PBL教学模式下STEAM课程教学策略的研究

吕世奇

（首都师范大学 教育技术系，北京 100089）

PBL教学模式下STEAM课程教学策略的研究

吕世奇

（首都师范大学 教育技术系，北京 100089）

近两年，STEAM课程在中国逐步发展，因其跨学科的特性而受到我国教育界的广泛关注，它包含运用了科学、技术、工程、艺术、数学等几门学科的学科能力、学科素养，培养学生多方面能力，提升学生的学习兴趣，促进学生多方面的发展。因STEAM课程广泛流行，很多中小学开设了相关STEAM课程，教师对其教学策略的研究逐步实施，以问题为导向的教学模式(PBL教学模式)也在主导着STEAM课程的教学，文章针对PBL教学模式下STEAM课程教学策略进行研究分析。

PBL；STEAM课程；教学策略

一、PBL教学模式下STEAM课程概述

以问题为导向的教学方法（Problem-Based Learning，PBL），是基于现实世界的以学生为中心的教育方式，最早起源于医学教育中，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。PBL强调以问题解决为中心，多种学习途径相整合，这与STEAM课程教学有很大的相似之处，STEAM课程是多学科融合的课程，包括科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）等学科，强调跨学科特性并且重点培养学生解决问题的能力，STEAM课程的引入大多是以问题的提出为起点进行课程的研究。所以在STEAM课程中，PBL教学模式是起到主导作用的，我们就需要对PBL教学模式下STEAM课程教学策略进行研究。

与传统的学习不同，PBL教学模式强调以学生自主学习为主，而不是以教师讲授为主，它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。[1]

STEAM课程由上世纪80年代美国为提升国家竞争力、劳动力、创新力而提出的“STEAM”教育战略衍生而来，目的是促进学科的融合，培养学生的综合素养，STEAM教育被誉为美国的“素质教育”，美国的STEAM教育研究中心认为，美国未来的经济发展主要取决于各类工作人员在STEAM领域的工作渠道能否提高其自身的素质，所以美国决定长期实施STEAM教育，来带动美国整体发展，STEAM教育逐渐发展为包容性更强的跨学科综合素质教育[2]。美国为实施STEAM课程教育专门建立了STEAM中学，面向未来科技的多个领域进行教学，真正做到了学科融合。在美国，学生可以申请经费、得到专家的指导，学校为表现好的学生设立大学先修课程，提高了学生在这些领域的知识及科研水平。提出可以结合科学情景、工业情景、生活情境来设计问题项目，让学生进行原创性研究。[3]

PBL教学模式强调以问题的提出为起点，学生一切学习的内容都是以问题为主轴所架构的，在提出问题的基础上，强调组建学习小组，进行合作探究，小组内确定学习目标并进行充分的学习，以学生为中心，学生必须担负起学习的责任，教师起到的是指导作用，而不是像传统教学模式那样采取知识灌输的方式进行教学,不但对本专业、本课程内容熟练掌握，还应当扎实掌握相关学科知识，并要具备提出问题解决问题的能力、灵活运用知识的能力、严密的逻辑思维能力、良好的组织管理能力、控制课堂节奏的技巧等。教师应该熟悉教学大纲和学生的能力情况，这样才能规划好学习的重点、难点，制定有针对性的讨论提纲，控制课堂节奏。[5]

二、PBL教学模式下STEAM课程教学模型分析

PBL教学模式在STEAM课程中的教学综合了PBL教学策略，以及STEAM课程的基本特征，两者之间有很大的共同点。STEAM课程重点强调多学科融合和学生综合能力的培养，着重培养学生的自主学习以及合作交流能力。PBL重点就是围绕着问题的提出去展开，培养学生解决问题的思维流程，这也是STEAM课程的重点。

基于论述的教学流程，制作教学模型如图1所示。

此模型分为三部分进行讨论，一是课堂讲课的基本流程，起着主导作用，是课堂的核心，还有两个部分分别是教师的行为和学生的行为。在开始课程之后，教师需要设置情景，导入新课，提出问题，分析问题，通过问题的引入激发学生的学习兴趣，教师在此过程中起到的是引导作用，提出问题，展示情景。接下来就是观察思考探索交流，在此过程中学生以小组为单位对问题进行探索，并且安排好分工合作，探讨问题，共同解决问题，继而总结反思，意义构建。学生在此过程中的行为重点是进行总结，小组汇报解决问题的成果，教师对此进行点评并且指出不足，总结成果。最后是理论联系实际，进行巩固提高，学生对教师的观点进行反思，并且进行思维的拓展，整理最终结果，教师在此过程中起到的作用就是对学生不理解的问题进行适当的指点及纠正，使学生有所收获。

