STEAM课程的核心素养指向分析与设计优化

吴慧云 沙沙 贾楠

摘要： STEAM课程的核心素养包括学科课程核心素养、STEAM课程核心素养和共性素养三部分。在对学生核心素养培养上，STEAM课程可以给出一条不同于学科类课程的发展路径，以此体现出其独特的教育价值。在实践中，STEAM课程的整体规划可以通过综合情境创设、工程设计和信息技术融合等方式更好地体现出核心素养目标指向。

关键词：核心素养;STEAM课程;数字化教学;工程实践

STEAM课程源于国外流行的STEM教育理念^[1]。因其将科技、工程与人文结合的设计理念更符合我国基础教育“立德树人”“全面发展”的指导思想，STEM课程在引入我国后很快便得到了教育工作者的普遍认同。近几年来，国内对STEAM课程的研究和实践取得了显著进展，STEAM课程理论和课程设计中的一些深层次问题也逐渐受到关注。结合当前教育教学改革的重点领域来审视STEAM课程，其与学生核心素养发展之间的关系无疑是一个需要着重研究的问题。

一、我国STEAM课程的定位和现状

当前，国内STEAM课程通常以综合实践活动课程、地方课程或校本选修课程等形式设置，虽与数学、物理、化学等国家规划的学科课程并列，但通常其课程内容不能与国家规划的学科重复设计。再加上STEAM课程中跨领域的知识和技能本身就极难构成一个融合的体系，这就使得STEAM课程内容通常存在着系统性较弱的问题。

学生在STEAM课程中所学的知识不够系统，容易导致其在进阶学习时因基础不牢而产生学习障碍。从宏观上看，学生所掌握的知识与能力不足以支撑其在某一专业方向上的长期发展^[2]。例如，常见的3D打印、编程、人工智能等课程主题，学生在STEAM课程中所学的知识内容与真正的3D工程设计、计算机软件或信息科技的知识体系或知识技能储备要求差距较大，因此他们所学设计、制造、编程等技能不能直接与专业技术或生产技能衔接。加之，中小学各学科课程近年来也在强调跨学科和融合理念。这就让我们不得不重新审视STEAM课程的理论定位和实践价值。

在相关的研究和教学实践中，STEAM课程对学生核心素养发展的促进作用是其最显著的教育价值。有学者认为，STEAM课程的终极目标在于横跨多个专业领域，并在信息技术与真实场景的支持下，通过科学探究、工程实践等方式整合性地发展学生的学科素养、信息素养及其他核心素养^[3]。当前，基础教育课程整体上都在强调素养指向，并均以促进学生的核心素养发展为归宿。因此，如果STEAM课程能够给出一条不同于学科课程的核心素养发展路径，就会具有相对清晰的定位与价值。这对于国内STEAM课程的长期发展而言是十分必要的。

二、STEAM课程中的核心素养分析

从理论角度来看，STEAM课程所培养的核心素养涉及三个方面：一是所跨学科各自的学科核心素养，二是STEAM课程自身独有的核心素养，三是指向学生发展更上位的共性核心素养。其中，前两者位于表层，而更基础的则是共性核心素养。这与STEAM课程自身在跨学科、实践性、综合性等方面的特征密切相关。

（一）STEAM课程中的学科核心素养

STEAM课程最突出的特征无疑是跨学科。科学、数学、技术、艺术等课程已经具备了各自学科的核心素养，STEAM课程的主题和内容则会同时覆盖到不同学科的核心素养。例如，在一个“基于3D打印技术的古代器具复原”项目中，从技术应用的角度看，学生的信息意识、技术意识、工程思维等素养获得了发展;在造型研究和三维建模的过程中，学生的科学思维、数学建模、直观想象、文化理解等素养贯穿其中;最终复原形成的作品体现了学生的创新设计、创意表达、物化能力等核心素养。这些学科核心素养在STEAM课程中会被应用或表现在不同于学科课程的情境、项目或问题中，因此素养指向更为明显，对学生素养发展也能起到不同于学科课程的促进效果。

通常，STEAM课程所涉及的各学科核心素养与STEAM课程的主题和内容设计密切相关。不同主题和内容的STEAM课程在学科核心素养上会各有侧重，且有较大差异。从已有的课程设计案例来看，数学学科的数学建模、直观想象，物理、化学等自然科学领域学科的科学思维、科学探究、科学态度与责任，技术领域学科的信息意识、技术意识、工程思维、创新设计、物化能力，艺术领域学科的艺术感知、创意表达、文化理解等学科核心素养在STEAM课程中均有体现。当然，STEAM课程通常很难覆盖到相关学科的所有核心素养，这可能是由于各学科的核心素养本身在跨学科表现时各有差异造成的。

