基于小学生高阶思维培养的STEM超学科课程开发与实践

■ 高 峰 王慧妍

一、问题的提出

伴随着时代的发展，教育的育人方向和育人目标也不断发生着改变。这种改变表现在两个方面，一是教育更加关注“人”作为主体的自然发展规律和深度发展需求，二是更加关注社会时代发展对于人才培养的需求。两个方面结合，便要求教育要从过去“整齐化一”“单向培养”的模式中走出来，走向个性化培养、深度培养和综合培养的教育变革。而依据布鲁姆的教育目标分类学，目前我国的中小学教育现状大多仍然局限在学生低级认知水平培养的范围内，如在分科学习的课堂教学中“记忆、理解、运用”比较多，但“分析、评价、创造”比较少。这种分科教学模式在为学生夯实了多领域基础的同时，也限制了知识与技能的综合运用，限制了学生综合素养的形成，很难为学生提供创新实践的平台和机会。因此，通过对学科的跨越和融合来培养具备综合能力和核心素养的学生成为我们探究的方向。

STEM教育作为培养学生高阶思维与核心素养的优秀范例，被世界认可，也走进了中国。近年来，我校依托STEM教育理念，结合学校的科技特色，在学校“玉泉人·育全人”幸福教育课程体系中的实践课程领域，建构了校本化的STEM超学科课程。力图通过这种新型的课程形态，突破目前分科教学的壁垒，完善学校从基础到拓展再到实践的梯度式育人课程体系，使学生在最高级别的课程——实践课程中得到更深远的发展。

二、小学STEM超学科课程架构

（一）概念界定

在引入与吸纳STEM教育的过程中，我校充分考虑了它在“移植”过程中如何适应本土、本校校情的问题，结合超学科理念，着力办出有特色的STEM教育。在2013年全国科学技术名词审定委员会公布的教育学名词中有这样一个课程定义，即超学科课程（transdisciplinary curriculum）是“不考虑任何特定学科的背景，强调以某一学习经验或者以自然、社会问题为主题来组织课程内容和学习活动的课程。是一种彻底的整合课程”。[1]我校将超学科理念与STEM进行整合，形成了基于STEM理念的校本化课程体系，并提出了我校关于超学科课程的操作性定义，即基于“学科课程”的、统合“学科课程”的、超越“学科课程”的课程，以问题为驱动，以“自主、合作、体验、探究”为学程，以培养学生高阶思维和核心素养为目标的一种新的课程形态体系。

（二）目标定位

按照“知行合一、格物致知、学以致用”的原则可以对学校“玉泉人·育全人”幸福教育课程体系解读如下：认知与情感平行发展，同时作用于行为。因此，在经由基础到拓展到实践课程的过程中，认知、情感和行为呈现相互影响又不断发展的趋势，课程级别越高，学生认知与情感的应用发展也逐渐增多，更多丰富的、良性的认知与情感将支撑学生形成更多正向积极的行为。这也是实践课程的意义所在。由此，学生才更有能力去面对未来不可确定的生活，在构建自我的过程中，为未来拥有幸福生活的能力而积蓄力量、奠定基础。

因此，超学科课程作为学校课程体系中的实践课程，也同样以“育全人”为己任，明确了它有别于传统学科课程的目标定位。在学生原有的学科课程基础之上，通过统合和超越多个学科课程内容来设计驱动性问题，使其成为学生解决真实问题的过程。因此，确定了超学科课程的两个目标维度，即学生素养维度和哲学问题维度。

图1 超学科课程二维目标图

基于自身的课程特点，学校对于中国学生发展核心素养的三个领域六大素养18个要点进行了重新划分与解读。具体分为思维、方法与情感三个方面。

图2 超学科课程学生素养维度目标图

哲学理论认为，人类主要应该解决的是人与自然、人与社会、人与自我的关系。根据人类的认知特点以及自然发展规律，我们将这三个领域的问题又进行了层级划分。每个领域都包含三个层级，即了解与尊重，珍视与保护，优化与改造。

（三）超学科课程设计原则

1.与基础学科相衔接。要想实现超学科，原来的学科课程不可跳过和忽视，它是超学科的基础。因此，在课程设计时，首先要统筹梳理和分析每个年段学生在每个学科领域所能达到的水平与能力，在此基础上，再去合理设计让学生能“跳一跳，够得着”的课程。课程目标与难度既不能过低，也不能过高。

2.面向全体。设计面向全体学生的课程，不是社团类的精英培养课程，而是具有普适性的、有助于全体学生提升思维水平和核心素养的课程，参与者皆从中有所收获。

3.个性化。课程设计还要体现开放性、层次性和多元性。即在课堂上，学生可以根据自己的个性特长、兴趣爱好完成不同的任务或者开展有选择性地自主探究与创造。

4.关注过程。在这个课程里的学习，没有“成功与不成功”的概念，没有“满分与不满分”的评价，而是关注学习过程中每个学生的思维、情感和行为的变化，这才是课程的真正意义。