三、PBL教学模式下STEAM课程教学策略简述

现在STEAM课程教学广泛流行，PBL教学模式也与STEAM课程教育紧密结合，共同打造优质的课堂，基于此，对于教学策略需要进行深入探究（见图2）。

（1）聚焦解决问题：STEAM课程下PBL教学模式的教学一切都是以引入问题、解决问题为中心进行的，在此目标下，需要交代学习任务，安排完整任务，形成任务序列，当内容在联系现实世界问题的情境中加以呈现，学生介入到解决生活实际问题时，才能促进学习。

以Scratch游戏编程项目为例说明应该如何进行问题的引入，可以先让学生玩游戏范例，充分调动学生的学习兴趣，在游戏过程中，教师可以引导学生思考游戏是怎么实现的、游戏的分数是如何计算的、过关的条件是什么，在这个过程中，学生就会进行思考，以便于后续课程的进行，激发学生的学习兴趣，让学生带着问题进行学习探索。[6]

（2）激活原有知识：教师需要帮助学生回忆原有经验及知识，并且让学生在讨论交流合作、探寻新知的过程中形成新的经验，明晰知识结构，激活原有的知识对于探究新的知识起到了重要作用。

（3）展示论证新知：教师应该紧扣教学目标进行施教，在STEAM课堂中，由于学科综合的特性，在学生合作探讨交流的过程中，教师应及时提供学习指导，鼓励学生利用多种学科进行知识的解决，并且善用教学媒体促进学生对于新知识的掌握。

338 Clinical analysis of cerebral venous sinus thrombosis with isolated headache as main manifestation: a report of 6 cases

比如在Scratch游戏编程中，教师应该带领学生初步了解Scratch编程界面，让学生进行自主操作，合作探究，有不懂的问题向教师请教，教师根据学生提出的问题加以引导。教师在引导过程中可以提醒学生利用其他学科的知识解决问题，比如Scratch中，不仅用到简单的编程知识，还需要画图等设计性知识，以及数学知识来解决问题。

（4）尝试应用练习：在STEAM课堂中，因教学目标复杂多样，学习成果也围绕不同学科进行说明，所以在掌握新知识或者新的经验后，应该紧扣目标进行应用练习，查漏补缺。

（5）融会贯通掌握：在掌握探索新的知识并且得到一定的成果后，就需要进行查漏补缺，教师应提出意见，并且使学生反思自己的不足，进而教师给出意见，对学生的成果进行完善和提高，将成果更好地灵活运用。[7]

四、PBL教学模式下STEAM课程教学策略案例分析

PBL教学模式是基于问题进行的，在STEAM课程中也起到了主导作用，所以在STEAM课堂中，以PBL思想为主导的教学就显得尤为重要，我们应该对在PBL教学模式下的STEAM课程教学策略进行研究和分析。

以3D打印技术课程为例，现阶段3D打印技术在社会上应用非常广泛，并且已经融入到校园活动之中，很多学校都有3D打印设备，3D打印课程也是STEAM课程的重点，为STEAM教育的融合提供了强大的创新理念，搭建了技术平台。将3D打印技术引入课堂，就需要进行教学策略的设计研究，在课堂上给学生展示3D打印产品、讲解 3D打印技术，让学生亲自设计图案并打印制作，对此，教师应该制定课程的教学策略，来实现3D打印STEAM课程。

（1）了解不熟悉的术语：PBL教学模式就是基于问题的学习，在课程开始之前，应该对问题所包含的术语进行了解，对术语的理解是一节课程的关键因素。

3D打印（3D Printing）的设计过程是：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。

（3）头脑风暴，对可能的假设或解释进行集体讨论：引出了问题之后，确定了以利用3D打印技术来制造一个汽车模型。学生可以在教师引导下，根据不同的目标不同的人物组建不同的学习小组，组内同学进行分工合作，例如需要哪些人进行资料的收集，应该用什么汽车模型；哪些人需要技术的支持，3D打印设备如何进行前期的准备；哪些人需要绘制框图，这就利用到数学的知识、模型如何绘制、汽车里面的框架应该如何打印等。教师也可以通过群和共同平台的方式对学生进行启发和引导，帮助学生解决实现目标过程中遇到的各种问题，比如教师需要让学生了解3D打印技术，在打印过程中需要注意什么问题，如何搜集相关资料等等。

（4）重新结构化问题，对问题尝试性解决：指对某一问题的解决及方法，能用确定的模型或语言描述，以适当的方法产生决策方案，并能从多种方案中选择最优的决策。在分配好小组成员以及任务之后，需要对已完成模型的制作进行交流探讨，在完成制作的过程中，需要小组成员一起探究各自方案，然后选出最佳方案。

（5）界定学习目标，以上步骤为学生小组讨论：学习目标的制定是学习者对于课题方向的把握，是研究教学策略的一个重要组成部分，是学生强化问题意识，以形成学生自主学习的动力系统，调整并改善学生认知过程的结构程序和操作方法。学习目标原则上应简短、明确、易掌握，做到直观并且容易反馈。当小组掌握一定的方案后，共同制定在3D打印中应达到怎样的预期效果。

