基于OBE教育理念的STEM课程设计探究

◇惠锋明（江苏：无锡市梅村实验小学）

一、OBE教育理念与STEM课程设计的契合点

OBE（Outcome-Based Education）也称为目标导向教育或成果导向教育，意味着教育要围绕学生在学习经历结束时能够成功完成的任务开展教学。OBE 教育理念强调以下问题的解决：学习成果是什么？它的价值是什么？如何支持学生获得这样的学习成果？如何检验学生是否取得了这样的学习成果？以此为出发点，参照Acharya 的OBE 教育模式，本文提出的课程设计以学习成果为导向，包括定义学习成果、实现学习成果、评价学习成果和使用学习成果四个步骤。

STEM 课程强调，在解决与STEM 领域相关真实问题的过程中，发展学生的科学核心素养。以工程设计为主线，以项目式学习为重要方式，STEM 课程的设计与实施可遵循“问题与聚焦、调查与研究、设计与制作、测试与评价、拓展与应用”的流程。这与OBE 教育理念的四个问题相契合。第一，对问题的聚焦关注的是“学生的学习成果”；第二，以成果为导向的学习活动链的设计，则需要关注“如何帮助学生指向学习成果”；第三，对STEM 学习成果的迁移运用则回应了OBE 理念中“学习成果的检验”；第四，STEM 课程对相应领域真实问题的解决，则反映了OBE理念中的“学习价值问题”。（如图1）

图1 OBE理念内涵与STEM的契合框架图

二、基于OBE教育理念的STEM课程设计框架

基于以上分析，本文提出了如图2 所示的基于OBE 理念的STEM 课程设计框架，其中包括定义学习成果、实现学习成果、评价学习成果、使用学习成果四部分。

图2 基于OBE理念的STEM课程设计框架

（一）定义学习成果

定义学习成果是体现OBE 教育理念的关键环节，落实到STEM 课程中，即为明确课程目标和设计成果要求。教育之目标在于五彩缤纷的生活，STEM 课程为还原教育的生活价值提供了有效的途径。以STEM 领域的真实问题切入，将其与《义务教育科学课程标准》中的学习内容和要求匹配，即可转化为STEM 课程的目标。结合不同学段小学生的学情，再设计紧扣课程目标的显性化学习成果，以引导学生持续学习。

（二）实现学习成果

实现学习成果是实现教育教学目标的有效支撑，也是体现学习价值的最重要环节。它是在明确目标和成果基础上反向设计的，以确保学生能够在完成学习时获得预期的学习成果。落实到STEM 课程中，即为开展以成果为导向的学习活动矩阵，一般包括聚焦问题、调查研究、设计制作和评价测试等环节。

（三）评价学习成果

评价学习成果是学生实现学习目标的证明支撑。有效的评价可以客观反映学生的学习成果，也可以作为优化课程的重要依据。不论是OBE 教育理念还是STEM 课程，都主张采用多元的评价方式来考核学生的学习成果，往往不限于对学习成果进行的终结性评价，更关注对学习经历的过程性评价。

（四）使用学习成果

教育的目的在于培养学生解决现实世界中问题的素养。在学生经历STEM 课程之后，应当能够给学生提供将自己获得的学习成果或建立的思维方式，综合运用到其他场景中去的机会。这也和STEM 课程中设置的拓展与运用环节相契合。只有不断给予学生借助“专家结论”来建立“专家思维”的机会，学生才有可能“像工程师（科学家）一样思考”，继而发展核心素养。

三、基于OBE教育理念的STEM课程设计

（一）案例一：《定格动画》

1.学习活动矩阵

（1）学习目标

成果目标：为生活中的趣事拍摄一段定格动画。

STEM 目标：

科学（S）：知道动画、电影等视频是视觉暂留原理的应用。

技术（T）：会使用手机或平板等设备中的视频拍摄App（T1）；会控制对比实验的变量，探究物体每次移动的距离等因素对视频中小动物运动快慢的影响（T2）。

工程（E）：能设计并制作一部定格动画短片。

数学（M）：能用多种方法测量速度，知道路程÷时间=速度。

（2）学习活动

活动1：聚焦问题，激趣导入。观看定格动画《小台灯找什么》，分析了解小台灯动起来的原因。聚焦本课成果目标：你能为生活中的趣事拍摄一段定格动画吗？

活动2：初次尝试，发现问题。观看《延时摄影操作指南》微视频，熟悉工具：制作视频主要有哪几个步骤？初次尝试制作，发现问题，交流解决。

活动3：任务升级，实验探究。按任务要求制作视频，熟练拍摄。发现问题，探究视频中小动物行走得快慢可能和什么因素有关？分析因素，设计实验并开展研究。

活动4：再次尝试，了解原理。借助探究发现的规律，再次尝试制作。了解视觉暂留原理和电影史。

活动5：设计制作，形成作品。在上述探索的基础上，学生设计制作自己的定格动画并展示。

活动6：评价改进，项目拓展。在多元评价的过程中，学生改进作品，并用于后续拓展任务。

（3）学习活动矩阵

为了能够在各学习活动中有效落实学习目标，本课例构建形成了如表1 所示的学习活动矩阵。矩阵除了可以清晰表达目标与活动之间的对应关系，还能明晰每个学习活动对目标的支撑强调。