5.统合时空。为了保证有充足的探究时间，在课程设置上也打破了时空界限，建设专属课程基地，构建开放式学习空间。利用一个上午或下午四课时的时间完成一个项目的探究，中间没有铃声，只有不同的功能空间，学生依据探究流程按需而动，选择到某个空间完成某项任务。

6.情境导入。考虑到小学生的年龄特点，每个学年的课程设计以故事情境贯穿，通过设计一个个充满智慧的故事为问题线索，驱动学生一个学年、8个半天的学习。

7.项目式学习。采用“项目式学习”方式，结合时间和空间设计的实际情况，来进行课程设计。

三、小学STEM超学科课程实践路径

（一）课程设计

1.课程设置与内容。学校将中科院一个独立的校区建设成为专属的超学科课程实践基地，命名为“小蚂蚁梦工厂”。超学科课程依托这一学习空间的设计，针对学校三至六年级不同学生设计一个个充满智慧的故事为问题线索，驱动学生在“梦工厂”完成一次不断探索、创新创造、高级认知的学习之旅。每个年级一个主题，每个主题共8个课时，分两学期完成；每次课3.5个小时（一个上午或下午）；每学期4次课（合计相当于常规的16课时）。

例如，四年级的学年大主题是“移居月球”，其中包括月球探梦、一飞冲天、飞船降落、能源获取、家园奠基、智能生态、宜居空间、基地落成8个小主题；五年级的课程大主题是“能源家族”，其中包括探秘电池、跳舞精灵、神奇悬浮、阳光玉泉、一飞冲天、谁的力量、点水生花、选择指南8个小主题，分上、下两个学期完成。

2.课程学习方式。对于每一个小主题，学生要经历三个板块的学习，即课前探索、课上探究和课后延展，每一个环节在不同的空间完成。

板块一：课前探索

准备（课前课下）：学生在课前一周拿到下一个研究主题的课前探索单。通过上面的问题指引，提前完成资料查找，了解主题与背景，并确定自己感兴趣的问题方向。

板块二：课上探究

讨论（讨论空间）：学生进入“蚂蚁梦工厂”，根据搜集的信息等，进行分组讨论，形成本组的观点、主要内容、追求的目标、创意的结构等，即对预期的成果进行预设和设计。

设计（设计空间）：根据讨论的结果、达成的预期追求，进行概念设计，可以画图，可以通过电脑软件，可以用文字写出来等，即通过虚拟过程将研究的结果设计出来。

物化（物化空间）：将研究的结果进行加工、制作、改造等，将设计的概念作品物化。

发表（展示空间）：这是一个分析、评价的过程，将同一作品进行比较，独创作品可以与其他作品进行比较等，让学生找到自己作品的成功之处、失败之处，原因是什么，问题是什么，进一步改进的措施是什么等，通过演讲、实物观摩、拆分、比较、衡量、评估等，对作品做出界定和评价。

板块三：课后延展

延展（课后课下）：一次课的结束，并不意味着研究的结束。因此，每次课都设计一个课后延展的问题，是与本主题相关的深度或广度问题，去激励学生带着兴趣和求知欲将研究延伸到课后和家庭，并鼓励学生上交课后延展的项目成果。

（二）教学体系设计

超学科课程有别于传统的学科课程，它的综合性、开放性、创造性和生成性对教师和教学提出了更高的要求。因此，为了更好地落实课程，生成有效教学，设计了闭环式、生态化的配套教学体系。每一个小主题即小项目，教师要进行细致的备课，撰写教学设计，形成教学资源包。教学资源包包括项目概览、学习指导、学习资源包、学生活动手册以及作品预设。这一系列内容为学生有效学习提供有力的支撑与保障，为学生在每个环节中的学习提供各种各样的给养。而学生的学习效果和反馈又能够很好地促进教学反思，从而进一步优化课程设计。

项目概览主要用于确定研究主题和情境，研判项目实施的可行性以及要研究的主要问题；预设学生在课上可能遇到的问题和生成的成果；明确学习所需的资料和工具，以及学生的知识储备和能力发展目标。

学习指导，包括学生学习过程设计以及老师指导性教学策略的设计，即学生在每个环节用何种方式学习，教师针对学生每个环节的学习采取何种指导形式和指导内容。

学习资源包，即教师根据研究项目提前为学生准备的与之相关的学习资源，如新闻、视频、文章、操作方法指导等，学生在不同的学习环节可以去资源包中寻找自己所需要的信息。避免了学生在网上漫无目的搜寻浪费时间和精力，有助于学生提高学习效率。

