多元评价视域下STEM课堂教学特征与互动模式分析*

□ 胡艺龄 张启迪 吴 忭

一、引言

当前，通过支持高质量的STEM教育来培养适应现代产业发展的高技能人才，已成为世界教育发展的共识。STEM教育与全人教育所主张的以学生为中心（吕杰昕,等,2019）、关注培育人的整体和潜能的发展（谢安邦,等,2007）相一致，其核心的培养理念落地于不同的教育场域之下，近年来在我国基础教育发展中取得了突破性进展。其中，STEM课堂作为主要的实践形式，让学生在非结构化实践过程中与先验知识体系形成关联，成为完成知识构建的重要途径。在课堂的教学实践中，STEM强调构建以真实问题为导向的教学路径、“集成式”教学方式和“以学生为中心”的基本理念（董泽华,2016）。作为一种教学和自主双模式的新型课堂体系，STEM教学理念的优越性更体现在师生协同促进教学活动生成的角色分工上。教师由传统主导者变为组织者、引导者和解答者，学习者采用小组方式协同探索，共同完成对知识的构建。

面对区别于传统教学的新课堂，教师在STEM教学实践中会遇到哪些障碍和问题？其教学行为能否得以转变？都是当前教育研究者关注的问题。在2019年中国STEM教育研究中心发布的《中国STEM教育调研报告》中指出，当前小学STEM课堂呈现出以教师为中心、传统讲授式教学为主的样态，对如何更好地实践仍处于摸索阶段。学者们通过对课堂教学的观察分析发现，存在教师引导者角色定位不清（董泽华,2016）；教师常无意识代替学生完成“探究”，导致建构式学习体验环境的有形无实的现象（杨开城,等,2020）；在学习评价中，教师通常对概念知识、学生制品和学习活动进行隐形评估，无法有效正视学生学习增值，生成教育成效证据（王晶莹,等,2021），等等。综合来看，现有的STEM课堂存在只重视外在教学形式的整合以及培养狭隘的“基本技能”等问题，如何将STEM教育提升至深度学习发生、高阶思维能力发展和全人教育培养的高度，亟待研究者对STEM课堂特征进行深入剖析。基于以上现状，本研究拟通过多元评价方式探寻不同质量类别的STEM课堂在教学实践中的差异性，总结当前STEM课堂的特征属性、有效互动样态和存在的不足之处，从可操作性的角度出发对教学活动实践提出改进建议，以期为未来STEM课程设计、课堂教学实施提供参考依据。

二、文献综述

（一）STEM课堂教学研究现状

STEM教育作为应对未来社会挑战的国家发展战略，早在20世纪80年代就受到美国国家层面的重视，将其纳入K-12教学。在教学实践研究方面，研究者们展开了广泛的分析与探索，Judy Anderson（2020）通过STEM真实教学案例分析指出，优秀的STEM教师应促进学生积极的反思，将学生的问题作为课堂重要部分之一。在协同教学形式上，不少学者提出沟通是学生合作学习的必要核心，鼓励学生合作协同解决问题。而在STEM教学过程中还应围绕着评价活动开展，教师应采用多元评价方式，学习者也必须通过测试来评估他们的设计是否有效（Radloff&Guzey,2017）。在2016年美国研究所与美国教育部联合发布的《STEM 2026：STEM教育创新愿景》中提出未来应加强操作性较强的形成性学习评价，并注重学习者的“试误”学习（金慧,等,2017）。

同样，我国也从政府层面发布了相关文件明确STEM发展任务。2015年教育部发布《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化》（教技厅函〔2015〕76号）中提出要探索STEM教育的教学模式。《义务教育小学科学课程标准》（教基二〔2017〕2号）则指出，STEM有益于培养学生的创新意识，在评价方式上应做到主体多元和方式多样。我国学者通过对国外的政策文件解读和STEM课堂进行观察展开研究，从理论视角提出教学改进建议。例如，马鹏云等人（2021）通过对《澳大利亚学校中STEM学习的挑战》进行解析，提出教师应该有意识、有能力去引导学生参与课堂合作和讨论并运用过程性评价；吴昭等人（2021）通过对REDlab STEM课程的全面分析，提出要运用多元的教学方法来促进学生的能力迁移并提供支架支持高阶思维能力发展；谢旼等人（2017）通过对美国STEM任课教师的教学经验进行总结得出，在我国有效开展此类教学应当遵循不讲授具体学科知识、不呈现标准化答案、不示范基本操作的原则，而以不断提问、引导学生自主探究为主；闫寒冰等人（2020）通过采用STEM课程整合评量指标对58个国内外STEM优秀课程案例对比分析发现，在我国的STEM课堂教学中应当加强鼓励有效失败，营造真实的科学体验；王晶莹等人（2021）通过对中美STEM课程案例在知识场域、活动设计、类型与评价的多维度分析基础上，指出STEM课程要“以学生为中心”，促进活动和内容的协同共进。

