“PBL-STEAM”：基于学习内容变革的混合学习课堂模式新探

□潘姝琴

一、“PBL-STEAM”课程样态的提出

（一）什么是“PBL-STEAM”课程

“STEAM”是Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）、Maths（数学）5 个单词首字母的缩写。[1]“PBL”是Project based learning（项目式学习）的首字母缩写，[2]是常用的一种学习方式。杭州绿城育华亲亲学校将PBL 和STEAM 进行联合，提出了基于STEAM 理念的项目式学习课程，即“PBL-STEAM”课程。“PBLSTEAM”，是指学生围绕一个具体的项目，充分选择和利用各种学习资源，在实际体验、探索创新、内化吸收的过程中，以团队为组织形式自主地获得较为完整而具体的知识，由此形成技能并获得发展的混合学习课堂模式。

（二）为什么要实施“PBL-STEAM”

学校自办学之初就致力于拓展性课程（又称“选修课”）的研究，历经10 年，形成了较为完整的课程体系。在“教育+互联网”环境下，学校站在第二个10年发展的起点，对以分科课程为主、局限于学科内整合的课堂模式进行反思，力图改变现状，丰富学习和教学形态。至此，混合学习进入了我们的视野。混合学习就是在方式、结构、路径上下功夫，变灌输学习为自主学习，变单体学习为互动学习（包括家长的深度参与），变封闭学习为开放学习，做到线性与非线性的结合、场域与非场域的结合[3]的学习方式。

几年来，学校积极探索混合学习，在学习技术、媒介、内容等方面进行了变革，发现“PBL-STEAM”课程可以通过科学知识的习得、科学方法的掌握、团结合作等能力的培养，实现人文素养和科学素养的统一；可以以课程的方式植入，用工具撬动学习平台，联合多种力量打造智慧校园；可以利用学科融合、BYOD、PBL-STEAM、戏剧学习等非线性学习方式，收获素养与能力。

（三）“PBL-STEAM”课程何以可能

1.混合学习的需要

为达到“教”与“学”的目标和获得较好的教学效果，混合学习对所有的“教”与“学”中的组成要素进行合理选择和优化组合,使“教”和“学”的相关成果达到最优的理论与实践。[4]

2.“STEAM”课程开展的需要

上海师大黎加厚教授认为，“所谓混合学习，是指对所有的教学要素进行优化选择和组合，以达到教学目标的学习方式。教师和学生在教学活动中，将各种教学方法、模式、策略、媒体、技术等按照教学的需要娴熟地运用，达到一种艺术的境界。”[5]学校提出的混合学习主要体现在三个方面：基于技术变革的混合学习、基于媒介变革的混合学习、基于学习内容变革的混合学习。

3.校本课程与混合学习结合的必然选择

“PBL-STEAM”课程主要“面向未来”，即为未来而学，为未来而教。校本亲亲课程是混合学习的基础，混合学习是校本亲亲课程发展的新亮点，对常态区的校本课程起到促进作用，其关系如图1所示。

图1 混合学习架构图

二、“PBL-STEAM”的学习流程

“PBL-STEAM”课程的设计遵循创新性、选择性、项目化、产品化的原则。创新性，是指学生能敏锐地捕捉现实生活中的问题，在解决问题的过程中产生新的创意、方法、产品，并在实践中发展创新能力。选择性，是指选择匹配学生的认知规律和项目需要的知识素养、选择合作伙伴、选择学习方式和社会资源等。项目化是指围绕一个真实的问题，通过面对面、网络、校外学习支持者等方式，引导学生发现问题、设计项目、技术搜索、求助支持、改进方案。产品化是指以产品的方式展示和分享学习成果，培养产品意识、创新意识和团队意识。

“PBL-STEAM”的学习过程分为选题、设计、制作、展示（见图2）。

图2 “PBL-STEAM”的学习流程图

（一）选题：发现真实情境，解决现实问题

选题要让学生参与其中，意在鼓励他们用新的眼光来认知身边一些习以为常的事物。选题要将学习内容与现实生活联系起来，它必须是真实的，是学生认同的，以此激发不同年龄段学生的学习兴趣，在真实情境中解决现实问题。

【案例一】一年级《“亲亲币”制作》

低年级学生特别希望获得小奖励。教师和学生共同讨论，决定用学过的数学图形以及圆、角、分的知识来设计制作“亲亲币”。学生拿到自己制作的亲亲币，那份喜悦是买来的奖励贴纸不可比拟的。

【案例二】四年级《节能空调》

炎热的夏天，人们离不开空调。虽然空调能制冷，但往往只能在封闭的室内场所使用，且很消耗能源。于是，学生从问题出发进行选题，设计了一种既节能环保又使用方便的降温神器（见图3）。

图3

【案例三】八年级《台灯的设计及制作》

八年级学生已经学习过电学，他们希望亲手制作一盏台灯，送给即将步入初三的自己。通过“PBL-STEAM”课程的学习，学生强化理解了串、并联电路的连接和滑动变阻器的工作原理。有些同学为了增加作品的趣味性，还在台灯中加入声控装置，使用起来更加方便（见图4）。

图4

“PBL-STEAM”课程项目涉及六个领域，包括交通与运输、能源与动力、建筑与安装、机械与制作、信息技术、美好生活（见表1）。

表1 学校“PBL-STEAM”课程项目明细表

（二）设计：鼓励多维思考，从想象到创造

设计，是“PBL-STEAM”课程最重要的学习环节之一，是充分体现学生问题解决思维、创造性思维的显性路径，是学生开展下一步学习的行动指南。除了设计图纸外，准备材料、预设操作流程等都是设计的一部分。这个环节需要学生全局思考，既要以多种方式把学生“好奇的天性”具体化，又要规划各种可能性和解决策略。

