PBL教學模式下STEAM課程教學策略的研究

呂世奇

摘 要：近兩年，STEAM課程在中國逐步發(fā)展，因其跨學科的特性而受到我國教育界的廣泛關(guān)注，它包含運用了科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學等幾門學科的學科能力、學科素養(yǎng)，培養(yǎng)學生多方面能力，提升學生的學習興趣，促進學生多方面的發(fā)展。因STEAM課程廣泛流行，很多中小學開設(shè)了相關(guān)STEAM課程，教師對其教學策略的研究逐步實施，以問題為導向的教學模式（PBL教學模式）也在主導著STEAM課程的教學，文章針對PBL教學模式下STEAM課程教學策略進行研究分析。

關(guān)鍵詞：PBL；STEAM課程；教學策略

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）18-0035-04

一、PBL教學模式下STEAM課程概述

以問題為導向的教學方法（Problem-Based Learning，PBL），是基于現(xiàn)實世界的以學生為中心的教育方式，最早起源于醫(yī)學教育中，目前已成為國際上較流行的一種教學方法。PBL強調(diào)以問題解決為中心，多種學習途徑相整合，這與STEAM課程教學有很大的相似之處，STEAM課程是多學科融合的課程，包括科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學（Mathematics）等學科，強調(diào)跨學科特性并且重點培養(yǎng)學生解決問題的能力，STEAM課程的引入大多是以問題的提出為起點進行課程的研究。所以在STEAM課程中，PBL教學模式是起到主導作用的，我們就需要對PBL教學模式下STEAM課程教學策略進行研究。

與傳統(tǒng)的學習不同，PBL教學模式強調(diào)以學生自主學習為主，而不是以教師講授為主，它設(shè)計真實性任務，強調(diào)把學習設(shè)置到復雜的、有意義的問題情景中，通過學習者的自主探究和合作來解決問題，從而學習隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。[1]

STEAM課程由上世紀80年代美國為提升國家競爭力、勞動力、創(chuàng)新力而提出的“STEAM”教育戰(zhàn)略衍生而來，目的是促進學科的融合，培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，STEAM教育被譽為美國的“素質(zhì)教育”，美國的STEAM教育研究中心認為，美國未來的經(jīng)濟發(fā)展主要取決于各類工作人員在STEAM領(lǐng)域的工作渠道能否提高其自身的素質(zhì)，所以美國決定長期實施STEAM教育，來帶動美國整體發(fā)展，STEAM教育逐漸發(fā)展為包容性更強的跨學科綜合素質(zhì)教育[2]。美國為實施STEAM課程教育專門建立了STEAM中學，面向未來科技的多個領(lǐng)域進行教學，真正做到了學科融合。在美國，學生可以申請經(jīng)費、得到專家的指導，學校為表現(xiàn)好的學生設(shè)立大學先修課程，提高了學生在這些領(lǐng)域的知識及科研水平。提出可以結(jié)合科學情景、工業(yè)情景、生活情境來設(shè)計問題項目，讓學生進行原創(chuàng)性研究。[3]

PBL教學模式強調(diào)以問題的提出為起點，學生一切學習的內(nèi)容都是以問題為主軸所架構(gòu)的，在提出問題的基礎(chǔ)上，強調(diào)組建學習小組，進行合作探究，小組內(nèi)確定學習目標并進行充分的學習，以學生為中心，學生必須擔負起學習的責任，教師起到的是指導作用，而不是像傳統(tǒng)教學模式那樣采取知識灌輸?shù)姆绞竭M行教學，不但對本專業(yè)、本課程內(nèi)容熟練掌握，還應當扎實掌握相關(guān)學科知識，并要具備提出問題解決問題的能力、靈活運用知識的能力、嚴密的邏輯思維能力、良好的組織管理能力、控制課堂節(jié)奏的技巧等。教師應該熟悉教學大綱和學生的能力情況，這樣才能規(guī)劃好學習的重點、難點，制定有針對性的討論提綱，控制課堂節(jié)奏。[5]

