基于STEAM理念的中小学跨学科课例设计模式构建

王韵仪，王玉龙，关晓怡，姚 辉，许家媚，林 佳

(佛山科学技术学院教育信息技术系，广东佛山528000)

1 STEAM教育概念与内涵

1.1 STEAM教育概念

STEAM教育与STEM教育一脉相承。STEM教育最早源于1986年美国国家科学委员会发表的一篇名为《本科的科学、数学和工程教育报告》，当时美国为了能在经济快速发展的情况下满足市场对复合型创新人才的需要，在该报告中首次明确提出了纲领性的建议：“科学、数学、工程与技术的教育集成战略”[1]。STEM教育是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)教育的统称[2]。STEM教育并不是将科学、技术、工程和数学这四门学科知识进行简单叠加，而是将四个学科的知识进行有机结合，以培养学生的创意设计能力与解决问题的能力。随着社会的发展和STEM教育理念研究的深入，人们越来越注重艺术人文创新教育，因此，把艺术(Art)加入到STEM教育体系中，把技术与工程教育和艺术人文教育进行融合，在STEM的基础上进行了延伸，丰富了STEM教育的内涵，形成了一种新的教育模式。与传统的教育模式不同的是，STEAM教育强调分享、协作、创造，在项目的基础上整合了多学科的知识，激发学习者的学习兴趣，并让学生运用多学科的知识与技能来解决实际问题，从而培养学生的科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养[3]。

另外，STEAM教育和创客教育有许多相似之处，如课程需要各学科知识的融合，注重学生的主体性和创造性，两者的学习方式和学习内容多为重合等。赵兴龙、许林[4]在《STEM教育的五大争议及回应》中提出，“强行把这两个概念(STEM教育和创客教育)拉在一起比较，无论是从学理逻辑上，还是对实践的推动上，都起不到明显的作用。所以，在推动信息技术应用过程中，如果在形式上需要多种学科整合的，称之为STEM教育较为妥当；如果需要创新出某种制品，称之为创客较为妥当”。

1.2 STEAM教育核心理念分析

(1)技术融合。基于STEAM理念的教育课程为学生提供了一种“动手实践”的课堂体验，随着科学技术不断引进教育领域和教师教学观念的更新，根据课堂需要，多种技术被融合在一个项目学习中。这有利于减少对学生强灌式的教学，促使学生亲身体验，提高学生的动手实践能力、独立思考能力[5]。

(2)学科综合。STEAM教育整合了科学、技术、工程、数学和人文艺术等多个学科的内容，在多个学科之间搭建桥梁，把学生要学习的不同学科知识变成一个相互联系、相互统一的整体。在项目学习中，解决问题或研究项目所需要的知识并没有严格的学科划分。因此，在基于STEAM理念的课程中，教学要进行学科整合，教学内容变得更加综合化。这对教师的学科知识能力是一种挑战，对STEAM教育的落地也带来了一定困难。

(3)情境创设。STEAM项目创设的情境一般来源于生活，是与生活实际密切联系的真实问题，问题的解决也是需要学生在实践中不断探索和思考，需要学生具备相应的结构化知识。情境化的项目设计，可以引导学生通过真实的生活体验，更加真实感受到习得的知识，自主构建知识体系，从而产生学习动力和学习兴趣。

(4)创新实践。STEAM教育主张给学生提供基础的资源与工具(如微课视频、资源平台或其他动手实践的工具)，以及教会他们最基础的知识，让他们针对项目设定的情境解决某一个问题，也就是通过所掌握的基础知识来解决这些问题。除了解决问题的方式和途径没有固定模式和规定要求外，STEAM课程需要学生在小组中合作和学习，在反复的思考与实验中体验学习过程，在反馈和报告研究成果中学会沟通交流、反思和总结，有效培养学生的创新能力、实践能力。

2 基于STEAM理念的教学设计与传统教学设计比较分析

本文从教学内容、教学模式、教学活动、教学评价、教学资源与工具等五个关键要素，对基于STEAM理念的教学设计和传统教学设计进行比较分析，如表1所示。

表1 基于STEAM理念和传统的教学设计比较表

3 基于STEAM理念的课例设计模式构建

3.1 余胜泉“STEAM理念与课程融合的模型”简述

余胜泉教授于2015年在《STEM教育理念与跨学科整合模式》一文中提出了“STEM跨学科项目设计模式”，如图1所示。此模型以“项目和问题”为核心，以“教学分析”为基础，阐述教学目标、分析学习者特征，通过跨学科的知识地图来展示多学科知识之间的关联，为教学设计做前期准备。具体设计过程包括学习资源与工具、学习活动过程、学习支架、学习评价等几个关键环节。在应用过程中，教师通过实践不断完善教学设计。最后，教师设计总结性评价，为学生设计补充学习材料和强化练习，同时根据教学条件变化和形成性评价的结果不断修订设计方案。