综合而言，国内外学者对STEM课堂的教学改进建议集中在“以学生为中心”的理念落实与学习效果评价多样化方面。但目前的研究所得出的建议主要基于在案例解析后的理论推导，缺少融合多元分析的实证量化研究，且STEM课堂在我国的真实教学情况及其现存问题还有待进一步深入探讨。

（二）基于教学视频案例的研究

教学视频案例研究是通过视频记录课堂教学情况捕捉教学中的关键事件和细节，供研究者随时参与的研究方式，具有真实性、完整性、开放性和便利性等特征（谯小兵,2011）。我国针对K-12阶段的STEM课堂教学视频研究的评估方法大多以引用国外评估框架为主，并根据国情进行本土化表述处理。例如，通过对教学设计、课程实施、教学内容、课堂文化四维度进行评定的ICOAP，和由课堂环境、课程结构、实施与教学内容所构成的UTOP，以教师话语内容为编码分析主体的CDOP，以及以突出协作探究方法与以学生为中心的RTOP等课堂观察协议进行教学评估。此外，也有部分学者开发了相应的STEM课堂教学评估工具。例如，李艳燕等人（2020）制定了由课堂环境、课程结构、教学内容和学生表现所构成的STEM教育质量评价指标体系；光善慧（2020）在基于高阶思维培养，以过程性评价和结果性评价为考量角度制定了STEM教育课堂评价量表，等等。

除采用宏观量表进行课堂分析外，在其他学科的课堂教学视频案例研究中研究者还会基于对师生课堂中的行为或话语进行分析。林泽珊等人（2020）通过采用s-t分析法和弗兰德斯互动分析系统对部级优课进行编码量化分析，深入剖析了高中信息技术课堂的教学结构和教学过程。张静等人（2019）以一堂高中信息技术部级优课为案例，利用改进型弗兰德斯互动分析系统，从课堂结构、师生互动、课堂气氛、教学评价和媒体应用五方面进行了视频分析，归纳了信息技术优质课的关键特征；付从荣等人（2020）则借鉴了CTBAS课堂教学行为分析系统，对12个职业教育获奖课程以教学行为转换点进行切片编码，从教与学的活动、教学行为变量、提问与应答等行为方面进行课堂特征的剖析。随着信息技术的发展，利用自动分析系统对学生行为进行分析也逐渐得到了广泛应用。

可以看到，在基于教学视频案例的分析研究中，既有课堂描述性的量表测评分析，也有从微观视角出发以行为和语言作为切入点的分析研究。但只有把量化的互动分析结果与质性的课堂描述性观察相结合进行深入分析，才可能全面、有效地描述课堂教学的真实情况（顾小清,等,2004）。在这一点上，当前基于视频案例研究的STEM课堂教学分析偏向于使用量表的质性评估，融合量化行为编码的多元分析还有待深入研究。

综上所述，本研究主要探究以下三个问题：

问题一：基于聚类分析方法，探寻并划分STEM课堂教学质量类别。

问题二：不同质量类别的小学STEM课堂教学实践，是否存在整体特征属性差异？

问题三：不同质量类别的小学STEM课堂教学实践，课堂交互模式是否存在差异？

三、研究设计与实施

（一）研究对象

本次研究所选用的视频案例来源于中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会举办的教学案例征集活动，征集对象来自全国的不同省市，能够体现一定的区域分布性特点。基于本研究所提出的三个研究问题，从中随机选取18个小学STEM主题课堂实录视频作为研究对象展开研究。其中，平均每堂课时长为40～45分钟，按照量化编码框架以3秒为采集时间间隔，一分钟内共采集360个采样点，最终生成15,000多个编码点。