学生活动手册，是学生进行项目式学习的脚手架。在活动手册的引领下，学生可以一步步井然有序地完成整个项目。

作品预设，是指教师对于本项目先预设出可能生成的作品，并尽量制作出来。这是要求老师要对自己的项目了然于胸，以便于更有针对性地对学生提供指导与帮助。另外，因为本课程中，学生最终生成的作品不是统一的，是丰富多彩的、开放的。所以这样的课程对习惯于传统教学的老师来说也是极大的挑战。在培养学生创新性思维的同时，教师也同样要具备这样的思维和能力。所以，这一做法也是培养教师具有创新思维的好办法。

为了保障课程的优质高效运行，组建了“超学科”学术委员会，由有着不同学科背景的教师构成专职的课程研发及实施团队，并实施“三研”教研策略。一是研课。分为四个步骤，即共享说课、磨课评课、翻转上课、反思议课。另外，制定“主题研究课”制度，即确保在每个年级每一次开设新主题的一轮课程中，每位教师要做一节研究课，同伴互听，互评。二是研技。超学科的学科特点决定了教师必须具备多学科的知识与技能，而这正是一个“后天组合”的团队所欠缺的。因此，组织教师进行各项技能的培训。三是研学。通过外出学习、聘请专家，读书研习等多种途径，研究学习国内外STEM、PBL、创客等教学理念及方法，不断丰富理论基础与实践经验。

（三）课程评价

1.教师教学评价。课程实施过程中，对于教师及教学情况实行多元评价。通过学术委员会、第三方评价机构、师师间、学生及家长等多个评价主体，以“个人学术积分”“期末教师测评”“调查问卷”等多方式来对教师及教学进行全方位、多维度的评价。以上评价结果最终都整合量化为数值，作为教师绩效考核、评职晋级的依据。另外，设计的“超学科课程实施与学生学习情况调查问卷”中不仅包含对课程实施的评价，还包含对学生知识、技能、方法、思维、情感等方面的评价监测，以此数据来检验教学效果，起到优化改进教学的目的。

2.学生学习评价。对于学生的评价，包括质性评价与量化评价两种。量化评价，即学生在超学科课程学习中都有自己的成绩单，这里的成绩可能来源于完成了“课前探索”或课后延展的任务，完成了作品等。而质性评价则包括课上互评和自评，即在成果展示时，其他学生会对其作品进行相对客观的评价，并提出改进意见。而自评则是每节课后附的评价表，是引导学生进行自评和互评的工具。最终，评价结果将以《玉泉学子追星计划》为依托，将他们所获得的星星记录到期末的追星计划中，一并计入《学生发展护照》。

四、成效与反思

超学科课程的实践与研究取得显著成效。一是突破了学科教学育人难题，学生的高阶思维水平得到发展。在超学科课程形态下的学习，学生不断体验和经历分析、评价、创造的学习过程，频率远远高于传统课堂。如近两年在全区的小学毕业生学习品质测评中，我校学生学业质量和非学业质量均处于第一象限中。非学业质量的八个维度及非学业综合成绩皆位居全区前列，处于双优区。二是在学生核心素养培养方面取得了明显效果。在完成项目研究的过程中，基于PBL的学习方式让每一个学生都能参与到真正的自主探究中来，在为实际生活、为社会、为人类、为自然破解难题的过程中，理性思维、批判思维、勇于探究的能力，劳动意识、解决问题的能力、责任意识、家国情怀等品质皆以润物无声的方式作用于学生。三是激发了学生的创新意识与创造热情。在关于超学科课程的学生调查问卷中，97%的学生表示喜欢这一课程，84.5%的学生表示“可以自己动手实践创造”是喜欢这一课程的理由。四是促进了教师综合素养的提升，助力教师专业发展。每一位教师在课程研发、备课、上课的过程中，都经历了跳出单一学科、广泛涉猎、筛选提取、整合研判、逻辑分析、创新创造等过程。因此，他们实现快速成长，三年的时间内，“超学科”团队孕育出了两名海淀区学科带头人、一名区骨干、一名见习教研员。五是优化了学校办学品质，学校社会影响力不断提升。

当然，STEM课程理念在中国以及每个学校的本土化、校本化落地与实施，还有很长的路要走。目前，我们以超学科课程为依托探索并践行这一理念，取得了可喜的效果，但仍然觉得不足。对于学生的高阶思维发展和核心素养培养而言，还是“吃不饱”的状态。所以今后，我们将努力为学生提供更多的时空和平台，在充分利用学科实践活动课时的基础上，在进一步整合多学科、超越多学科的基础上，在丰富完善“超学科”课程的基础上，加大上课的频率和次数，让学生们能够在这种课程样态中尽情汲养，尽情生长。