综合学习视野下的STEM教育：工作坊学习

李王伟 徐晓东

[摘 要]剖析作为一种学习方式存在的STEM教育的本质，立足本土STEM教育实践和发展趋势，探索并构建出STEM教育实践的创新路径——工作坊学习，并通过具体范例说明其可行性。

[关键词]STEM；综合学习；工作坊；范例

从国内外的教育实践来看，STEM教育没有固定不变的法则，只有各具特色的STEM实验室、STEM校外项目、STEM校园创客空间等。国内STEM教育由于缺乏标准化的设计和策略指引，多数依旧是以校本课程、科学课程等为依托，实施过程欠缺规范，学习效果不一。这使研究者不得不反思STEM教育的本质，探索和选择更富成效的实施方式和路径，进而为学生发展核心素养的落地提供指引。

一、STEM教育：回归综合学习的本质

2017年10月，在加拿大多伦多约克大学举办的“全球STEM教育高峰论坛”上，密歇根州立大学的朱莉安娜·特克斯雷（Juliana Texley）教授将STEM教育定位于一种新的学习方式，得到了众多与会者的共鸣，为全球STEM和STEAM教育研究提供了新指向[1]。这一颠覆传统的新型学习方式不再将理解基本概念放在第一位，而是着重强调学习的社区性和实践性，让学习者在真实问题实践中逐步理解概念，通过“学习—实践”，培养科学探究与问题解决的思维和技能。

综合学习是一种将学习融入自然、社会、生活领域，通过学生真实体验、调查、演讲、建构作品等，来增进其直接经验和动手实践能力，并对真实情境概念深刻理解的学习方式[2]。它具有涉及领域（学科）广泛、实践灵活性强、富有地区生活特色、强调团队协作学习的特征。事实上，STEM教育正是学生在自组织学习、情境认知学习和多元智能理论指导下，基于自身建构的思维、能力、深层知识、创新、价值等五大学习目标，以及核心学习特征（跨学科统整的真实情境学习）的新型学习方式，它有三大典型特征，即真实性、综合性、发展性。

二、STEM教育的创新路径：

工作坊学习模型构建

综合学习视野下的STEM教育更注重学习者思维、能力、知识、创新、价值等全方位的发展。目前的STEM教育探索和创新大多采取项目实践或课程学习的形式，但往往由于对其综合性学习的本质认识不足，在跨学科真实情境下的学习效果未如预期那样有明显提高。为此，STEM教育需要创新实施路径来促进综合学习视野下的教育统整目标的实现。

1.STEM工作坊学习的提出

工作坊（workshop）一词起源于教育学与心理学领域，20世纪60年代由哈普林将其引至社会交往中，成为群体交流、创新、问题解决的情境支撑[3]。在教与学领域，工作坊一般是基于10至20人左右的群体，采用自由、靈活的组织方式，由富于经验的核心成员引导其他个体就某个共同话题展开探讨与实践，最后由小组成员协作制作出“产物”。因此，工作坊是一种集体验式、参与式、互动式于一体的学习模式，它有利于参与者将所学知识融会贯通，并获得丰富的成长体验。这种“学习社区”式的学习理念在早前的教师专业发展中得到了成功实践，如名师工作坊、网络教研小组、在线实践社区等[4]。这种工作坊学习也可以成为STEM教育的最佳实践方式。

2.STEM教育路径的创新

笔者在回访广州一些开设STEM课程的中小学时发现，STEM教育大多没有标准的教学或学习模型可供借鉴。为此，基于综合学习本质的STEM教育目标，分析综合学习视野下的STEM教育“学习—实践”统整特征和STEM工作坊学习要素后，构建了STEM教育的创新路径即基于工作坊的STEM学习模型（见图1）。

基于工作坊的STEM学习模型是在多元智能理论、情境认知理论等指导下，以STEM素养目标为统领，渗透STEM“学习—实践”的核心特征，以STEM工作坊情境为支持的综合学习模型。多元智能理论和建构主义视角下的STEM素养目标包括知识、能力、思维、创新和价值。其体现为学生在工作坊中的探究过程、创意产出和评价中。此外，STEM工作坊情境对学习过程的支持至关重要，它不仅融合了STEM学习空间支撑，更体现在STEM学习过程的设备工具、信息技术、跨学科整合学习方法、STEM教师、家长以及社会的合作与支持上。基于工作坊的STEM学习是一个包括三个阶段八大学习环节的完整的非线性工作坊学习路径。