（二）研究工具

1.课堂观察评价量表：RTOP课堂观察协议

RTOP是常用于衡量K-12阶段STEM教学效果的课堂视频观察工具，主要由三部分组成：第一部分为“教师设计与实施”，第二部分为“陈述性知识”“程序性知识”，第三部分为“交流互动”“师生关系”，每个分量表均由5个题项构成（Sawada,et al.,2002）。但吴维宁（2011）指出RTOP引入国内使用时存在评价工具题项表述需要进行本土化处理的问题。因此，结合我国STEM课堂教学特征及语言表达方式，本研究对RTOP的题项表达进行了本土化处理，并采用0～2的三级评分指标进行评价。其中，0表示完全不符合，1表示部分符合，2表示完全符合。

由于STEM课程的目标融合性及其学习活动的复杂性，学生在真实或模拟真实场景下的学习表现更受关注（江丰光,2017），学习评价成为STEM课程评价的核心，是教学质量监控的重要指标之一，而原有评估量表并未将学习评价纳入其考察范围。在美国研究所与教育部联合发布的《STEM 2026：STEM教育创新愿景》中指出，未来的学习结果测量将具有一定的可操作性，提倡在测量中引入技术来支持和深化个性化考评（胡艺龄,等,2021）。因此，为了与原量表保持一致性且能够更好地全面测评当前STEM课堂，本研究基于以上政策文件所提出的建议添加了学习评价分量表，由采用多元评价对象进行评价、面向学习过程的评价、多种方法进行评价、过程性评价与总结性评价相结合和采用技术手段支持个性化考评5个题项构成。最终生成包括教学设计与实施、陈述性知识、程序性知识、交流互动、师生关系和学习评价共6个分量表、30个评分指标项的宏观评分框架（如表1所示）。

表1 RTOP评价指标框架

2.师生行为互动分析：改进型弗兰德斯互动分析系统（iFIAS）

在课堂教学行为的量化分析中较为成熟的是美国研究者弗兰德提出的课堂互动分析系统FIAS。该系统以3秒作为一个时间节点，通过编码的方式用于记录师生的语言互动过程并进行分析的一种观察技术。师生的互动情况主要包括教师言语、学生言语、沉寂三大类别共10个编码（Flanders,1963）。而方海光等人（2012）提出的改进型弗兰德斯互动分析系统iFIAS，是基于全面、真实考察学生的学习情况和学习状态并维持原有分析矩阵规律改编而成。其中包括教师语言、学生语言、沉寂和技术四大类别共16个编码，并将原有的提问类别细分为开放性问题和封闭性问题，将学生主动说话细分为学生主动应答和学生主动提问，并增加了学生与同伴讨论的编码项，从师生双角色角度出发体现当前学生行为在课堂教学中的主体性活动。

（三）研究过程

本研究为达到深入分析当前STEM课堂的整体特征属性及师生交互模式情况，采用定量研究与质性研究相结合的方式（分析框架如图1所示）。一方面，由两位专家依据RTOP中的六个分量表上的30个指标项对抽取到的课堂视频案例进行评审打分，评估其在多大程度上符合题项标准并对课堂教学质量做出总体判断。RTOP各分量表中的每项指标都有说明性话语指导，可以帮助评审人把握评估要点，有助于减少评价上的判断分歧，提高评估可靠性。依据该研究思路，两位专家对18节小学STEM课堂教学实录分别进行了RTOP量表评价，其一致性系数达到0.818（p=0.000＜0.05），具有显著的一致性，并对不一致的评分点进行协商，生成最终的评分结果。另一方面，根据iFIAS的分析规则，以3秒作为一个时间节点进行一次采样编码，并根据编码结果形成行为互动分析矩阵。为了更好地深入分析STEM课堂的教学行为互动情况，探究其“以学生为中心”理念在不同教学阶段的实践情况，本研究采用加涅提出的九大教学事件所对应的四个阶段（导入阶段、新知学习阶段、评价阶段和总结迁移阶段）进行课堂教学时序划分，并对师生话语互动进行二次分析。上述RTOP评分结果与编码标签是本研究三个研究问题主要依据的数据样本。

图1 STEM课堂教学实践分析框架

四、研究结果

（一）STEM课堂质量类别划分

采用RTOP课堂观察协议对所选取的18节STEM课堂实录进行专家评分，各指标项评分范围为0～2分，各分量表由五项指标构成，总分值为10分。以STEM课堂在六个分量表上的得分作为基础变量数据，为能够自动确定出最佳的聚类个数，研究采用二阶算法（TSC）进行聚类分析，根据数据在空间关系上的亲疏程度进行类别划分，将具有相似课堂教学特征的教学案例聚为一类。

