例談STEAM教育理念下的課程整合策略與實(shí)踐

張馨霞

【摘要】下一代人才的創(chuàng)新能力決定了國家的未來，出于時(shí)代的需要，STEAM教育已成為我國教育改革的趨勢。文章以有關(guān)環(huán)境科學(xué)的SETAM課程——《讓城市更清潔》為案例，介紹了教材的整合方式和課程實(shí)施過程，并對(duì)其特點(diǎn)和教學(xué)價(jià)值進(jìn)行了分析，以期為小學(xué)教師開發(fā)STEAM教學(xué)資源提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】垃圾分類；STEAM；案例開發(fā)；小學(xué)科學(xué)

一、問題的提出

隨著世界信息化、經(jīng)濟(jì)全球化的深入和科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，為了適應(yīng)新時(shí)期創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，STEAM教育已成為我國教育改革的趨勢。各地紛紛出臺(tái)相關(guān)政策要求開展STEAM教育項(xiàng)目或開設(shè) STEAM課程[1]。

STEAM 教育是基于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)教育的跨學(xué)科教育。作為一種超越傳統(tǒng)的教育模式，STEAM教育主要是基于項(xiàng)目和問題的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，通過合作與實(shí)踐，完成主題項(xiàng)目和解決生活中的難題。能增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維[2]。

然而小學(xué)階段并沒有相應(yīng)成熟的教材落地，課程資源的開發(fā)顯得十分必要。作為一線教師，如何選題？如何整合教材？如何有效實(shí)施？帶著這樣的問題，筆者設(shè)計(jì)并開展了有關(guān)環(huán)境科學(xué)的SETAM課程——《讓城市更清潔》，以本課為例談?wù)剬?duì)小學(xué)STEAM課堂教學(xué)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)與體會(huì)。

二、教材的開發(fā)

《讓城市更清潔》教學(xué)內(nèi)容源自教科版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)下冊(cè)科學(xué)教材《環(huán)境和我們》單元和JA教材《我們的城市》。

教科版的科學(xué)教材根據(jù)學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的過程為線索，設(shè)計(jì)垃圾的收集、怎樣處理垃圾、如何從根源減少垃圾和如何做好垃圾分類和回收這四個(gè)方面教學(xué)活動(dòng)，分4課時(shí)學(xué)習(xí)。根據(jù)教材的安排，學(xué)生要經(jīng)歷研究“我家一天的垃圾”，認(rèn)識(shí)垃圾的數(shù)量、成分，對(duì)處理垃圾的科學(xué)方法進(jìn)行相對(duì)全面的了解后，對(duì)保護(hù)環(huán)境進(jìn)行思考并付諸實(shí)際行動(dòng)。教材體現(xiàn)了“3R原則”的運(yùn)用方法，但并未明確提出這一概念。JA教材中，與垃圾問題有關(guān)的內(nèi)容課題名為《讓城市更清潔》，相比科學(xué)教材，教學(xué)內(nèi)容并無減少，并且增加了“3R原則”的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，并加入與之相關(guān)的社會(huì)職業(yè)知識(shí)，教學(xué)時(shí)間上僅安排了1課時(shí)。（教材內(nèi)容對(duì)比詳見表1。）

表1 教材內(nèi)容對(duì)比

科學(xué)教材 JA教材

課題 教學(xué)內(nèi)容 課題 教學(xué)內(nèi)容

一天的垃圾 調(diào)查家庭垃圾每日產(chǎn)生的數(shù)量，了解垃圾都有哪些種類 讓城市更清潔 1.了解垃圾問題現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)3R原則

2.認(rèn)識(shí)解決垃圾問題的根本措施

3.進(jìn)行垃圾分類活動(dòng)

4.了解與垃圾分類有關(guān)的職業(yè)

5.簽署優(yōu)秀市民宣言

垃圾的處理 了解填埋垃圾的環(huán)境污染問題，探索克服環(huán)境污染的方法

減少丟棄和重新使用 研究處理垃圾的更有效辦法：減少丟棄、重新使用和回收利用

分類和回收利用 認(rèn)識(shí)垃圾分類的重要性，實(shí)際進(jìn)行垃圾分類活動(dòng)

