基于STEAM理念的项目式学习案例简析

汪慧

摘 要：海贝农庄小马咖啡馆方案设计，是基于STEAM理念的项目式学习的一次有益尝试。让学生置身于真实的建筑方案设计招投标流程，通过实地踏勘、资料收集、专家咨询、方案设计、分析论证等活动方式，引导学生自主构建知识体系，生成项目全方位设计理念模型及动态循环设计模式，并成功完成小马咖啡馆方案设计。在此过程中，学生不仅丰富、重构了知识，其合作意识、创新意识、解决问题的能力、艺术审美能力、技术运用的能力均得到提升。

关键词：STEAM理念 项目式学习（Project Based Learning）

一、PBL-STEAM教学模式的研究意义

“STEAM”是由5个学科单词首字母的缩写组成：Science（科学）、Technology（技术）、 Engineering（工程）、Arts（艺术）、Math（数学）。STEAM是风靡欧美的一种教育理念，其综合了学科特点，将知识的获取、方法与工具的应用、创新生产的过程以及情感、态度进行有机统一，在培养学生创新思维与实践能力的同时，体现了一种多元学科文化的融合创新。这种融合创新立足于时代背景和社会生活基础之上，与现实世界紧密结合。

项目式学习（Project-Based learning）是一种归纳式教学法，让学生围绕特定的项目，在真实的情境中通过收集资料、展开调查、进行实验等方式，主动建构自己知识体系的过程。

PBL-STEAM即“Project based learning （项目式学习）与STEAM”结合教学模式，是基于STEAM理念的项目式学习，也就是把项目学习和STEAM进行联结，并融入课堂中的实践性课程。PBL-STEAM以项目为驱动，把分散的学科问题统整融合，学生通过项目实践、合作学习来解决复杂问题。

本次项目式学习尝试将学生置于真实的职业场景，将科学、数学、技术、工程、艺术领域的内容进行有机整合，围绕一个特定的真实项目，以小组合作探究为主要学习活动方式，培养学生的问题解决能力和团队协作能力，塑造学生创新品质，丰富学生创新知识，增强学生未来的社会竞争力。

二、基于STEAM理念的项目式学习案例

1.前期准备

（1）确定项目

本项目式学习发起人与拟合作的业主-海贝（国际）教育农庄（以下简称“海贝农庄”）就可开展实施的项目经过多轮探讨，决定让学生参与海贝农庄小马咖啡馆的方案设计[1]。小马咖啡馆位于海贝农庄的马场内，是海贝农庄二期拟建工程，目前正处在方案设计招标阶段中。小马咖啡馆占地面积450平方米，投资估算100万人民币包含建安、软装等其他相关必需品。小马咖啡馆方案设计投标文件即设计成果包含：方案汇报（以Power Point作为辅助），1份总平面图、1份外立面效果图，1份内景效果图及设计概算。

（2）组建导师团队

小马咖啡馆的方案设计项目让学生置身于真实的项目中，在导师的引导下，学生能自主地将Science（自然科学生态环保），Technology（设计软件）、Engineering（建筑工程），Art（美术手绘）及Math（设计概算）的知识有机融合，通过小组的合作、探究，完成小马咖啡馆方案设计的全过程。故在选择本项目式学习的导师团队时主要考量每位导师拥有这五大领域中其中某一领域或多领域的知识或经验，且每一位导师都有尝试打破学科壁垒，探索创新的意愿。最终导师团队选择了在五大领域拥有专业知识、极具创新精神及团队协作精神的7人导师团，其中1名自然科学老师、1名数学老师、1名信息技术老师、1名美术老师， 1名语文老师、1名英语老师、1名空间设计老师;并邀请环保专家、建筑设计师做专题讲座。

（3）招募学员

确定项目及导师团队后，导师团队通过宣讲的形式，招募本次项目式学习学员。学员由七、八年级学生自由报名，最后45名学生成为本次项目式学习的学员。

（4）确定项目式学习组织流程

本次项目式学习安排在七、八年级夏令营期间，课时累计19小时。结合建筑工程设计招投标流程，让学员参与到竞标准备、踏勘现场、答疑会、方案设计、竞标及定标的招投标全过程，将各学科知识进行融合，在探究与实践过程中完成海贝农庄小马咖啡馆的方案设计。