【案例四】六年级《汽车模型设计》

学生在实际调研中发现，尽管汽车造型各异、功能多样，但依然存在不足，如外部造型太复杂、行驶起来不够轻便、内部空间容量太小等。学生从以上问题出发探究现实版汽车内部空间、外部流线造型等特点，对汽车进行改良设计。汽车模型设计与制作是真实的汽车制造过程中的一道工序。从图纸设计到油泥模型，需要学生调动各种知识、能力去完成。如外观调研，需要了解汽车外观与功能之间的关系；绘制模型设计图，需要展开想象，运用绘画、测量和计算等方面的能力。

【案例五】八年级《无弦竖琴》

在设计过程中，学生对竖琴造型的想法可谓天马行空，如蛋糕状、台灯样、房子式等，但需要教师遵循设计和工程思维加以引导，将设计逐步落实。设计流程分为四步。第一步：图纸呈现，小组内讨论竖琴外观的总设计；第二步：制作流程，制订作品制作计划表；第三步：材料选择，包括材料的质地、尺寸、数量、颜色等；第四步：作品预算，包括零件单价、总价合计、购买途径等。通过这些流程，学生认识到自己的想象可以天马行空，但将其变成现实的作品，就需要对作品设计方案进行调整，制订出可行的计划书。

（三）制作：记录体验反思，过程试错优化

作品从图纸变为现实，是一个艰难的过程。尽管许多学生在设计上很有天分，但在动手操作、选择材料和使用工具时，却显得力不从心。教师要利用失败案例加以正确引导，让学生在试错中学会反思和改进。

【案例六】七年级《智能家装》

教师提供了一个情境任务——利用工程思维为自己制作一个真实避难所。学生在制作中发现，支撑用的竹竿阻碍了人们的进出空间、减少了收纳空间。于是，学生从力学和三角形稳定性的思路入手，不断改进方案，最后拿掉了部分无效竹竿，在稳固结构的基础上扩大了空间，方便了进出，解决了困难。

工具和技术为学生的创造性学习提供了保障，也为制作过程中的试错优化提供了条件。学校为“PBL-STEAM”课程学习准备了琳琅满目的工具、材料，既有学生熟悉的螺丝刀、老虎钳、锤子等工具，也有诸如手电钻、热熔枪等不常见工具，还有电热丝切割机等专业工具（见表2）。教师借助这些“工具”撬动“课堂”。

表2 PBL-STEAM学习中使用的工具、材料和技术一览表

（四）展示：调动学生潜能

展示，是对学生总结反思能力、语言表达能力、整理资料能力及合作能力的挑战，是一个非常重要的学习经历。

展示的形式包括展板展示、产品展示、项目学习手册展示和活动过程陈述。展板展示一般在学期临近结束前，每个班级制作一块高120cm、宽80cm 的展示板,以图文结合的形式呈现整个学习过程；产品展示是指将产品配上相关介绍进行呈现；项目学习手册展示是指呈现配合学习过程的记录册，包括团队与项目（团队介绍、项目介绍、项目计划等）、设计与制作（设计草图、材料准备、设计花絮、完善设计等）、作品与收获（作品成果展示、感想与反思、工程建议书等）；活动过程陈述是指个人或团队在班级、年级、校级层面就学习情况进行陈述，整个过程15 分钟左右，前10 分钟为演讲展示，后5 分钟为答辩阶段，由5～7 名各层面的学生代表和教师代表组成的评委对其进行评定。展示尤其是限时陈述，促使学生筛选出最重要的信息资料,用最简约明了的语言表达自己的见解,又促进学生团结协作、群策群力，极大地调动了学生的潜能，培养了团队意识与合作精神。

三、“PBL-STEAM”有效实施的教学建议

（一）项目组长负责制

为了促进“PBL-STEAM”课程顺利有效地开展，学校成立了“PBL-STEAM项目组”，由科学、信息及其他各学科教研组长组成，实施项目组长负责制，特聘专家进行专业指导。项目组长负责制以年级为单位开展探究学习，每个年级确定一个主题，各班可按照主题分成若干小组，通过多学科教师协同教学的方式实施。

（二）时间空间保障

课堂固定时间和课外自由时间相结合的学习方式为“PBL-STEAM”课程实施提供了时空上的保障。学校每隔一周安排两课时（共70 分钟）用于“PBL-STEAM”课程学习，主要开展设计方案的交流和修订、答疑解惑、产品分享；而课外自由时间主要开展产品制作、整合社会资源优化产品。学校设置了木工教室、创客教室、汽车模型制作室、DIY教室等专用场所，为学生充分获得感知经验提供学习环境。

（三）各类资源有机组合

“PBL-STEAM”课程学习注重与现实世界的联系。项目的创意和选择来自于现实世界，需要解决的也是现实生活中的问题。在学习过程中，需要整合校内外的人、财、物等资源，促使教师、家长、专业技术人员形成合力，共同助推项目的完成。在各类资源的有机组合下，“PBL-STEAM”课程学习从抽象的情感态度到创新意识、创新思维和方法，再到具体的技术手段，最终落实到创新实践。这是对学生从创新精神到创新实践的全面观照。

未来正向我们走来！为学生的成长发展奠基，培养适应未来社会发展和未来社会需要的人才是教育的永恒追求。教育的本质就是改变人的思维，互联网时代正在改变人们的学习方式。基于学习内容变革的混合学习课堂模式的研究和实践还将继续，学校将在学习平台便捷化、大数据促进个性化学习、学习组织形式灵活自由、学习时空开放等方面继续展开更深入的研究，为把学生培养成适应未来社会发展的人才而不懈努力！