（1）阶段一：基于STEM主题的科学技术探究

环节1，共同参与。STEM工作坊学习情境依托工作坊和STEM实验室空间。教师基于学校和社会支持，准备材料，布置STEM主题探究情境；学生基于兴趣驱动和家长及学校的支持，共同参与工作坊中的STEM学习；工作坊协调员负责组织、协调师生及社会参与STEM工作坊的学习过程。

环节2，定义问题。师生共同对STEM工作坊学习情境进行观察并解释现象。教师鼓励学生提出多种问题解决的想法，并帮助工作坊成员进行分析，提供概念脚手架；工作坊成员基于材料分析和先验知识共同确定问题，定义问题性质。

环节3，明确目标。教师基于确定的STEM问题情境，在工作坊情境中引导建构核心概念，帮助工作坊成员明确STEM学习目标，提示STEM目标分析思路；工作坊成员就问题理解、给定材料及脚手架，与同伴一起确定知识技能和创意产出目标。

环节4，头脑风暴。工作坊空间支持成员的头脑风暴，教师和协调员引导学生讨论和评估自我的替代性想法；学生同伴之间积极地就共同的STEM学习目标进行对话，设定初步计划，讨论并论证其可行性。工作坊成员在头脑风暴中激发创新思维和想法，进行多方思考性学习，增强批判性，发展辩证思维。

（2）阶段二：基于STEM主题的工程设计

环节5，合作设计。工作坊成员的合作设计是STEM学习实践过程的开始，教师和协调员鼓励学生展开合作，包括设定任务、完成计划和实践方案；同时，小组成员利用给定脚手架的提示，完成概念建构，利用工作坊空间进行相互启发式的合作设计。

环节6，协同建构。STEM工作坊学习将概念建构和技能培养过程连通，目标之一就是促进学生深层次知识建构，培养学生的迁移思维和实践能力。工作坊成员基于先前设定的方案动手实践，利用脚手架的支持进行实验制作，在深化概念理解的同时进行思维建构；教师和协调员在实践中发挥助学者和导师作用，支持学生探索，并提供反馈建议[5]。

环节7，测试评估。测试评估是保证STEM工作坊成员参与学习和获得学习成就的重要环节。测试评估要包括对产品原型的测试和创意产出的评估，工作坊小组间相互评定，组间成员依据教师和协调员的建议对创意产出进行改进，并完善学习过程材料，准备分享内容。教师和协调员要依据不同的成员想法和产出，给定个性化的建议、激励以及评价。

（3）阶段三：融合科学性和艺术性的深层知识建构

环节8，分享讲演。学习者对STEM工作坊学习的协作反思和概念回溯是深层知识建构的关键，教师组织学生共同参与主题和创意产出的分享讲演，让其完成学习契约，实现深层知识建构和团队协作能力的培养，同时使其在反思与互评中学会创新，进行STEM学习主题的拓展。

需要说明的是，在此提出的STEM工作坊学习模型是一个连续、分层的学习过程，是一个由理论基础、学习目标和工作坊学习情境支持的完整的学习过程。

三、STEM工作坊学习模型课例

STEM工作坊学习模型描绘了一个STEM教育创新路径的蓝图，但只有通过实践才能检验其是否可行。当前很多学校正在大力开展依托跨学科学习的综合实践活动，为STEM工作坊学习的实践提供了现实条件。

综合实践活动是一类跨学科实践课程，注重引导学生在实践中学习，在探究、服务、制作、体验中分析和解决现实问题。这与具有综合学习本质的STEM教育如出一辙。在此，以广州某小学的一项综合实践活动为例，说明STEM工作坊模式的现实可能性。