三、基于STEAM理念的项目式学习

1.竞标准备：成立设计公司，确定设计理念

45名学员以自由推荐的方式产生4名组长，再由4名组长自由选择队员成立4家公司，4名组长担任此4家公司的总经理，进而确定公司名称，明确设计理念，建立组织架构。组队的起初，组长倾向于根据以往其与同学的关系来选择队员，缺乏全方位的考虑。导师通过解读本项目式学习所基于的STEAM理念，让组长更明白本项目式学习团队成员应具有不同的爱好和擅长，若能发挥其所长，团队的力量将最强大，创造的价值也将不可估量。各位组长在导师的引导下，打破原有选择队员的思维定式，选择了自己公司的项目协调员、首席设计师、手绘师、造价工程师、测绘员等学生员工。

4家设计公司集合各专业各领域的爱好者、擅长者，团队成员集思广益，最后确定的公司名称和设计理念都具创造力，且独树一帜。如其中一家公司名称为 FBI （F：first， B ： best， I： idea.） 意为：最快速地提出最合适的方案。致力于建造最符合业主想法，对环境最友好，且最有吸引力的建筑。另一家公司，用数学符号 ∞ 和英文字母Unique 意为：独一无二，蕴含的理念是无限空间，无限可能。满足业主要求的前提下有自己的创新元素，给予业主前所未有的体验感和满足感。

4家设计公司经历了初始的组建和磨合阶段后，导师团队为学员们深度解读海贝农庄小马咖啡馆方案设计招标项目信息，并围绕整体设计理念，引导学生通过连环发问、追问的方式激发对设计的全方位思考。思考业主：业主愿景是什么？业主的评价准则和约束限制又是什么？业主愿意花费多少？工程中哪个部分可以做出改动去迎合预算？问自己：设计草图中应该出现什么？如何让每个部分的设计符合业主要求？这每个部分的设计又如何满足环境需求？我们的设计将会如何影响环境？怎样才能尽可能多一些积极影响，少一些消极影响？連环发问、追问让团队成员拓展性地创设出全方位设计理念模型（见图1）。

2.现场踏勘及答疑

邀请招标会现场，在现场踏勘前，导师建议各家设计公司提前通过Google Earth软件熟悉小马咖啡馆在海贝农庄的位置及区域。在现场踏勘时，导师又引导学员根据卫星图中解读到的小马咖啡馆的区位与周边的关系，与实地踏勘进行对比分析，进一步去解析项目与周边设施、自然环境的各种可能关系[2]。现场踏勘后的答疑环节是读懂业主，了解业主需求的最好契机，也是全方位设计里需要考虑的核心因素。因此各家公司都是认真对待现场答疑环节，也提出一些便于进一步清晰本项目的设计任务的高质量问题。

例如有些公司提问业主：“小马咖啡馆是否需要考虑马休息的区域？马粪的处理是否也包含在设计内容里？”;“ 咖啡馆仅考虑咖啡及简餐的供应吗？食物如何储藏？咖啡馆产生的垃圾考虑如何回收？”等等。

业主对于部分问题给予比较明确的答复，但有些问题却未直接给予答案。例如对于问题“小马咖啡馆是否需要考虑马休息的区域？马粪的处理是否也包含在设计内容里”，业主答复：因为是马场，小马咖啡馆一定要考虑骑马的人中途休息喝咖啡，马肯定也要有休息的区域。马粪是很好的肥料，希望各家公司也可以提供关于如何处理马粪的建议方案。答疑会的这种默认的机制让部分学员很不能理解。导师跟学员们解释：这也是真实的答疑会现场可能出现的场景。因为很多业主会选择给予设计公司更多自由发挥创意的空间，这也让学员们进一步认识到设计师致力于“为客户量身定做”实际上很大程度上取决于深度解读客户需求基础上的无限创意。

3.方案设计

（1）梳理问题，细化全方位设计方案

团队成员根据获取的项目信息，从建设项目背景资料，设计所采用的技术标准，预期达到的社会效益及环境效益，工程投资估算等方面进行分析研究和讨论。基于先期创设的全方位设计理念，把所有涉及小马咖啡馆要考虑的问题进行统整梳理。导师团队引导学生通过麦肯锡金字塔原理，层层分解目标，将问题分解成不同的类别，类别下再放入对应的不同要素。逐层分解，最终形成类似于金字塔的形状结构。各设計公司最后梳理出如图2所示的海贝农庄小马咖啡馆方案设计问题分析金字塔原理图（见图2）。