根据聚类规则可知，dBIC（2）小于0（-14.255），故继续观察BIC变化率。其中，BIC变化率小于0.04的最小聚类数为2，故最佳聚类数取2类。经SPSS数据处理分析结果显示，聚类轮廓测量值为0.5，表明本次聚类效果较好。基于系统的自动归类标签和集群的特征，结合变量对聚类后课堂教学质量评估的重要性，综合考虑其分布规律，将18节STEM课堂实录分为两个类别命名为高质量组和低质量组。这两类课堂的特征情况如图2所示：①高质量组课堂整体评分较高，在教学设计与实施、陈述性知识、程序性知识、师生关系和交流互动五个分量表上得分高，在学习评价分量表上得分低；②低质量组课堂整体评分较低，在陈述性知识分量表上得分高，在教学设计与实施、程序性知识、师生关系、交流互动和学习评价五个分量表上得分低。

图2 课堂整体质量特征聚类分析结果

（二）高、低质量组STEM课堂整体特征差异性分析

基于以上聚类分析结果，为探究不同质量类别的课堂整体差异性，首先依照RTOP课堂观察协议对高、低质量组课堂整体情况在教学设计与实施、陈述性知识、程序性知识、交流互动、师生关系和学习评价六个分量表上的评分数据进行描述性统计。结果表明：在各分量表满分为10分的机制下，高质量组中学习评价（M=4.56，SD=1.74）的平均得分不高于5分，低质量组中教学设计与实施（M=4.78，SD=1.56）、程序性知识（M=5.00，SD=2.17）和学习评价（M=2.33，SD=1.58）的平均得分不高于5分，且除陈述性知识外高质量组的平均得分均高于低质量组。为进一步检验高、低质量组课堂在各分量表上是否存在显著的差异，研究对两组课堂评分数据进行了独立样本t检验。数据分析结果显示：高、低质量组在陈述性知识（t=-1.08，p=0.293）上不存在显著差异，在学习评价（t=2.83，p=0.012＜0.05）、教学设计与实施（t=3.48，p=0.003＜0.01）和师生关系（t=3.62，p=0.002＜0.01）上存在较显著差异，在程序性知识（t=4.49，p=0.000＜0.001）和交流互动（t=5.72，p=0.000＜0.001）上存在显著性差异。综合来看，理论与实践相结合是STEM课堂教学的重要特征之一。在高质量课堂中，陈述性知识（M=7.89，SD=1.90）与程序性知识（M=8.67，SD=1.00）的得分保持相对平衡的状态，知识传授与操练活动分配合理，符合小学生的学习注意力发展规律。在低质量课堂中的陈述性知识（M=8.67，SD=1.00）得分却高于程序性知识（M=5.00，SD=2.17）1.5倍左右，表明虽然教师在教学活动中仍有设计实践探究环节，但理论知识的传授却占据了课堂教学的主要地位。另外，由于STEM课程的融合性及其学习过程的复杂性，学习结果评价是STEM课堂教学中必不可少的环节之一，通过分析结果可以看出，高、低质量组在学习结果评价的多元性上仍存在一定的不足之处，但在高质量课堂中教师对于面向学习过程的证据性数据的收集已经有了一定的意识。

（三）高、低质量组STEM课堂师生交互差异分析

师生互动的有效性是提高课堂教学效率的重要保障，构建积极良好的师生教学互动，可以使课堂发生根本性的变化。为此，本研究在基于RTOP评估量表的分类基础上采用改进型弗兰德斯互动分析系统对高、低质量组课堂进行微观课堂教学互动分析，依据编码统计后的数据，从师生言语互动、提问互动类型和课堂情感氛围三个方面探究高、低质量课堂的师生教学互动差异。

1.高、低质量组言语互动情况分析

（1）师生整体言语比例

根据互动分析方法，在互动行为分析矩阵中，通过对18节STEM课堂的言语比例统计得出：高质量组课堂的平均师生言语比例（M=0.71，SD=0.49）小于1，体现为完全以学生为中心的课堂；低质量组课堂的平均师生言语比例（M=1.66，SD=2.14）介于1～2之间，属于教师主导、学生主体型课堂，其中有一节课例的师生言语比例大于2，属于完全以教师为中心的课堂。且在RTOP的交流互动评估分量表的第三、四指标项（如表2所示）中可以看出高质量组的平均得分高于低质量组，学生语言在课堂中占比较大并掌握了整堂课中的大部分话语权。由此综合说明，在高质量组课堂中的师生言语比例上可以充分体现出“以学生为中心”的特征，在低质量组课堂中则以师生双向互动为主要教学特征。

