探索發現主題，體現動手操作能力的能工巧匠主題，體現發明創新的機械世界主題，體現數字信息素養的信息時代主題，體現綠色生活的節能環保主題；中學設計了六個主題的內容：體現智能制造工匠精神的能工巧匠主題，體現低碳生活的智慧環保主題，體現傳染病日常防護的疫情防控主題，體現技術運用的智能編程主題，體現AI人工智能的萬能機器人主題，體現創新實踐的放飛夢想主題。

三、中小學STEAM課程實施方略

中小學STEAM課程的有效實施是教育生態的系統性工程，需要政府、教育行政部門、學校、教研科研機構、平臺空間和教師培訓等形成合力，以此實現多元主體、多維路徑、多重資源及多種平臺的系統性協同，達成STEAM課程實施效益最大化。

1.行政、學校、教研科研協同，保障STEAM課程的實施

首先，行政支持是STEAM課程有效實施的關鍵。從政府行政層面、教育行政層面、學校行政層面等不同層級為STEAM課程實施提供政策支持和資金投入，以確保STEAM課程所需的資源和設施得到充分保障，并對課程實施進行頂層設計、整體規劃，形成自上而下的區域STEAM課程實施意見，打通STEAM課程實施的政策通道。其次，學校落地執行是STEAM課程實施的重要環節。學校從整體出發推進STEAM課程在學校的落地，需要學校為STEAM教育提供必要的場地、設備和人員支持，必要時學校還需與校外機構和企業合作，爭取更多的資源支持。最后，區域教研科研協同與學校形成聯動是STEAM課程實施的重要抓手。構建區校聯動、校校聯動教研科研格局，有利于形成STEAM教育區域協同自組織效應，促使教研人員和教師不斷開發STEAM課程，不斷優化課程內容和教學方式，提高教師的專業素養和教學能力。

2.任務、示范、考評激勵協同，促進STEAM課程的實施

首先，任務驅動是促進STEAM課程實施的重要引擎。要完善教科書跨學科內容學科來源的分布，調整跨學科內容的融合模式，強化教師的STEAM教育理念，提升學生的跨學科素養[19] 。在教學中，教師以真實的問題或項目為基礎，為學生設計具有實際意義和挑戰性的任務，激發學生好奇心，讓學生通過自主學習、合作學習和探究學習等方式，運用科學、技術、工程、藝術和數學等多學科領域知識解決問題。其次，示范引領是促進STEAM課程實施的重要助力。示范引領包括教學情景設置的示范、問題解決方案設計的示范、教學方式的示范、學生作品或成果評價的示范，讓STEAM教師通過示范獲得專業成長，讓學生在學習中能深刻體驗到參與感、價值感和成就感。最后，考評激勵是促進STEAM課程實施的重要抓手。在把握STEAM教育理念的基礎上，應明確STEAM教育評價的要求包括凸顯真實性評價、突出創新型成果、側重過程的評價[20] 。結合我國STEAM教育的實際情況，在STEAM課程實施中，建立科學的考評體系，創設良好的“全納型”學習氛圍，組建合適的學習小組和團隊，為每一個學生個體提供適宜的挑戰機會，激活學生的興趣和博弈熱情，給予學生肯定和鼓勵，可以有效提高他們的團隊協作能力和競爭意識，促使學生迸發出創新思維、高階思維和解決問題的能力，同時也可以讓他們在挑戰中獲得成就感和自信心，減輕學生的學習壓力和焦慮情緒[21] ，提高學生個體及團隊整體的學習效果。

3.平臺、空間、隊伍培訓協同，助推STEAM課程的實施

首先，利用技術平臺為STEAM教育實施提供工具和資源，是構建STEAM教育教學設計共同體和數字化的多元實施體系的重要著力點。在STEAM課程實施中，可以建立在線學習平臺，提供豐富的STEAM教育資源和工具，如3D打印、編程軟件、科學實驗器材等，以便教師和學生使用。同時，通過在線平臺教師可以分享教學經驗、學生可以展示自己的作品和成果，從而形成一個良好的學習社區。其次，打造專門教育空間為STEAM課程實施提供適宜的場域。STEAM教育空間應該具備各種功能區，如科學實驗區、工程技術區、藝術創作區、數學思維區等，并根據學生的年齡和興趣進行差異化設計。同時，這個空間應該是一個開放和互動的地方，鼓勵學生在空間內進行探究、合作和創造。最后，建設優秀的教師隊伍為STEAM課程的實施提供保障。教師隊伍的專業能力直接影響STEAM教育的質量，需要對教師進行STEAM教育理念和教學方式方法的培訓，讓STEAM教師遵循創新教育理念熟練掌握各種現代教育技術如數字設備、軟件應用等，提升教師學科整合能力和跨學科教學的能力。

4.培訓、項目、競賽協同，引領STEAM課程的實施

首先，培訓為STEAM課程實施掃清障礙。STEAM課程的實施需要提供系統化的STEAM培訓，讓教師深刻理解STEAM教育的本質內涵、教學目標、教學內容、應用前景，培訓內容應涵蓋科學、技術、工程、藝術和數學等多個領域，幫助教師打破學科界限，建立跨學科的知識體系，形成跨學科融合的教學模式。其次，項目為STEAM課程實施提供支持。STEAM課程的實施，需要設計具有實際意義的與真實生活關聯度高的STEAM項目，學校可以與企業或社會組織合作，為學生提供實踐機會和資源支持，引導學生運用多學科領域知識，充分發揮創新思維和團隊合作精神，協同解決實際問題。最后，競賽為STEAM課程實施提供賽道。組織學生參加國際、國內、校內的STEAM科創類競賽，可以有效激發學生的創造力和競爭力，同時培養學生對STEAM課程的興趣。競賽可以涉及多個領域，如科學實驗、技術創新、藝術設計和工程制造等。通過競賽，學生可以展示自己的成果和才能，同時也可以與其他學生交流學習。通過培訓、項目和競賽的協同，可以更有效地引領STEAM課程的實施。學校應積極探索和實踐，為學生提供更好的STEAM教育生態環境。

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[作者：曾亞瓊（1968-），女，重慶人，重慶市渝北區教師進修學院，正高級教師，博士；賈偉（1988-），男，河南商丘人，重慶市教育科學研究院，助理研究員，北京師范大學教育學部，博士生。]

【責任編輯 郭振玲】