A为成本：在成本的范围里进行酝酿。以最小的成本做出最适合的方案来。

A1为功能：电视，音箱，电脑，投影，阅读区，甚至是钢琴，舞台等是否需要考虑，否则后期的加入会耗费大量的资金。

A2为安全因素：设计会很细微地体现在每个角落，从进门的大门，楼梯，扶手，地面，电源插座，窗户等，都需要非常细腻的

考虑。

A3为厨房的设置：咖啡馆需要考虑供应什么产品，这些产品对应出来的就是功能平台，设备的挑选。比如需要制作雪糕，必须需要冰柜，搅拌机等。

B为建筑外观

B1为建筑风格：建筑风格要与周边的环境相融合，也要考虑与海贝农庄的建筑尤其是马场的马厩的风格相协调。

B2为色彩：颜色是融入消费者心灵最贴切的元素。咖啡馆设计以浪漫主义风格为设计的出发点，赋予亲切柔和的抒情情调。颜色上最好给予一些跟周围环境想融合的色泽为好，比如米黄色给人精神，杏色能够安神，粉绿色可以让人平静。

B3为材料：人们在咖啡馆潜移默化地放松自己，需要创设一种温馨的环境。需要材料的搭配来营造这气氛。比如木材，地毯，木地板或仿古瓷砖，都是非常不错的选择，给人一种很质朴，没有压力的气息。

C 为环境因素

C1：马粪的处理和应用

C2：咖啡馆垃圾的处理

C3：人与马和谐共处

（2）咨询专家，深度解读

导师团队及其专家与学员共同探讨，深度解读业主需求。

环境专家和学员一起探讨“何为生态友好设计？”，“如何来设计生态友好项目？”。 环境专家从意识、观念上引导学员，指出未来建筑都是讲究生态平衡，与自然相融合的。要真正做到与自然友好相处，在设计中需要考虑施工、运营、拆除每个阶段对环境的影响。施工时要考虑建筑材料如何被使用，来自哪里，对环境有何影响。在运营阶段中，人在建筑物中及周围的活动又是如何影响环境。当建筑物最后被废弃拆除时，又是如何影响环境的？这里的影响涉及土地 、生物、空气、水多个方面。同时环境专家为学员带来了环境友好项目的成功案例，为学员们在全方位设计中如何考虑环境，如何设计生态友好的项目提供了很好的借鉴。

信息技术老师带领学员掌握直接面向设计方案创作过程的设计工具-SketchUp软件又称“草图大师”的技术。让学员掌握甚至能熟练应用这一款可用于创建、共享和展示3D模型的软件。导师通过给学员示范软件基础操作，引导学生把平面图上的内容与空间范围内的功能体现相结合;思考建筑外立面的风格设计如何从平面到立体，设计过程中应该注意的空间尺度的把握，材料的选择等。

工程造价对于学生来说是一个全新的陌生的概念。因此数学老师从工程造价的整体概念入手，让学生先整体了解工程造价的概念，再深入到基于项目不同设计阶段的工程造价名称、内容及精确度的变化。项目概念设计阶段为投资估算;方案设计阶段为设计概算，与实际偏差5%-10%;施工图设计时叫预算，较为详细，精确度高，与实际偏差3%-5%;竣工时则为结算。这些不只是概念的了解，在导师的引导下学生更清楚不同阶段工程概预算的作用，从而对于自己要着手的设计概算有了预设的目标，希望通过更深入细致地了解项目，了解业主的需求，了解设计师的设计理念，与项目的利益相关方紧密沟通与合作，探讨确定影响工程造价的各因素，以期能不断优化设计方案，让设计概算能更精确并能帮助业主确定和控制项目投资额。

美术老师指导学员手绘设计图，手绘讲究大处着眼，细处着手。在设计时思考问题和着手设计的起点高，有一个设计的全局概念。细处着手，是指具体进行设计时，必须根据室内的使用性质，从最基本的人体尺度、活动范围、家居设备尺寸等着手[3]。技法上讲究从远处看大，整体细化，块面的成角透视与平面透视等。

（3）分工合作，创意设计

学生设计师们在设计过程中会出现各种奇思妙想，无论从整体布局概念到厕所的人性化，还是人与道路的结合，人与环境，甚至想到牵着马喝咖啡这样极富情趣的场景设计。学生造价师们，通过询价、比较，统计主要设备和材料数量，基于全方位设计理念，与设计师紧密合作，不断探讨材料、设备等性质及选用，期望设计概算能让工程设计变得优秀，实现技术与经济完美的统一。