通過教學(xué)內(nèi)容，我們了解到科學(xué)教材側(cè)重于讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；JA教材則側(cè)重于學(xué)生對(duì)環(huán)境問題的思考、培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，二者皆有長處。從教學(xué)時(shí)間和教學(xué)實(shí)際考慮，兩種教材也都有所欠缺：科學(xué)課安排4課時(shí)需要學(xué)生2周時(shí)間完成學(xué)習(xí)，從思維的連貫性角度考慮，并不利于學(xué)生思維的發(fā)展。從學(xué)生的學(xué)情分析，六年級(jí)的學(xué)生在四、五年級(jí)的其他課程中，對(duì)垃圾的種類、垃圾問題的現(xiàn)狀以及垃圾分類都進(jìn)行過學(xué)習(xí)和了解，因此教學(xué)內(nèi)容中的調(diào)查一天的垃圾、學(xué)習(xí)垃圾分類這些難度低、知識(shí)性大于探究性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并不需要利用單獨(dú)的課時(shí)進(jìn)行研究。相反JA教材安排的課時(shí)過于緊張，實(shí)施教學(xué)時(shí)，一些環(huán)節(jié)難免走馬觀花，無法有效達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)。大多數(shù)學(xué)生都是住在城市里的孩子，他們具有很強(qiáng)的接受性、廣闊的視野和一定的計(jì)算機(jī)操作水平，他們有收集、組織信息和獨(dú)立探索的能力，他們知道垃圾的產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的破壞。學(xué)生知道蘇州市正在進(jìn)行垃圾分類，但并沒有對(duì)城市垃圾處理方法進(jìn)行系統(tǒng)研究。因此，筆者從了解學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上，以STEAM課程整合的理念為出發(fā)點(diǎn)，制定教學(xué)目標(biāo)，細(xì)化、分散和調(diào)整了教材內(nèi)容，設(shè)計(jì)了本節(jié)STEAM課程。

教學(xué)目標(biāo)：

科學(xué)：1.知道垃圾分類的科學(xué)依據(jù)。2.了解不同垃圾的處理方法及其基本原理。3.探討人類處理垃圾的各種方法對(duì)環(huán)境影響的問題。

工程與技術(shù)：1.提出解決問題的方案：在有限制因素的前提下，設(shè)計(jì)垃圾衛(wèi)生填埋的方法。2.分組合作：通過親自動(dòng)手進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，嘗試解決實(shí)際問題，并從中獲取經(jīng)驗(yàn)或發(fā)現(xiàn)新的研究方向。

藝術(shù)：1.通過電腦或手繪，制作小報(bào)呈現(xiàn)調(diào)查結(jié)果。2.以3R原則為導(dǎo)向，用垃圾處理現(xiàn)狀的實(shí)際問題促進(jìn)對(duì)人文關(guān)懷的思考，并提出倡導(dǎo)社會(huì)改變現(xiàn)狀的有效方法。3.以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式參與溝通、討論、匯報(bào)，鍛煉語言組織能力。

數(shù)學(xué)：數(shù)據(jù)的收集與分析，分工合作展開一定規(guī)模的問卷調(diào)查，收集并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，嘗試多角度對(duì)數(shù)據(jù)加以分析。

通過對(duì)城市垃圾處理問題的研究，學(xué)習(xí)3R原則，了解了垃圾分類和處理原則，誘導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用綜合思維來判斷問題和解決問題，認(rèn)識(shí)到垃圾有效處置對(duì)城市的重要作用，并啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)與城市可持續(xù)發(fā)展的重要性。

三、實(shí)施過程

1.教學(xué)思路（圖2）

2.教學(xué)過程與設(shè)計(jì)意圖

（1）數(shù)字引入，提出問題

顯示數(shù)字16800噸：教師組織學(xué)生對(duì)16800噸進(jìn)行猜測和描述，并通過圖文并茂的解說介紹我國垃圾產(chǎn)量現(xiàn)狀：“16800噸，約等于兩個(gè)埃菲爾鐵塔重量，或者說……26667個(gè)綠巨人！其實(shí)，16800噸，還等于蘇州市每天的生產(chǎn)垃圾量！事實(shí)上，中國已經(jīng)成為世界第一的垃圾生產(chǎn)大國，中國城市生活垃圾堆存量已經(jīng)超過80億噸，且增長速度極快。住建部的一項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，中國三分之二以上的城市被垃圾包圍……你愿意生活在垃圾包圍的城市中嗎？”進(jìn)而提出研究問題：如何處理城市垃圾？揭題。