（6）收集信息和个人学习：在PBL教学模式中，学生由知识的被动接受者转变为自主学习者、合作者和研究者，成为学习的主体。学生要从关注理论学习转变为关注理论的实际应用，从注重倾听转变为善于交流，亦善于倾听。小组成员要根据之前组内所探究出的方案，进行独立的信息整理和学习，并得出自己的学习结论。

（7）共享收集到的和个人学习的信息，小组报告讨论：在此过程中，学习者依照所制定的评价标准，在教师指导下先在小组内部对自己的学习过程及结果进行评价，以改善其不足，然后各小组之间相互进行信息的分析和评价，共享学习成果。最后，教师再对学习中的不足及学习内容加以归纳补充。

PBL教学过程中教师慢慢“隐退”，仅在关键时刻起到点拨、支架(scaffolding)与教练(coach)的作用，教师不再是唯一的知识库，而是知识建构的促进者(facilitator)、学科专家、信息的咨询者。

教学案例流程图如图3所示。

五、综述

根据教学案例的分析，STEAM课程的教学策略需要完善并加以运用，总体来说，PBL教学模式下STEAM课程教学策略应该重点掌握如下内容：

（1）促进学生自主学习：STEAM课程强调学生的自主学习，自主探究，传统教学中，教师是课程的主体，STEAM课程要求教师作为学生的引导者、知识的传递者，经过学情分析和教材把握，通过科学、合理的设计使学生收获知识，提升能力，而不仅仅只是以知识的讲授为主，使课堂变得枯燥乏味，教师应该起到引导作用，让学生自己积极主动探索，成为学习的主人。

（2）以问题和兴趣为导向进行教学：PBL教学模式强调的是基于问题的学习，也是STEAM课程的教学关键，教师应抓住时机，加以引导，使学生形成真正的学习兴趣。教师应为学生创设一个良好的学习环境，努力激发学生主动探索的愿望，引导学生的想象和思维，热情鼓励学生的每一点进步,耐心点拨学生的每一个困惑,使学生在“学会”和“会学”中不断取得进步。通过问题的提出，激发学生的学习兴趣，以问题为主要线索，让学生之间进行知识的探讨与交流，既培养了学生合作的精神，又可以促进学生学习效率的提升。[9]

（3）多学科综合性学习：STEAM课程强调学科综合性，一个问题的解决需要多学科的知识进行辅助教学，所以，面对一个问题，在思索如何解决时，教师应该积累其他学科的知识并进行整理综合，对学生进行引导，培养学生解决问题的能力。

（4）注意信息反馈、检查教学质量：对教学进行总结是教师实施教学中非常重要的一步，STEAM教学模式中，教师通过问题引导学生学习，让学生进行自主探究，因教师起到的是引导作用，所以对于教学结果应该更加注重，了解学生的学习成果，以便于下次课程中对学生进行改正与指导。在教学中可以通过设置相关的理论题和有框架的作业设计模式，来强化学生对信息技术基本要领的理解情况和实际操作能力，或根据学生回答问题和作业设计所反馈出的信息，分析学生接受知识的程度，在此基础上进行重点的有针对性的指导，通过沟通信息、了解要求，必然能使信息技术的教学质量有明显的提高。[10]

综上所述，PBL教学模式在STEAM教学中起到了很好的引导作用，STEAM课程逐步发展，可以很好的促进学生全面发展，激发学生的学习兴趣，培养学生良好的学习方式。要呈现STEAM课程的有效性，真正促进学生创新能力、问题解决能力的提高及个性化的发展离不开教学策略的运用，所以，应逐步探索STEAM课程的教学策略，将STEAM课程广泛应用于教育教学中，真正让学生学有所得。

[1]唐亚平.论PBL教学法中问题的设计[J].中国医药导报,2007(1).

[2]谢琼.STEAM 教育与综合实践活动课程融合浅谈[J].成才,2016(6).

[3]陈莹.玩的就是学科“跨界”[J].创新时代,2016(8).

[4]余胜泉,胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究,2015(4).

[5]高云峰.创客与STEAM教育结合的实践[J].力学与实践,2016(1).

[6]叶天萍.STEAM课程的五大教学策略[J].中小学信息技术教育,2016(7).

[7]盛群力.五星教学模式对课程教学改革的启示[J].教育发展研究,2007(12).

[8]陈丽虹.网络环境下PBL教学模式的研究与应用[J].中国远程教育,2010(11).

[9]陈洁.中学信息技术教学策略构建[J].电化教育研究,2008(5).

[10]程旭.浅谈信息技术教学策略[J].中国远程教育, 2010(11).

（编辑：鲁利瑞）

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