学员们在自己的构想空间里天马行空，在团队合作中不断磨合、懂得取舍，体验独立思考、综合考量与合作探究的快乐。在导师的引导下，在合作实践中学员们自主生成项目动态循环设计模式（见图3）（倾听业主的声音，梳理各类需要考虑的问题→分析、研究各类问题→头脑风暴，深入解读业主的需求，平衡业主的需求、预算的控制、自然环境等这些关键因素→选择方案→不断评估、分析、验证方案的可行性→甚至推翻重新设计→再重新梳理需要考虑的问题，再进行设计优化）。学生的合作能力、艺术审美能力、创新能力、问题分析和解决能力、技术运用能力等在项目动态循环设计模式各个阶段的变化中会自然形成，每个阶段都有新的问题与目标，学生在上一个阶段所建构的能力上不断自我突破，实现创新。

学员们在导师们的科学干预下，在冲突中磨合、调整，最终体现出信任、自信、自主、独立、主动、勇敢、创新等健康的人格特征。如FBI公司的屋顶飘窗灵感有理由怀疑被别的设计公司盗取。在职场上，这也是有可能发生的，而且这不是简单的抄作业的偷懒行为，而是涉及一个设计师的职业操守问题。导师通过案例分析引入职业道德教育，引导学生设计师去妥善解决问题。最终盗取者删除飘窗设计，反思自己行为，坚定原创决心。另外在本次项目式学习里面比较突出的矛盾是公司領导层与员工的矛盾。Unique公司员工对总经理不满，认为总经理玩忽职守，不够专注。Dream Creation公司总经理觉得员工不听指挥，自由散漫，让他抓狂;Architects公司领导层独握理念与资源，缺少与其他员工的沟通，某个下午因其不在公司，整个团队人心涣散，消极怠工，毫无主见…领导层与员工之间的矛盾，不断凸显又不断解决，导师们引导学员遇到问题，冷静思考。少年员工与领导们，在一致目标的驱动下，尝试着以包容的心态去互相尊重和理解，让每个员工既有主见和专业，又懂得合作和担当。

四、开标、评标和定标

经过十五天，累计19个小时的紧锣密鼓的培训、创作、修改、融合、取舍，终于到了开标报告会。海贝农庄设计团队主创Mike与Sophie担任评委，评委从设计理念、设计概算、效果图、汇报四个方面综合评分，获得最高评分的设计公司为中标公司。

4家设计公司风格各异，亮点不断，制图中体现出的创意与艺术感让人惊叹，而概算的一丝不苟，细心谨慎也充分体现了设计师们脚踏实地的作风。各家公司的总评分不相上下，最后FBI公司推荐为中标公司。因篇幅有限仅展示中标公司FBI公司手绘和Sketchup作品选（见图4）。

FBI公司强调小马咖啡馆是优雅与野性的结合，咖啡馆的独角兽logo就是为了体现这个结合而设置的。咖啡馆整体设计结合了当地文化资源，有观看民族表演的场地，与观光车相连接，还有美术体验空间。室内设计温暖而有层次感，大面积的拼接木板，作为一种沉稳而又有内涵的覆盖，充分体现出质感与立体感。线条之美本身具有极强装饰感强，与吊灯相结合，便充满仪式感。双面的采光条件，会让整个空间显得明快敞亮。FBI公司的设计充分体现出咖啡厅注重的不是奢华，而是生活感，恰当的主题与适当的摆设装饰很重要。

五、实践反思

此次 “海贝农庄小马咖啡馆方案设计”的项目式学习围绕具体项目，以团队为组织形式，以科学、技术、工程、艺术及数学等学科为基础，在美术的视觉艺术、装饰工艺与数学测量、智能科技等多种学科知识的整合中解决真实问题，使学生自主亲历体验、探索创新。在这个过程中，学生们的问题解决能力和创新能力都得到培养，并最终获得有益终身的学习力和情感价值。从学生们的令人惊叹的最终成果及团队的良好的精神状态中，我们确信本次实践成功实现了项目式学习和STEAM的有机联结：建立了学习与现实世界的联系，实现了多学科“跨界”整合，充分激发了学生的创造力。

此外，通过本次项目式实践，我们发现STEAM-PBL课程考验的是师生的综合素质和课堂调控能力，以真正实现有效教与学。对于学生和老师而言，PBL-STEAM教学方式是一种尝试，一种挑战，更是开启无限可能的开端。

参考文献

[1]肖安庆，颜培辉，陈尚宝.试论STEAM项目式学习的设计——以“生态环境的保护”为例[J].中学生物教学，000（001）：56-58.

[2]葛生生.STEAM教育依托创客空间的中职数媒专业教学实例[J].现代职业教育，2018（5）：91-91.

[3]袁磊，王健博乐.基于学科课程重构的小学STEAM课程设计[J].现代远距离教育，182（02）：26-33.