图1 STEM跨学科项目设计模式

3.2 基于STEAM理念的课例设计模式构建

余胜泉教授的“STEM跨学科项目设计模式”，强调以学生为主体，倡导自主学习、协作学习、探究学习；展示跨学科知识地图分析学科知识，强调基于STEM理念的跨学科整合；把一个项目和问题作为核心和主线，贯穿在整个教学活动中。本研究在宏观上以“以学为主”的教学设计模式为指导，借鉴余胜泉教授的“STEM跨学科项目设计模式”，融合STEAM教育核心理念，借鉴国内外优秀的STEAM教育课例设计，构建了基于STEAM理念的跨学科教学课例设计模式(如图2所示)，希望为中小学校开展跨学科的课程教学提供可操作的参考与指引。

图2 基于STEAM理念的教学设计流程

3.2.1 课程性质与定位

课程性质与定位是教学设计的第一步，决定了课程是以怎样的形式开展、教授怎样类型的知识。它影响教学设计中教学策略的选择，也影响活动开展的环节。我国目前的课程类型以传统学科课程、活动课程、综合实践课程或校本课程为主。

3.2.2 学习者特征分析

学习者特征分析，可分析学习对象的认知能力、起点能力、学习兴趣等。根据学习者特征选择适合的学习内容、学习模式、学习活动环节。除此之外，在开展STEAM教育的过程中，教学设计者要结合STEAM理念强调的技术整合能力、创新实践能力、协作学习能力、沟通交流能力的维度对学习者进行更为具体的分析。

3.2.3 学习目标分析

STEAM教育课例应该以学生核心素养为导向，根据“STEAM”的五个学科来分析各学科的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，同时要描述学科整合目标，突出创新思维能力、综合实践能力、沟通协作能力等综合素质。如表2。

3.2.4 学习内容分析

基于STEAM理念的学习内容是跨学科整合为一个项目，此环节是设计的重点。在设计中，要注意学习内容的关联性、整合性。在一个项目中，各学科内容整合的方式是有机的和有意义的。

学习内容分析主要分为四个步骤：①根据教学目标的表述，教学设计者可按照言语信息、智力技能、认知策略、动作技能和态度五大学习内容的分类来区分学习内容。②用信息加工的方法对学习内容进行更深层次的分析和细化。③先决技能分析。把信息加工分析的每一个步骤作为终极目标，然后具体分析学生在完成终极目标之前需要掌握哪些从属的先决技能。如果学生还没有掌握这些先决技能，那它们就成为目标，直到它们是学生已经掌握的知识和技能为止。先决技能也是学习内容的一部分。④确定学生需要掌握的学习内容及其深度和广度，分析学习内容的内在联系，然后根据学生的特点来安排学习内容。

学习内容之间的联系一般有三种类型：①并列型，其特点是各学习内容之间相对独立，先后顺序可以随意安排；②顺序型，特点是前一个内容构成了后一个内容的基础，所以前后顺序不能颠倒；③综合型，包含了并列型和顺序型。在组织学习内容时，首先应该确定各项学习内容之间的关系，然后再根据下面的原则作具体安排：由整体到部分，由一般到个别，不断分化；从已知到未知，由具体到抽象；按照事物发展的客观规律排列；注意学习内容之间的横向联系。

3.2.5 学习活动设计

借鉴“以学为主”的教学模式和余胜泉教授提出的“STEM跨学科项目设计模式”，笔者提出“情境创设、新知探究、拓展创新、总结反馈”的一般流程。基于STEAM理念的学习活动设计，需将相关知识的学习和技能训练和习惯意识的养成有机融入学习活动之中，让学习者在完成相关任务的过程中习得相关知识与技能，提高学习者的创新思维能力和综合实践能力。学习活动环节是多元和灵活的，根据项目内容的需要进行设计和调节。

3.2.6 学习资源设计

在STEAM理念的教学设计中，学习资源是学习者重要的学习工具，教师根据环节需要设计不同的学习资源(如先行者材料、学习平台推荐、学习工具等)，让学生可以使用这些资源进行自学。教师在准备资源时，除了是“设计者”，还是“审核者”，审核学习资源是否符合学习者的身心发展要求，是否与学习内容相关，是否能有效促进学生知识迁移。

3.2.7 学习评价设计

基于STEAM理念教学评价设计需坚持整体性原则。在设计教学评价时，要对教学活动的各个方面做多角度、全方位的评价，不能以点代面，以偏概全。为此，教学评价应该多样化。为发挥学生教学过程中的主体地位，设计教学评价时应该实现评价的主体、内容、方式、对象和标准的多元化和评价过程的动态化。除此之外，设计过程中注意评价的内容是否与STEAM理念强调的内容相符合。在评价工具上可综合采用调查问卷、量规、过程记录、反思报告、汇报展示、档案袋等。

4 结语

本研究在广泛的文献调研和实践经验基础上，构建了基于STEAM理念开展中小学跨学科教学课例设计的一般模式，希望对解决当前中小STEAM教育的关键难题提供参考与借鉴。在STEAM教育实践过程中，除了要有大量适用的课程资源支持外，STEAM教育如何融入日常教学，教师团队如何进行跨学科、跨领域的协同合作，如何建立有效的激励机制，推动各学科教师积极开展STEAM教育的创新探索等都还有待研究与探索。