（二）STEAM课程独有的核心素养分析

STEAM课程作为独立的课程形式，原则上也应该具有能够体现自身课程理念的核心素养。目前，国内关于STEAM课程核心素养的研究较少，尚无定论。这恐怕主要是因为每个具体的STEAM课程所涉及的科学、技术、工程、人文、数学内容差异较大，很难进行分析和归类。但从核心素养的意蕴来看，STEAM课程的核心素养仍可从课程公认的共性特征出发，梳理出对应的关键能力、必备品格和价值观念^[4]。

经由对STEAM课程基本特征和相关案例的分析，笔者认为，除去具体课程内容的影响之外，我们可以在STEAM课程跨学科、学科融合和实践性特征的基础上归纳出对应的核心素养。在关键能力上，复杂信息的接收与分析能力、综合性问题的解决能力是STEAM课程最典型的核心素养。这也是两项明显有别于其他学科课程核心素养的关键能力。在必备品格方面，STEAM课程中学生能够突出地表现出一种融合意识，即学生主动地综合运用各方面知识、技能的态度倾向。在价值观念上，STEAM课程有助于塑造学生的马克思主义实践观。我们都知道“实践是检验真理的唯一标准”。这是马克思主义认识论的一大特征，也是学生通过STEAM课程实践能够形成的重要价值观念。虽然以杜威为代表的进步主义教育理念也强调通过实践进行学习，但这种实践更多是没有价值取向的中立性实践。马克思主义实践观则具有更明确的价值取向^[5]。在STEAM课程中，学生需要将实践与社会发展、国家富强、民族复兴等重要价值观结合起来，形成符合我国“立德树人”教育理念的实践认识。这也是国内STEAM课程强调将人文纳入其中的原因所在，必将形成学生价值观念培育上的独特性。

（三）共性核心素养

与基础教育阶段所有课程一样，STEAM课程最终也需要指向超越学科之上的共性素养。中国学生发展核心素养目前是国内较为公认的共性核心素养，其中的人文底蕴、科学精神、学会学习、责任担当、实践创新五方面素养在STEAM课程中都有所体现。例如，在以项目式学习为组织形式的STEAM课程中，学生会在小组活动中承担各自角色相应的责任，并在课程学习中提升国家认同、社会责任等方面的意识和品格，发展责任担当素养。又如，STEAM课程为学生提供了在复杂的跨学科情境中多途径学习，特别是在实践过程中学习的机会，学生的学会学习素养能够得到完善和发展。在跨学科学习中，学生的人文底蕴不断加深，科学精神得以提升，实践创新能力也通过工程制造和作品创作获得培养。总体而言，STEAM课程为学生的共性核心素养提供了新的发展途径，值得进一步深入探索。

三、核心素养指向的STEAM课程设计策略

基于上述分析，我们就可以从核心素养指向的角度对STEAM课程的设计进行优化。具体来说，在STEAM课程整体规划上，我们可以从综合情境创设、工程实践设计和信息技术融合三方面入手，使课程在内容、实施和评价上更好地体现出核心素养导向。

（一）体现学科综合的情境创设

跨学科是STEAM课程最典型的特征之一。STEAM课程在学习任务或问题上的跨学科设计，能够让学生在更贴近真实的情境中综合运用多个学科的知识、技能、方法来完成任务或解决问题，从而起到不同于单一学科课程的教学效果。在各学科的课程内容中，其实也不乏跨学科、贴近生活实际的教学情境设计。毕竟将学科逻辑与生活逻辑相结合，通过跨学科方式促进学生知识和能力的横向贯通代表了当前课程改革理念的重要方向。而从实践层面看，学科课程无论怎样强调贴近生活或跨学科，都仍须立足于本学科，因此其真实情境或跨学科情境的设计必然会受到一定的限制。比如，物理学科中的生活情境和跨学科情境设计，总体上还是带有“物理味儿”的。我们很难在学科课程中找到一个本学科特征并不明显的教学情境案例。但在真实世界中，不能根据学科特征明显归类为某一学科的综合性问题却十分常见。这类问题对应的教学情境往往更能体现生活逻辑，对学生知识能力的要求也更为综合，并且有着不同于学科课程的核心素养指向性。

