“学习－研究－生涯发展”导向下的初中STEAM教育课程设计研究

吴永和 常馨予 王佳雯 郭守超

摘要：随着核心素养的提出、新高考政策的发布和场馆教学的发展，STEAM教育被赋予了新的内涵。该文通过分析国内相关文献，总结了STEAM教育在教学目的和教学空间上的变化，从单一关注创新能力的提高转变为关注多方面核心素养的发展;从以创客空间为主要活动场所转变为整合多方面社会资源。该文以上海自然博物馆为例，从学习、研究、生涯发展三个层面，立足于课程分析、活动设计、活动开展、教学评价四个阶段，构建出以“学研生”为导向的初中STEAM教育课程设计模式。学生置身于馆校结合的空间中，学习学科知识、以3D打印为主的成品制造技术和科学研究的方法，通过多种形式的学习活动，达到“学研生”三个层次的教学目标。

关键词：STEAM教育;非正式学习;研究性学习;生涯教育

中图分类号：G434 文献标识码：A

一、研究背景

2014年9月，国务院颁布《关于深化考试招生制度改革的实施意见》，大大拓展了考生选择考试科目的空间，给予了考生“学其所好、考其所长”的机会。这种与未来职业息息相关的“专业导向”考录模式，对中学的课程设置、教学方式提出了新要求。2016年9月，中国学生发展核心素养研究成果正式发布，显示了我国对高质量基础教育的需求。但是，调查显示，高中生在选择高考科目时仍存在着一定的盲目性和随意性，“不知己好”的情况非常普遍，学生生涯规划能力的发展逐渐受到了各界的重视。刘华等人指出，目前中小學缺少生涯发展的相关课程，开展生涯教育需要探究多种形式，从不同角度，以不同方式为学生的生涯发展服务。吴永和等人从深度学习、研究体验、生涯指导三个维度设计了机器人相关教学活动，实践结果表明此种形式的教学方式对学生的生涯发展能力起到了促进作用。

作为非正式学习的一种，场馆学习是对于发生在博物馆、展览馆等非正式学习场合中的学习的统称。目前，我国正在大规模建设各类科技场馆，场馆的硬件设施有了显著改善，但支撑其教育功能的活动项目、员工素质、参观服务等软件资源并未完全建立。鲍贤清指出目前场馆环境仍存在“重陈列、轻教育”等情况。随着基础设施的逐渐完善，顺应教育改革趋势，整合社会资源，提高社会场馆的利用率，探究基于场馆学习的教育新方式迫在眉睫。

场馆学习具有情境性、自主选择性、主动探究性等独特的优点。本研究旨在将正规教学和非正规教学相结合，构建“学习-研究-生涯发展”导向下的STEAM课程框架。借助场馆资源，发挥STEAM课程的优势，培养学生的核心素养以及生涯发展能力。

二、国内STEAM教育研究现状

STEAM教育起源于20世纪80年代美国人提出的STEM教育，在原有的科学、技术、工程、数学四个学科的基础上，加入了艺术这一人文元素，形成了STEAM教育。本研究以“STEAM教育”为主题词在中国知网数据库中进行检索，收集到近五年来STEAM教育的相关文献共122篇，其中2014年发表3篇，2015年发表4篇，2016年共24篇，2017年共59篇，2018年1-5月共32篇。从整体趋势来看，2016年开始国内有关STEAM教育的研究论文明显增多，反映出越来越多的研究者开始关注STEAM教育，并投身于STEAM教育的研究当中去。

目前国内针对STEAM教育的研究可大致分为理论研究、调查研究、实践研究、教师专业发展研究四个类别，为进一步分析目前STEAM教育的研究热点，本研究依此对122篇文献进行编码，结果如表1所示。编码统计的结果表明，目前国内STEAM教育相关研究集中在实践研究方面，其中STEAM课程体系的构建是实践研究的热点，STEAM课程体系构建的研究主要包括教学模式、方法、策略、课程设计等内容。