二、PBL教學模式下STEAM課程教學模型分析

PBL教學模式在STEAM課程中的教學綜合了PBL教學策略，以及STEAM課程的基本特征，兩者之間有很大的共同點。STEAM課程重點強調(diào)多學科融合和學生綜合能力的培養(yǎng)，著重培養(yǎng)學生的自主學習以及合作交流能力。PBL重點就是圍繞著問題的提出去展開，培養(yǎng)學生解決問題的思維流程，這也是STEAM課程的重點。

基于論述的教學流程，制作教學模型如圖1所示。

此模型分為三部分進行討論，一是課堂講課的基本流程，起著主導作用，是課堂的核心，還有兩個部分分別是教師的行為和學生的行為。在開始課程之后，教師需要設(shè)置情景，導入新課，提出問題，分析問題，通過問題的引入激發(fā)學生的學習興趣，教師在此過程中起到的是引導作用，提出問題，展示情景。接下來就是觀察思考探索交流，在此過程中學生以小組為單位對問題進行探索，并且安排好分工合作，探討問題，共同解決問題，繼而總結(jié)反思，意義構(gòu)建。學生在此過程中的行為重點是進行總結(jié)，小組匯報解決問題的成果，教師對此進行點評并且指出不足，總結(jié)成果。最后是理論聯(lián)系實際，進行鞏固提高，學生對教師的觀點進行反思，并且進行思維的拓展，整理最終結(jié)果，教師在此過程中起到的作用就是對學生不理解的問題進行適當?shù)闹更c及糾正，使學生有所收獲。

三、PBL教學模式下STEAM課程教學策略簡述

現(xiàn)在STEAM課程教學廣泛流行，PBL教學模式也與STEAM課程教育緊密結(jié)合，共同打造優(yōu)質(zhì)的課堂，基于此，對于教學策略需要進行深入探究（見圖2）。

（1）聚焦解決問題：STEAM課程下PBL教學模式的教學一切都是以引入問題、解決問題為中心進行的，在此目標下，需要交代學習任務，安排完整任務，形成任務序列，當內(nèi)容在聯(lián)系現(xiàn)實世界問題的情境中加以呈現(xiàn)，學生介入到解決生活實際問題時，才能促進學習。

以Scratch游戲編程項目為例說明應該如何進行問題的引入，可以先讓學生玩游戲范例，充分調(diào)動學生的學習興趣，在游戲過程中，教師可以引導學生思考游戲是怎么實現(xiàn)的、游戲的分數(shù)是如何計算的、過關(guān)的條件是什么，在這個過程中，學生就會進行思考，以便于后續(xù)課程的進行，激發(fā)學生的學習興趣，讓學生帶著問題進行學習探索。[6]

（2）激活原有知識：教師需要幫助學生回憶原有經(jīng)驗及知識，并且讓學生在討論交流合作、探尋新知的過程中形成新的經(jīng)驗，明晰知識結(jié)構(gòu)，激活原有的知識對于探究新的知識起到了重要作用。endprint

（3）展示論證新知：教師應該緊扣教學目標進行施教，在STEAM課堂中，由于學科綜合的特性，在學生合作探討交流的過程中，教師應及時提供學習指導，鼓勵學生利用多種學科進行知識的解決，并且善用教學媒體促進學生對于新知識的掌握。

比如在Scratch游戲編程中，教師應該帶領(lǐng)學生初步了解Scratch編程界面，讓學生進行自主操作，合作探究，有不懂的問題向教師請教，教師根據(jù)學生提出的問題加以引導。教師在引導過程中可以提醒學生利用其他學科的知識解決問題，比如Scratch中，不僅用到簡單的編程知識，還需要畫圖等設(shè)計性知識，以及數(shù)學知識來解決問題。

（4）嘗試應用練習：在STEAM課堂中，因教學目標復雜多樣，學習成果也圍繞不同學科進行說明，所以在掌握新知識或者新的經(jīng)驗后，應該緊扣目標進行應用練習，查漏補缺。

（5）融會貫通掌握：在掌握探索新的知識并且得到一定的成果后，就需要進行查漏補缺，教師應提出意見，并且使學生反思自己的不足，進而教師給出意見，對學生的成果進行完善和提高，將成果更好地靈活運用。[7]