設(shè)計(jì)意圖：以一個(gè)數(shù)字導(dǎo)入課堂，用夸張的數(shù)字對(duì)比方式，快速吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，精準(zhǔn)地將研究問題指向垃圾的處理方向，高效且富有趣味。

（2）調(diào)查匯報(bào)處理垃圾的方法

通過導(dǎo)入環(huán)節(jié)對(duì)如何處理城市垃圾問題的交流，整理歸納學(xué)生的觀點(diǎn)，提出3R原則概念，逐一出示Reduce、Reuse、Recycle并解釋：我們國家正在倡導(dǎo)以Reduce盡可能地減少垃圾、Reuse防止物品過早地成為垃圾、Recycle將垃圾回收為制造新產(chǎn)品的原材料——這個(gè)3R原則，來思考和解決垃圾問題。

通過問答提出觀點(diǎn)：垃圾分類是處理垃圾的第一步。那么分類后的垃圾，該怎么進(jìn)一步處理呢？ 組織分組限時(shí)匯報(bào)：總結(jié)課前調(diào)查，簡單介紹四類垃圾的現(xiàn)行處理方式，學(xué)生進(jìn)行1分鐘限時(shí)匯報(bào)，每個(gè)類別討論結(jié)束后板書每種垃圾處理方式的要點(diǎn)。并組織學(xué)生對(duì)匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和點(diǎn)評(píng)，學(xué)會(huì)傾聽和欣賞他人。

設(shè)計(jì)意圖：六年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)知道垃圾分類的依據(jù)，垃圾該如何正確分類屬于知識(shí)性內(nèi)容，無需利用課堂時(shí)間集中學(xué)習(xí)，因此將這塊內(nèi)容調(diào)整至課前，學(xué)生通過小組合作的方式分工完成調(diào)查，限時(shí)匯報(bào)的方式能使學(xué)生產(chǎn)生對(duì)任務(wù)的緊張感，從而調(diào)動(dòng)他們認(rèn)真傾聽、監(jiān)督、學(xué)會(huì)充分利用時(shí)間等能力。精心設(shè)計(jì)的板書有助于視覺學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。

（3）模擬垃圾填埋，嘗試處理垃圾

出示被污水污染的紙巾，觀察并說出它的特點(diǎn)并將它分類，思考該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)處理這種垃圾。出示個(gè)底部有孔帶塞的塑料盒以及白沙、清水、塑料膜、吸水紙、降雨器等材料，引導(dǎo)學(xué)生利用現(xiàn)有材料，設(shè)計(jì)并實(shí)施衛(wèi)生填埋垃圾模擬實(shí)驗(yàn)。組織學(xué)生先做好實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、組內(nèi)討論該計(jì)劃可能達(dá)到的效果并將計(jì)劃寫下來，再根據(jù)計(jì)劃模擬實(shí)驗(yàn)并詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)效果和對(duì)此方法的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)或提出質(zhì)疑。通過充分的匯報(bào)交流分析此實(shí)驗(yàn)帶來的多方面思考，同時(shí)組織學(xué)生補(bǔ)充和互評(píng)，教師再通過動(dòng)畫短片對(duì)目前國內(nèi)垃圾處理的主要方法進(jìn)行補(bǔ)充，然后提出新的問題：你對(duì)目前處理垃圾的方式滿意嗎？為什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過模擬處理垃圾的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)解決實(shí)際問題的設(shè)計(jì)、決策制定、模擬實(shí)驗(yàn)、優(yōu)化、溝通、反思的過程。設(shè)計(jì)是工程技術(shù)的核心，實(shí)驗(yàn)成功與否本身并不是本環(huán)節(jié)的重點(diǎn)，教師僅出示材料供學(xué)生參考，并沒有給出任何方向上的指引，意圖就是讓學(xué)生經(jīng)歷并體會(huì)完整的探究過程帶來的工程思維上的發(fā)展。