从STEAM课程的教育目的来看，因受到国内创客教育发展的影响，大多数研究关注了创新能力的提高。师保国等人多角度分析了STEAM教育对学生创新素养的影响及在教学中的实施策略。孙江山等人通过实证分析证明了3D CAD支持的STEAM课程能够在一定程度上提高创造力。除此之外，国家对新世纪人才培养的迫切需求促使核心素养作为教育目的逐渐受到关注。袁利平等人从理论上探讨了STEAM教育与核心素养对接的必要性，并从人才观，教育观，知识观三个角度分析了其可能性，为STEAM教育的发展指出了新的路径。

从教学空间来看，STEAM课程往往借助传统教室、创客空间等校内场所开展教学活动。例如，王同聚针对STEAM教育与创客教育的发展现状，提出了创客空间的改进策略。然而STEAM教育所涵盖的情境绝非仅限于课堂，非正式教育突破了正式教育在时间、空间上的局限，更多社会资源的加入可以促进STEAM教育的形式多样化。宋怡等人指出我国应加大对非正式教育中STEM教育的投入与实践力度。除政府和教育部门外，鼓励社会第三方组织提供学习资源和活动内容，加强STEM校本课程和非正式课程建设，实现STEM教育在学校教育与非正式教育中的地方性整合。

教学目的和教学空间的变化反映了STEAM课程正逐渐由单一走向多元。尽管如此，STEAM教育尚未被考虑用于促进学生的生涯发展，且非正式学习环境下的实践案例相对匮乏。因此，本研究围绕核心素养的培养，构建了“学研生”导向下的STEAM教育课程设计模型，并借助场馆设施展开活动设计。

三、“学研生”导向的STEAM课程模型

（一）理论基础

1.STEAM教育与研究性学习

研究性学习是学生在教师指导下，从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。袁磊等人在理论研究基础上，提出STEAM教育理念与小学研究性学习课程深度融合的基本思路，并分析了两者融合产生的价值，即学生自主力与探究力提升、知识教育向综合素质教育转变以及学生社会基础能力建设。赵玉婷等人分析了STEM教育与研究性学习课程在教学理念、教学目标和学习过程等方面的契合点。在教学理念方面，STEM教育强调知识的整合运用，而研究性学习同样重视知识的综合运用，学生根据研究课题运用所学的知识。在教学目标方面，STEM教育和研究性学习都是为了解决现实生活的问题，提升学生解决问题的能力和动手实践的能力。在学习过程方面，STEM教育和研究性学习都要求学生首先要确定活动主题，了解相关的主题资料，进而明确问题，通过小组合作，得出解决方案并交流成果。

2.STEAM教育培养核心素养

STEAM教育具有基于真实任务开展、跨学科性等特点，为核心素养的培养提供了支持。秦瑾若等人认为STEAM教育以推动科学探究精神为核心任务，以培养学生的创新能力、发散思维和跨学科素养为教育目的。2007年颁布的《创新美国：拟定科学、技术、工程与数学议程》中提出STEAM素养为“在知识经济中个人适应和接受新技术带来的变化的能力、与他人进行跨界合作的能力、与不同层面的人进行有效交流与沟通的能力，以及找到针对当今难以想象的问题的创意性解决方案的能力”。STEAM素养的概念与核心素养的要求不谋而合，均强调了问题解决能力、创新能力等高阶技能的培养。

（二）“学研生”导向的STEAM课程模型构建

“学”是指深度学习，解决学生如何学会学习的问题，特别是主动学习、自主学习的方法。其内涵包括又不限于科学知识的学习，是对“STEAM”中“Science”的拓展与升华。“研”是指“研究”，通过研究体验解决学生规范化科学研究和工程实践的问题，其中研究性学习作为STEAM教育落地实践的重要形式之一，其所提倡的任务驱动与STEAM教育中的工程思想有异曲同工之妙。对“学”和“研”的关系进一步分析发现，“学”为“研”提供了知识基础，“研”为“学”提供了实践途径，“以学促研”的同时，“研”又可以加深对“学”的理解，提高“学”的兴趣。