四、PBL教學模式下STEAM課程教學策略案例分析

PBL教學模式是基于問題進行的，在STEAM課程中也起到了主導作用，所以在STEAM課堂中，以PBL思想為主導的教學就顯得尤為重要，我們應該對在PBL教學模式下的STEAM課程教學策略進行研究和分析。

以3D打印技術(shù)課程為例，現(xiàn)階段3D 打印技術(shù)在社會上應用非常廣泛，并且已經(jīng)融入到校園活動之中，很多學校都有3D 打印設(shè)備，3D 打印課程也是STEAM課程的重點，為STEAM 教育的融合提供了強大的創(chuàng)新理念，搭建了技術(shù)平臺。將3D打印技術(shù)引入課堂，就需要進行教學策略的設(shè)計研究，在課堂上給學生展示 3D 打印產(chǎn)品、講解 3D 打印技術(shù)，讓學生親自設(shè)計圖案并打印制作，對此，教師應該制定課程的教學策略，來實現(xiàn)3D打印STEAM課程。

（1） 了解不熟悉的術(shù)語：PBL教學模式就是基于問題的學習，在課程開始之前，應該對問題所包含的術(shù)語進行了解，對術(shù)語的理解是一節(jié)課程的關(guān)鍵因素。

3D打印（3D Printing）的設(shè)計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導打印機逐層打印。

（2）界定問題：設(shè)置問題首先可以確定學習目標，讓學生帶著問題去發(fā)現(xiàn)和探索交流，提升學生的學習效率。其次，還可以激發(fā)學生的學習興趣，讓學生在興趣中學習，會使問題變的容易解決。比如在3D 打印課程中需要讓學生利用3D 打印技術(shù)制造一個汽車模型，提出問題后，學生就要綜合各個學科知識進行研究并模型的整體規(guī)劃，讓學生在解決問題的同時，學習多學科的知識，開拓學生的思維。

（3）頭腦風暴，對可能的假設(shè)或解釋進行集體討論：引出了問題之后，確定了以利用3D打印技術(shù)來制造一個汽車模型。學生可以在教師引導下，根據(jù)不同的目標不同的人物組建不同的學習小組，組內(nèi)同學進行分工合作，例如需要哪些人進行資料的收集，應該用什么汽車模型；哪些人需要技術(shù)的支持，3D打印設(shè)備如何進行前期的準備；哪些人需要繪制框圖，這就利用到數(shù)學的知識、模型如何繪制、汽車里面的框架應該如何打印等。教師也可以通過群和共同平臺的方式對學生進行啟發(fā)和引導，幫助學生解決實現(xiàn)目標過程中遇到的各種問題，比如教師需要讓學生了解3D 打印技術(shù)，在打印過程中需要注意什么問題，如何搜集相關(guān)資料等等。

（4） 重新結(jié)構(gòu)化問題，對問題嘗試性解決：指對某一問題的解決及方法，能用確定的模型或語言描述，以適當?shù)姆椒óa(chǎn)生決策方案，并能從多種方案中選擇最優(yōu)的決策。在分配好小組成員以及任務之后，需要對已完成模型的制作進行交流探討，在完成制作的過程中，需要小組成員一起探究各自方案，然后選出最佳方案。

（5）界定學習目標，以上步驟為學生小組討論：學習目標的制定是學習者對于課題方向的把握，是研究教學策略的一個重要組成部分，是學生強化問題意識，以形成學生自主學習的動力系統(tǒng)，調(diào)整并改善學生認知過程的結(jié)構(gòu)程序和操作方法。學習目標原則上應簡短、明確、易掌握，做到直觀并且容易反饋。當小組掌握一定的方案后，共同制定在3D打印中應達到怎樣的預期效果。

（6）收集信息和個人學習：在PBL教學模式中，學生由知識的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W習者、合作者和研究者，成為學習的主體。學生要從關(guān)注理論學習轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注理論的實際應用，從注重傾聽轉(zhuǎn)變?yōu)樯朴诮涣?，亦善于傾聽。小組成員要根據(jù)之前組內(nèi)所探究出的方案，進行獨立的信息整理和學習，并得出自己的學習結(jié)論。