表2 RTOP交流互动分量表评分结果

（2）不同教学活动阶段的师生言语占比

本研究以加涅提出的九大教学事件所对应的四个教学阶段为划分依据，结合课堂教案设计依次分为导入阶段、新知学习阶段、评价阶段和总结迁移阶段，以探究在不同的教学阶段中师生言语占比的情况。结果显示：高质量组相较于低质量组在教学活动各阶段中学生的言语分布比例较高，教师的言语分布比例较低；低质量组的教师话语极差为35.00，高于高质量组的教师话语极差29.21，学生话语极差34.29，高于高质量组的学生话语极差32.11，说明在高质量课堂中师生话语占比在各阶段跨度较小。综合来看，由于STEM课堂中的新知学习阶段需要学生通过小组合作讨论完成，且处于小学年段的学生思维相对活跃，讨论积极性较高，因此高、低质量组学生语言在该部分占比均较高。但在其他教学阶段中，高质量课堂中的学生话语占比均在0.27以上，其中评价阶段达到了0.51。相较于传统课堂中教师在导入、评价和总结迁移中的“一言堂”行为有所不同，学生的主体性特征更加突出，参与课堂活动的广度较大。

2.高、低质量组提问互动类型差异分析

在教学活动过程中提出的问题可以分为要求学生简单地陈述具有唯一且确定性答案的封闭性问题和需要学生进行高层次思维活动的开放性问题。基于iFIAS的分析矩阵，可以通过（4，4）（4，8）（8，4）（8，8）四个位置所形成的闭环反映一堂课的训练型互动提问程度，（3，3）（3，9）（9，3）（9，9）四个位置所形成的闭环反应一堂课的创新型互动提问程度。

通过数据分析可以得出：在提问的总数上，虽然高质量组在每节课中的平均提问数低于低质量组的提问数，但高质量组在开放性问题和创新型互动提问上均高于低质量组，且在封闭性问题上存在显著性差异（t=-3.52，p=0.003＜0.05）。由此可见，在低质量组课堂中存在课堂问题空间窄化现象，课堂中以简单的提问为主，学生被动反应来认可教师观点，提问的引导性较强而问题的意义性被减弱。在高质量课堂中，教师则侧重于以提问引发学生思考，帮助学生在思维活跃期形成以创新性思维分析、思考和解决问题的习惯，鼓励学生主动表达观点，学生的主体性地位得到提升，学生参与课堂活动的深度得以体现。

3.高、低质量组课堂情感氛围差异分析

教师在课堂教学活动中的言语作用有“直接影响”“间接影响”两类，根据分析规则，若两者比值大于1，则表明教师倾向于直接控制学生的学习活动。其分析矩阵中1～3行与1～3列的相交区域为积极整合格，用以反映教师和学生间的情感氛围融洽，7～8行和6～7列的相交区域为缺陷格，用以反映教师和学生间的情感交流隔阂。

通过数据分析结果可以得出，无论课堂质量高低都是教师在施加直接影响给学生，这与课例的教学对象为小学阶段学生有一定的关联。在小学阶段，教师通过施加直接影响的教学以维持课堂纪律和规范学生的学习行为。但高、低质量组课堂在直接影响与间接影响的比例上存在显著性差异（t=-2.93，p=0.018＜0.05），高质量组的直接影响施加程度低于低质量课堂，教师除倾向于言语讲授并对学生学习施以直接指导外，更加重视学生的学习体验与感受，给予表扬和认可。高质量组课堂的积极整合值高于低质量组，且存在显著性差异（t=2.44，p=0.026＜0.05），在缺陷格上低于低质量组。可见，虽然高、低质量组的课堂都体现了师生的情感氛围融洽，但高质量组的教师更多地会给予学生鼓励、支持和表达情感与想法的机会，从而使学生处于最佳的学习心理状态，利于其进行有效学习。这与RTOP师生关系分量表中高、低质量组在第一、二指标项所描述的鼓励学生积极参与课堂活动和对学生提出的问题与想法给予表扬的数据分析结果相一致（如表3所示）。