“生”是指“生涯”，解决学生如何做好未来生涯发展的问题，关注未来，提升兴趣。在前期的研究中，本团队从深度学习、研究体验、生涯指导三个维度设计了机器人教育课程，引导学生主动参与，规划生涯。在此基础上，本文总结了研究性学习对学生生涯发展的促进作用，“研”为“生”提供了实践基础与活动方式，“生”是“研”的思想深化和主题来源。“以研促生”的同时，生涯发展的明确又可以提高参与研究的动力，二者相互促进，共同辅助学生能力的提高，具体如图1所示。研究性的学习方式与科学研究的方式相类似，后者可分为提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作7个基本步骤。根据舒伯的生涯发展理论，中学生正处于生涯探索初期，“以研促生”主要体现在通过完成科学探究的步骤，主观上明确自身能力倾向以及对职业的兴趣，掌握一定的生涯规划技能，客观上初步了解某一个行业所需的知识技能及相关的职业道德等。

在明确“学”“研”“生”关系的基础上，本研究建构了融合三者的混合式STEAM课程模型，从教学分析、教学活动设计和教学评价三个方面对该模型进行了详细阐述，如图2所示。以上海市普通初中生为教学对象，以与自然有关的多学科知识与技能作为基础内容，以研究活动为重要学习途径，以培养学生的核心素养、发展生涯规划能力为主要任务，针对上海市普通中小学课程体系中拓展型课程展开设计。

四、“学研生”导向下的STEAM教育课程设计

（一）课程分析

本研究选择上海市初中生为教学对象，以培养核心素养，发展生涯规划能力作为教学目标，并在分析学情及明确教学目的的基础上，选择了综合“学”“研”“生”三者的教学内容，校园与场馆相结合的教学空间，展开“学研生”导向下的初中STEAM课程设计。

1.学情分析

从知识掌握层面来看，根据上海市课程标准要求，初中学生已完成小学自然、科学等课程的学习并具备基本的社会生活常识。从心理发展层面来看，初中生已具备了一定的自学能力，具有一定的阅读能力、观察力、思维能力以及分析问题的能力，但逻辑思维的发展尚处于萌芽阶段，运用科学方法解决问题的能力有待提高。从生涯规划层面来看，初中学生正处于生涯探索期，是确立人生理想目标，学会与人交往与竞争的黄金时期。

2.“学研生”三层次教学目标

随着中国学生发展核心素养研究成果正式发布，传统“三维目标”体系中，“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度与价值观”三方面的划分方法，难以突出新型课程目标中核心素养的中心地位。因此，本研究围绕核心素养的培养，从“学研生”三个层次对教学目标展开分析，如图3所示。

从“学”的层次上来讲，教学目标为借助场馆资源，了解生物的起源及进化过程;体会人类活动与自然环境之间的相互影响，对未来发展提出建议;能够利用3D打印技术，完成作品展示。其中，核心素养的培养体现在学会学习，活动以问题为导向，培养勤于反思的习惯;通过自主搜寻场馆中的学习资源，提高信息意识。从“研”的层次上来讲，掌握开展研究的基本步骤，培养理性思维。选择“人类为什么要与自然和谐相处？”作为探究主题，培养社会责任感。借助场馆活动，提高问题解决能力，初步形成对社会的责任意识。以“答案-反问”的形式进行问题引入，培养批判质疑的能力和勇于探究的品质。从“生”的层次上来讲，通过职业体验，明确自身能力倾向以及对职业的兴趣，初步了解行业所需的知识技能及相关的职业道德，掌握一定的生涯规划技能，提高自我管理能力。

3.教学内容

围绕教学目标并结合STEAM活动特点的STEAM教育学习内容开发，应以跨学科、重实践、面向真实情境的问题解决为主，并结合具体专题的特点。本文将教学内容分为科学、技术、工程、艺术、数学五个部分，具体如表2所示。