（7）共享收集到的和個人學習的信息，小組報告討論：在此過程中，學習者依照所制定的評價標準，在教師指導下先在小組內(nèi)部對自己的學習過程及結(jié)果進行評價，以改善其不足，然后各小組之間相互進行信息的分析和評價，共享學習成果。最后，教師再對學習中的不足及學習內(nèi)容加以歸納補充。

PBL教學過程中教師慢慢“隱退”，僅在關(guān)鍵時刻起到點撥、支架（scaffolding）與教練（coach）的作用，教師不再是唯一的知識庫，而是知識建構(gòu)的促進者（facilitator）、學科專家、信息的咨詢者。

教學案例流程圖如圖3所示。

五、綜述

根據(jù)教學案例的分析，STEAM課程的教學策略需要完善并加以運用，總體來說，PBL教學模式下STEAM課程教學策略應該重點掌握如下內(nèi)容：

（1）促進學生自主學習：STEAM課程強調(diào)學生的自主學習，自主探究，傳統(tǒng)教學中，教師是課程的主體，STEAM課程要求教師作為學生的引導者、知識的傳遞者，經(jīng)過學情分析和教材把握，通過科學、合理的設(shè)計使學生收獲知識，提升能力，而不僅僅只是以知識的講授為主，使課堂變得枯燥乏味，教師應該起到引導作用，讓學生自己積極主動探索，成為學習的主人。endprint

（2）以問題和興趣為導向進行教學：PBL教學模式強調(diào)的是基于問題的學習，也是STEAM課程的教學關(guān)鍵，教師應抓住時機，加以引導，使學生形成真正的學習興趣。教師應為學生創(chuàng)設(shè)一個良好的學習環(huán)境，努力激發(fā)學生主動探索的愿望，引導學生的想象和思維，熱情鼓勵學生的每一點進步， 耐心點撥學生的每一個困惑， 使學生在“學會”和“會學”中不斷取得進步。通過問題的提出，激發(fā)學生的學習興趣，以問題為主要線索，讓學生之間進行知識的探討與交流，既培養(yǎng)了學生合作的精神，又可以促進學生學習效率的提升。[9]

（3）多學科綜合性學習：STEAM課程強調(diào)學科綜合性，一個問題的解決需要多學科的知識進行輔助教學，所以，面對一個問題，在思索如何解決時，教師應該積累其他學科的知識并進行整理綜合，對學生進行引導，培養(yǎng)學生解決問題的能力。

（4）注意信息反饋、檢查教學質(zhì)量：對教學進行總結(jié)是教師實施教學中非常重要的一步，STEAM教學模式中，教師通過問題引導學生學習，讓學生進行自主探究，因教師起到的是引導作用，所以對于教學結(jié)果應該更加注重，了解學生的學習成果，以便于下次課程中對學生進行改正與指導。在教學中可以通過設(shè)置相關(guān)的理論題和有框架的作業(yè)設(shè)計模式，來強化學生對信息技術(shù)基本要領(lǐng)的理解情況和實際操作能力，或根據(jù)學生回答問題和作業(yè)設(shè)計所反饋出的信息，分析學生接受知識的程度，在此基礎(chǔ)上進行重點的有針對性的指導，通過溝通信息、了解要求，必然能使信息技術(shù)的教學質(zhì)量有明顯的提高。[10]

綜上所述，PBL教學模式在STEAM教學中起到了很好的引導作用，STEAM課程逐步發(fā)展，可以很好的促進學生全面發(fā)展，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生良好的學習方式。要呈現(xiàn)STEAM課程的有效性，真正促進學生創(chuàng)新能力、問題解決能力的提高及個性化的發(fā)展離不開教學策略的運用，所以，應逐步探索STEAM課程的教學策略，將STEAM課程廣泛應用于教育教學中，真正讓學生學有所得。

參考文獻：

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[10]程旭.淺談信息技術(shù)教學策略[J].中國遠程教育，2010（11）.

（編輯：魯利瑞）endprint