（4）問卷分析尋找城市垃圾問題深層原因

出示案例：2016年上海偷倒垃圾至蘇州事件；2018年浙江溫嶺垃圾就地掩埋事件。認(rèn)識(shí)城市垃圾問題解決現(xiàn)狀，并分析原因：垃圾太多超出城市負(fù)荷，城市居民對(duì)垃圾分類意識(shí)淡薄。緊接著引出課前學(xué)生對(duì)城市居民對(duì)垃圾分類態(tài)度問卷調(diào)查，出示調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)匯總表，組織學(xué)生分析數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生思考討論我們?cè)撟鲂┦裁?，才能真正讓我們的城市更清潔。組織學(xué)生既要從細(xì)小的問題出發(fā)，提出一些真正能實(shí)施的建議，也能夠從宏觀角度思考解決問題的根本措施。

設(shè)計(jì)意圖：要真正解決問題就要了解問題的現(xiàn)狀，在上一環(huán)節(jié)學(xué)生已經(jīng)能夠理解，人類的技術(shù)能將各類垃圾妥善處理，但是我國仍面臨嚴(yán)峻的垃圾問題，從而引導(dǎo)學(xué)生通過調(diào)查、數(shù)據(jù)分析的方法尋求答案。問卷及問卷的統(tǒng)計(jì)是課前完成的，這鍛煉了學(xué)生的社會(huì)溝通交流能力和數(shù)字處理能力。問卷的分析中，能否精準(zhǔn)地指出原因，需要教師耐心地引導(dǎo)。

（5）拓展與延伸

組織學(xué)生從國際理解的角度簡單談?wù)勅毡?、德國、美國處理垃圾問題的做法，思考我國解決問題的突破口，并在今后也保持對(duì)此問題的關(guān)注，再通過新加坡基于3R原則，垃圾回收利用率達(dá)61%的成功范例來鼓勵(lì)學(xué)生， 只要我們踐行3R原則，我們也能做到！承諾用我們的實(shí)際行動(dòng)，一起創(chuàng)造更清潔的城市。

四、啟示與建議

1. 課程的整合有助于提高學(xué)生解決問題的能力。傳統(tǒng)的科學(xué)課程旨在讓學(xué)生通過親身經(jīng)歷科學(xué)探究過程發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，提升科學(xué)素養(yǎng)。而STEAM則融合了數(shù)學(xué)分析、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)練習(xí)、科學(xué)理論支撐、藝術(shù)交流，學(xué)生能打通學(xué)科間壁壘，切實(shí)感受到學(xué)科間的聯(lián)結(jié)，提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。STEAM理念能在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，幫助學(xué)生打破單一學(xué)科的思維障礙去思考和解決問題。

2.課程的整合并不需要面面俱到。在課程實(shí)施過程中，每個(gè)環(huán)節(jié)側(cè)重點(diǎn)都有所不同，教師不能因苛求形式上的完整而將某個(gè)學(xué)科生搬硬套地加進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)中。衡量一門 STEM 課程的標(biāo)準(zhǔn)，并不是學(xué)科要素是否齊全，而是由其課程目標(biāo)、課程形式等決定[3]。

3.STEAM課程對(duì)教師的考驗(yàn)是嚴(yán)格的。教師應(yīng)具備多學(xué)科專業(yè)知識(shí)、一定的課程整合能力以及廣泛的教學(xué)手段。一線教師需要不斷學(xué)習(xí)、完善自身知識(shí)體系，在實(shí)際教學(xué)中摸索前進(jìn)。目前高校并未開設(shè)STEAM相關(guān)專業(yè)課程，針對(duì)教師教學(xué)指導(dǎo)性書籍本土化的不多，因此目前較為高效的方法，是借鑒成熟的教學(xué)案例實(shí)施運(yùn)用，再根據(jù)教學(xué)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和創(chuàng)新，逐步內(nèi)化為本身的教師素養(yǎng)。如能早日形成符合我國國情的STEAM課程教材，將大大提高當(dāng)前學(xué)校對(duì)STEAM教學(xué)資源的開發(fā)效率。

STEAM課程旨在培養(yǎng)創(chuàng)新科技人才，我們應(yīng)從課程理念的角度去理解課程的選擇和實(shí)施。整合學(xué)科并不是最終目標(biāo)，我們通過STEAM課程，是否能做到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，積極主動(dòng)尋求解決問題的方法，并在實(shí)踐過程中逐步產(chǎn)生對(duì)新學(xué)科和新領(lǐng)域知識(shí)的需求，這是每個(gè)課程的實(shí)施者都應(yīng)該考慮的問題。

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