4.教學空间

“学研生”导向下的STEAM课程活动分为校内、校外两部分。校内活动中，教室作为主要场所，开展活动引入与交流展示，其教学功能如表3所示。校外活动主要依托于社会场馆，上海市自然博物馆以“自然·人·和谐”为主题，提供了多学科知识的介绍，为开展STEAM课程提供了丰富的资源。

本研究在对场馆基础设施条件的分析上，针对教学内容，选取了“上海故事”“未来之路”“人地之源”“演化之道”“起源之谜”五个展区，其教学功能如表4所示。

各展区的空间设施与展区的主题密切相关，学生在具体的情境中感受所学的内容，增加了课程的趣味性，有助于学习者形成可迁移知识。正规学习和非正规学习的结合，拓展了传统单一的教学空间，丰富了学习内容。

（二）“学研生”导向的活动设计

STEAM教育的课程活动应重视活动形式的多样性，通过小组讨论、展示汇报等方式激发学生的学习兴趣，在进行“学研生”导向的学习活动设计时，应根据学、研、生各个阶段的特点组织合适的教学活动，三方面学习活动设计应体现递进的过程，可逐渐增加活动的复杂性和多样性，以此达到学生在掌握知识的同时其相应的能力得到锻炼。图4阐述了活动开展的整体流程。

在“提出问题”环节，教师步步引导，通过实际的生活案例引出问题“为什么人类要与自然和谐相处？”接着通过学生自由讨论，提出猜想与假设，教师进行点评总结。“解决问题”部分包括“设计实验”“进行实验”“分析论证”以及“评估”四个环节。小组分别观看沧海桑田、人地之源、起源之谜、演化之道展区，了解生态、历时、天文及生物方面的知识。评估即各小组的内部评估、自我反思，不断完善作品的过程。最后，全班范围内以小组为单位进行成果分享，完成交流展示。

（三）活动开展

本研究在充分分析上海自然博物馆的学习环境的基础上，以夏令营的形式开展了课程活动。区别于传统教学方式，“学研生”导向下的STEAM活动开展在教学目标、教学内容、课程体系、资源建设和教师能力等方面提出了不同的要求，如表5所示。

相关活动资源包括教师自主开发的课程资源及上海自然博物馆活动任务卡片等。教师利用前课帮助学生了解探究的主题和自然博物馆的概况。场馆学习中，活动以小组形式开展，每小组4-6人，活动时长120分钟，部分场馆活动任务卡如图5所示。教师利用后课指导学生完成作品展示。

（四）教学评价

以“学研生”为导向的STEAM课程重构了围绕核心素养培养的三层次教学目标，与之相适应，教学评价应从“学习”“研究”“生涯发展”三个维度开展，如表6所示。黄桦针对香港“常识百搭”创新科学与环境探究课程提出了STEAM评估框架。该框架包括科学、技术、工程、艺术和数学五个方面，经整合修改，对“学习”和“研究”维度的评价具有一定的借鉴意义。“生涯发展”维度的评价可总结为自我发展能力、生涯探索能力及生涯管理能力三方面。

五、结语

STEAM教育在我国已成为一种发展趋势，随着国家对创新型人才的需求日益增多，未来其课程建设需要社会各界共同参与。首先，为创建丰富的STEAM学习环境，应充分调用各种校内校外的资源，重视将正式学习与非正式学习相结合。其次，政府应鼓励多种教学模式共存，依托校本课程，开展基于项目的学习等多种形式的学习活动。最后，教师应重视学生核心素养的培养及其生涯发展，帮助学生树立健全的人格。本研究构建了以“学研生”为导向的初中STEAM教育课程设计模式并在夏令营中开展了小范围实践，但尚未进行大规模的应用。未来研究可进一步拓展实践范围，探索不同年级学生生涯发展能力的持续培养。

作者簡介：

吴永和：博士，博士生导师，研究方向为教育大数据与学习分析、科创教育（创客教育、STEAM教育、科学教育、机器人教育等）、人工智能与智慧教育、教育信息化系统架构与标准（yhwu@deit.ecnu.edu.cn）。

常馨予：在读本科生，研究方向为创客教育和STEAM教育（xychang00@163.com）。