表3 RTOP师生关系分量表评分结果

（四）高、低质量组同类型教学环节设计差异分析

为更好地深入分析高、低质量组在教学实践上所存在的差异性，在以上课堂教学观察分析外，本研究对高、低质量组中的同类型STEM课程的教学环节设计进行了差异分析。按照傅骞等（2016）对STEM课程设计的分类方式，选取满足制造型的STEM课程进行分析。制造型STEM由于在真实教学环境中立足于现有物品，侧重让学生掌握相关硬件设备原理和使用，因此在真实教学中被广泛采用。该类课程的教学环节模式可以分为情景引入、设备培训、模仿制造、知识讲解、协同改进和分享反思，其中设备培训往往以提供学习支架方式替代。

在情景引入环节，高质量课堂中的教学设计除采用传统的视频和图片外，还有“就地取材”式的导入，如引入学校校园中的升旗台作为导入案例和结合当地的本土文化，如上湖绘船节等，增加课堂教学感染力。在知识讲解与模仿制造环节，当前的教学活动以先知识后制造为主要顺序。在知识传授层面上，优质课堂的学生会在教师的话语引导下得出知识结论，师生间存在交互性话语；低质量课堂中教师在设计时就采用传统性话语讲授知识，因此体现在编码分析中不同质量类别课程的提问类型差异和师生言语在多阶段分布占比不均衡的现象。在制造层面上，当前常用的方式为探究性制造和模仿性制造。高质量课堂在设计时常采用探究性制造，学生的操作自由度较大，有意识地培养学生的试错行为，而低质量课堂常采用模仿性制造，意在帮助学生快速掌握操作过程，通过实践的方式达到强化学习的目的。在协同改进环节，高质量的课堂会加入这一教学环节的设计考量，设计意图表明培养学生的迭代思维更加符合STEM中的工程设计思想；在低质量课堂中却并未得到体现。在分享反思环节中，当前高、低质量课程在教学设计中对于“反思”的考虑都有所欠缺，对整个学习过程的评价存在设计不足，与课堂教学观察的分析结果相一致。

五、结论与讨论

通过采用定量与质性相结合的研究方式，本研究对高、低质量类别的STEM课例在课堂整体表征、师生交互情况、教学环节设计方面进行了深入的分析。基于以上分析结果可以得出，优质STEM课堂具有如下特征。

（一）观念指向：建构围绕学生中心的课堂教学活动

STEM课堂教学中的核心理念是“以学生为中心”，其学习过程是学习者根据自身固有经验背景，主动对新知识进行选择、加工和处理从而建构认知结构的过程。因此在教学中，唤醒学生主体意识能够有效调动学生的积极性、主动性和创造性（任媛,2021）的发挥。在本研究中，基于宏观层面的研究结果显示，优质课堂中的教师在行为实践上，通过设计、组织丰富而高质量的学习任务来引导学生融入课堂实践活动，提高了学生课堂参与的广度和深度，且程序性知识和陈述性知识的课堂占比恰当，教师注重学生的动手实践活动行为的发生。而在低质量课堂中教师仍注重知识的传授，学生实践时间匮乏。在微观语言互动上，在优质课堂中教师与学生共同完成所有教学环节，学生在课堂中的话语占比较大，主体性特征突出。教师通过采用话语权移动的方式，让学生参与知识的建构、论证和评估过程，而并非简单地提供事实知识让学生被动吸收，促进了学生知识和思维的产生机制发生。

（二）功能效用：培养多元创新思维的复合人才策略

由于不同学习者的学习风格和认知方式存在差异，在问题方案的设计上具有多样性特征（赵呈领,等,2018）。因此，STEM课堂注重对学生创新思维能力的培养，以鼓励学生采用多样化方式进行问题解决为主，教师对学生采用启发式教育，并提供“支架”予以支持。在本研究中，优质课堂中的教师在教学设计与实施上采用开放式教学手段，鼓励学生先自主探究再获取相关结论。同时，设计多种问题解决方案支持学生按照自己的思路融合多学科知识，通过实践操作来解决问题，以此推动学生实践能力的发展。对于学生个性化思维能力的释放、情境性探究思路的引导和多样性项目成果的孵化起到了良好的促进作用。在项目完成过程中，教师大多鼓励学生进行有效失败的试错行为，这一举动也符合卡普尔有效失败理论，即通过鼓励学生进行有意义的尝试而非盲目的试错，使其迁移能力得到发展（刘徽,等,2020）。在本研究的优质课堂分析中发现，教师通过让学生试错触发新的知识节点并开启新一轮探究活动，使其认知思维不断从横向、纵向发散延伸，从而实现对知识的多次加工和迁移，激发学生多元的创新思维活动。