STEAM课程中的情境创设，可以更多地体现学科综合性和真实生活情境。学生在这种相对复杂的学习情境中，获取、分析、整合信息的综合认知，面对复杂情况的问题解决等关键能力都可以获得提升^[6]。在跨学科视角下，课程对学生创新精神、文化认知等方面的核心素养，也能起到独特的促进作用^[7]。在内容主题上，STEAM课程不妨尝试文理融合，如将科学、数学、信息技术等知识或方法应用于各类艺术问题场景^[8]，或者以人文视角去分析解读科技工程的社会影响等，最终目的是使STEAM课程更为立体地发展学生的各项核心素养，成为促成学生全面发展的实践支点^[9]。

（二）工程实践的学习设计

工程实践在基础教育中的应用起源于美国，《K-12科学教育框架》将“实践的科学”与“探究的科学”并列，并将工程作为主要的实践模式^[10]。目前，工程实践既是国内STEAM课程所强调的重要学习途径，也是实现课程内容跨学科融合的有效策略。在课程教学实例中，将科学、技术、数学、人文等跨学科内容整合进一个实践性的工程项目，已是STEAM课程常见的设计思路。

学生在工程实践的过程中，通过工程规划、理论设计、创作实践、试用验证等环节，能发展直观想象、工程思维、创意表达、物化能力、科学态度与责任等多种素养。尤其是劳动意识、问题解决、技术运用等素养指标，它们在STEAM课程的工程实践中能够得到较好的体现^[11]。STEAM课程中的工程实践不同于一般意义上的劳动教育，学生不只是动手做，还要将各种高阶思维、复杂技术深度融入其中，并表现出一定的创造能力^[12]。

因此，从发展学生核心素养的角度看，STEAM课程的工程实践在内容设计上可以更为大胆和开放。这得益于STEAM课程中的工程有更强的包容性。STEAM课程中的工程设计可以从个人实践和小组实践，转向更明确分工的团队实践，其工程规模和任务周期受规定课时的制约也比较小。有些STEAM课程案例中的一个工程项目往往涉及多个专业领域，由一个十几人甚至更多人的团队，历经一个月至一学期逐步完成。这样的课程设计，无疑会对学生各方面核心素养的发展起到更有力的促进作用。毕竟这样的工程实践不仅更贴近实际，还为学生提供了在其他课程中难以经历的学习过程。

（三）信息技术支撑的STEAM课程优化

STEAM课程中还可以通过信息技术方式促进学生核心素养的发展。面向核心素养提升的信息技术应用方式大致有两类：一类是在STEAM课程中的技术部分以现代信息技术为主体，并支持工程实践或人文探索，用以提升学生的信息意识等核心素养;另一类是运用数字媒体教学资源、工具、教学系统等辅助课程实施，优化教学活动中的素养培养，并运用信息技术手段实施素养评价，不断反馈和优化课程设计。

在STEAM课程中让学生应用现代信息技术进行工程实践、科学探究，对学生的信息意识、技术艺术、实践创新等核心素养会起到很好的促进作用。目前，国内的STEAM课程案例中，以计算机为代表的信息技术应用相当广泛。由于信息技术与社会生活、科学研究等领域早已深度融合，在STEAM课程中选用信息技术作为技术部分（即T的部分）会更加贴近真实生活。在一些案例中，STEAM课程中甚至还可以融入自动控制、数字制造、人工智能等更为前沿的技术，从而更加有利于开阔学生视野，丰富学生的实践经验。

信息化资源、工具、平台还可以立体化地支持STEAM课程的实施。这包括利用媒体技术创设跨学科的学习情境，采用数字化工具辅助工程设计、模型构建，基于信息化教学系统或平台实现课上与课下的衔接、提供学习交流环境、展示探究过程或创作成果等。在基于技术的核心素养评价方面，目前国内涌现出通过大数据、云计算、人工智能等技术促进素养评价的相关探索。部分评价工具已经可以用于评价学生的综合素质和艺术素养等，而这些是传统意义上难以评价的课程目标^[13]。总体来看，与各类信息技术的不断深度融合是STEAM课程未来发展的重要方向。

注：本文系人民教育出版社课程教材研究所立项课题“面向核心素养的STEAM课程结构与应用研究”（KC2016-064）的研究成果。

参考文献

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（作者吴慧云系人民教育出版社课程教材研究所体育与健康课程教材研究开发中心主任、副编审;沙沙、贾楠系人教数字教育研究院研究员）

责任编辑：牟艳娜