表1 《定格动画》STEM学习活动矩阵

2.定义学习成果

遵循OBE 理念，本课例从学生经常可以看到的动画片出发，为表达数学和科学课程中的相关概念，定义了制作定格动画的显性学习成果目标。

3.实现学习成果

为支撑学生实现学习过程目标，反向设计了上述以设计制作为主线的学习活动。在活动中，学生不仅能够习得相关概念，还获得了在真实情境中运用和迁移相关概念的机会。

4.评价学习成果

学生学习的成果展示，不仅包括最后作品的展示，也包括诸如探究记录、动画设计脚本等过程性的展示。通过学习展示过程中的互评、师评，学生自然也会有一个自我评价，从而促进学生反思学习。

5.使用学习成果

素养是在学生不断运用知识和结论解决问题的过程中形成的。让学生将定格动画的方法和技术拓展到生活中去，自然能够增加学生知识迁移的机会；而教师创造机会让学生进行知识迁移也是促进学生素养形成的重要途径。

（二）案例二：《汽车超速了吗》

1.学习活动矩阵

（1）学习目标

成果目标：设计方案并检测路上行驶的汽车是否超速。

STEM 目标：

科学（S）：知道动画、电影等视频是视觉暂留原理的应用。

技术（T）：会使用手机或平板等设备中的视频拍摄App（T1）；会控制对比实验的变量，探究物体每次移动的距离等因素对视频中小动物运动快慢的影响（T2）；在测量过程中能熟练使用秒表、卷尺等测量工具（T3）。

工程（E）：能设计并制作一部定格动画短片（E1）；经历项目学习制作设计、测试、改进等基本步骤，能在活动中克服困难，完成预定任务（E2）。

数学（M）：能用多种方法测量速度，知道路程÷时间=速度（M1）；理解并能应用比例尺进行长度的测量（M2）。

（2）学习活动

活动1：聚焦问题，激趣导入。了解关于机动车道路行驶限速的法规，初步讨论判断汽车是否超速的方法。继而聚焦本课成果目标：你能设计方案并检测路上行驶的汽车是否超速吗？通过专题阅读和讨论，分析借助现有资源解决问题的初步方案以及需要的基础知识。

活动2：走得有多快——测一测走路速度。要判断汽车是否超速，首先要学会测量计算物体运动的速度，而这一技能可以通过测量我们自己的走路速度获得。

活动3：小台灯找什么——制作定格动画。在学会了计算速度之后，再回归本项目的汽车测速问题，学生会发现直接去马路上测速太危险，那能否借助我们身边的工具呢？于是引领学生进入本环节，即上述案例一所呈现的。

活动4：这栋楼有多高——按比例估测楼高。在活动3 中，学生经历了借助视频来测速的过程，视频中的距离和现实中相同吗？有什么关系呢？本活动将带领学生通过比例来估测。

活动5：设计方案，解决问题。在经历了上述活动之后，学生已然获得了解决本课程问题的基础知识和技能。因此，本活动带领学生尝试设计并解决问题。

活动6：评价改进，项目拓展。在多元评价的过程中，学生改进方案，并用于后续拓展任务。

（3）学习活动矩阵

如表2 所示，本课程同样创建了学习活动矩阵，以帮助学生更好地获得学习成果，实现课程目标。

表2 《汽车超速了吗》STEM学习活动矩阵

2.定义学习成果

从汽车是否超速的现实问题出发，融合科学课程中与运动相关的核心概念和数学中“数与代数”相关的内容要求，确定了本STEM 课程的学习目标，以及显性学习成果目标。

3.实现学习成果

对于小学高年级学生来说，本课程中问题的解决是需要支架的。因此根据目标要求，本课程反向设计了上述学习活动矩阵，以帮助学生形成解决问题所需要的知识和能力。

4.评价学习成果

课程设置了包括STEM 学习过程评价和STEM 学习结果评价在内的STEM 学习评价表。课程在明确了学习目标之后，即将评价表呈现给学生，让学生始终以目标为导向展开学习。

5.使用学习成果

不论是前置学习成果在后置学习活动中的运用，还是完成课程学习后对整个学习成果的迁移运用，对学习成果的使用始终贯穿整个课程。而通过生活化问题和情境的呈现，也始终体现了学习的生活价值。