（三）互动表征：表达师生交互有效的课堂话语空间

教学是一种社会性的认知活动，师生互动具有生成性特征，即时即量的互动交流能够启发思维，增强灵感。小学生处于思维活跃期，STEM课堂中师生的交互性话语是其创新能力培养策略的一种实践性引导方式。在真实的课堂教学环境中，优质课堂的教师并不会盲目追求提问次数和互动效果，而是注重课堂提问对学生的激励和引导作用，设置有效的师生交互话语空间。所提出的问题一般具有较强的可拓展性，且在问题的设置上关注对学生的发展性作用，创新性、开放型问题的数量居多，以达成能够引发学生深度学习和有效集中注意力的目的为主。在教学过程中，教师充分给予学生回答问题、表达看法和情感的机会，增强师生间交流互动的有效性，使学生由被动接受者转变为主动参与者。STEM课堂的学生主体性得以体现，思维能力的深化得到了良好的引导。

（四）环境构建：营造积极支持型的课堂情绪氛围

良好的课堂氛围是师生在教学过程中所表现出的共同情绪状态，是课堂教学能否顺利进行的一个重要因素。徐新民（2011）曾提出新课程理念下，支持型课堂氛围有助于教师和学生充满自信且形成相互依赖，保持学生的学习积极性。在本研究中，在优质课堂中教师常会对学生所提出的问题和想法给予表扬和鼓励并对学生耐心，营造融洽和谐的师生关系氛围，与支持型课堂氛围的理念相契合，有效促进了学生的发展。有研究表明，支持型课堂氛围对学生的学习兴趣和学习动机会产生显著的间接影响，从而使学生以一种最佳的心理状态投入到学习活动中，为新知识的学习奠定基础（徐瑾劼,2021）。由于STEM课堂中学生常以协作方式开展学习活动，营造积极良好的支持型课堂氛围不仅可以辅助教学活动的发生，也是实现有效教学、有效协作的重要条件之一。

（五）优质课堂的评估意识：凸显学习成效证据的多维体系

在STEM课堂中学生的学习活动是一种复杂多元的高阶能力习得过程，学生的个性化、多样化特征显著。对其学习成效的评价应该在全方位监测信息的基础之上，并将学生的科学精神、创新能力和合作能力作为重点的考核指标（赵呈领,等,2018），以此来评估学生的跨学科思维品质，有效地通过评价引导学生跨学科思维的发展。在本研究中，虽然不同质量类别的课堂在学习评价上整体得分偏低，但在优质课堂中教师更多考虑到了多元主体性评价，并在评价过程中有意识地采用量表、学习活动单、汇报展示等多种方法记录面向学习过程的学习成效证据，并以此作为一种评价依据。由此可见，教师对于学习评价的成效证据意识有所凸显，而多维度、多样化、多主体的能力评价体系构建还有待进一步加强。

六、总结与展望

STEM课堂教学研究已成为当前教育研究重点取向之一，众多学者提出了相关的教学策略和课堂模式等实施建议。但在真实教学环境下，理论建议与实践效果间仍存在未打破的壁垒屏障。本研究通过采用课堂描述性观察与师生行为交互相结合的多元评价研究方式，对当前小学STEM课堂教学特征进行深入分析。研究结果发现优质课堂中教师在观念指向、功能效用、互动表征、环境构建四个方面更好地契合了STEM课程理念；在教与学的活动时间性安排上能够达成学生“探究自由”；从活动设计、提问方式、话语反馈等方面多次、多元催发学生的创新意识和思维活跃性，促进深度学习和全人技能形成。在学习评价方面，已有的理论建议在实践效果中得到了一定体现，教师在评估意识上已开始发生认知转变。但由于本研究的研究对象聚焦于小学年段，低年级学生在注意力特征、学习兴趣倾向性和思维能力发展等方面与中学生和大学生有所不同，在课程的实施和教学内容的设计上存在一定的差异，因此该研究的结论在可推广性上具有一定的年龄局限性。对于不同年龄段STEM课堂的整体实践特征的表征情况还应结合具体心理发展特点做个性化分析。同时，课程目标导向、学习效果评估等也需根据不同学段进一步深化。