基于五年级科学课“种子与大自然”综合实践活动主题课程的相关知识和学生对种子发芽现象持续的好奇心，教师与学生商定， 依托学校科学探究的温室实验室，开展“种子发芽”实验。全班分为5个工作坊小组，每组约4至6人，温室中配备一名实验协调员和一位指导教师。“种子发芽”工作坊学习和探究大约持续一周（见图2）。

第一天，教师准备种子发芽材料，布置温室工作坊情境；学生在教师和家长支持下参与温室空间，熟悉与“种子发芽”相关的材料和实验要求。温室提供的实验材料有绿豆、草类等，发芽周期预计一周。

第二天，助教传授种子发芽的相关核心概念，让学生讨论分析实验材料，了解并建构核心知识；师生共同确定“种子发芽”的工作坊学习主题，分析组内成员的各自优势，确定组内分工。例如，比较细心的学生承担观察和记录任务，动手能力强的学生承担每日浇水、施肥任务等。

第三天，教師阶段性评估学生的知识建构，学生利用学习单明确“种子发芽”的知识和技能目标，明确创意产出和实验报告要求，提出种子发芽的初步实验计划。

第四天，教师引导学生的初步计划，每组学生利用同一思维导图进行合作讨论，运用科学、技术、工程和数学知识和工具分析替代性想法，制定种子发芽计划，完成STEM记录单指引。

第五天，教师指引学生预设“种子发芽”的工程设计模型，工作坊小组成员利用跨学科知识和核心概念合作设计“种子发芽”实验方案，并利用STEM记录单完成“种子发芽”创意产出的设计过程。

第六天，教师和协调员观察工作坊小组成员制作“种子发芽”进程，小组成员依据计划实施方案，预测种子发芽与水量的关系，观察发芽种子的生长情况，得到“种子发芽”的创意产出（如种子发芽条件与生长周期对照表、种子发芽过程形状变化图等），进行反思并可修改设计方案，继续进行实验。

第七天，教师组织协调员、家长、小组成员评价工作坊小组种子发芽创意产出情况，引导学生进行同伴互评、分享讲演和客观点评，并利用评价量表和在线调查问卷对实验参与者进行终结性诊断（如种子发芽知识测验，学生与他人互动频率及表达能力等）。学生以多种形式分享深层知识和创新思维建构过程。最后，小组成员围绕“种子发芽与水量的关系”兴趣主题拓展探究，如“水污染与环境保护”实验，扩展创新思维和能力培养的维度。

以上在温室空间开展种子发芽历程的探究活动，呈现了STEM工作坊学习路径创新的现实范例。可见，工作坊学习创新路径可先落地中小学校园，这也是STEM教育本土化的一种方式。此外，如何丰富STEM工作坊学习的实施情境，探索基于中小学STEM（创客）实验室、创客空间、学习社区的工作坊学习实施路径，是今后STEM教育创新和本土化的重要方向。

四、STEM教育创新路径的未来

“重新想象学习空间”成为近年来《地平线报告》的常客，未来学习空间泛在性的趋势昭然可见。如何基于泛在的学习空间展开学习和工作？展望STEM教育的未来，基于不同的世情、国情、校情，其路径在不断创新和循证发展。但如何提升STEM教育的深层学习效果，如何以其推动教育变革是STEM教育创新路径能否全面落地和推广的关键。基于工作坊的STEM学习路径已被证明可融合多元空间进行“统整”的综合性学习，具有可操作性和合理性。可以预期，这一学习路径可成为于泛在学习空间中展开泛在学习的一个恰当基点。

参考文献

[1]胡畔，蒋家傅，陈子超.我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择[J].现代教育技术，2016（8）：22-27.

[2]钟启泉.综合实践活动课程的设计与实施[J].教育发展研究，2007（3）：43-47.

[3]左靖，董冰峰.工作坊：艺术家是如何工作的[M].北京：新星出版社，2010.

[4]Lorna Uden，Yu-Hui Tao.The 2nd International Workshop on Learning Technology for Education in Cloud[M].Berlin：Springer，2014.

[5]郑碧波.工作坊式协作学习教学模式研究[J].中小学心理健康教育，2010（8）：13-14.

（责任编辑 郭向和）