基于STEAM教育的教學(xué)模式設(shè)計與研究

摘要：本文基于STEAM教育的理論與課程系統(tǒng)教學(xué)實踐相結(jié)合、教師教學(xué)設(shè)計與學(xué)生應(yīng)用相結(jié)合、學(xué)習(xí)技術(shù)與項目整體相結(jié)合，提出了基于STEAM教育的教學(xué)模式，并對此模式的應(yīng)用實例和原則進行分析，希望為從事相關(guān)工作的研究者提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計;教學(xué)模式;STEAM教育

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2019）010-0077-05

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)登上舞臺，人類社會已經(jīng)進入“全民皆網(wǎng)”時代，我們的生活、工作、溝通等方面都在發(fā)生著巨大的改變。教育作為國家發(fā)展過程中的重要一環(huán)，其理論和實踐界已經(jīng)開始聚焦于教育信息化模式。教育的目標(biāo)是提高教學(xué)質(zhì)量，追求高效的課堂。信息化教學(xué)模式其理論上的紛繁復(fù)雜、無體系性、無規(guī)律性的生搬硬套已經(jīng)成為信息化教育界的共識。[1]探索信息技術(shù)在STEAM教育基礎(chǔ)之上的教學(xué)模式，對于教師從事中小學(xué)STEAM課程設(shè)計以及培養(yǎng)面向未來的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才，具有引領(lǐng)作用。

STEAM教育下的教學(xué)模式

當(dāng)前我國對STEAM教育的教學(xué)模式的探索處于初級階段，多停留在國外相關(guān)理論的引進和成果介紹層面，缺少課堂教學(xué)應(yīng)用方面的實證研究以及基于研究理論建構(gòu)，尤其缺乏可供推廣的有效課堂教學(xué)模式。[2]跨學(xué)科的培養(yǎng)方式與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比具有很大的差異，這對于師生雙方都是一個極大的挑戰(zhàn)。STEAM素養(yǎng)與實踐類型如圖1所示。[3]

STEAM教育通過創(chuàng)新實踐以及學(xué)科實踐兩種實踐方式為教師實施STEAM教學(xué)提供支持，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、交流能力以及創(chuàng)造性思維能力的目的。

1.傳統(tǒng)教學(xué)模式與STEAM教育下的教學(xué)模式

從學(xué)習(xí)文化理解的角度可以對傳統(tǒng)教學(xué)模式和STEAM教育下的教學(xué)模式進行比較。學(xué)習(xí)文化是指影響或制約學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動的價值觀、資源、過程、模式、方法能力和習(xí)慣等方面的總稱。[4]傳統(tǒng)教學(xué)模式與STEAM教育下的模式比較如下頁表1所示。

2.基于STEAM教育的教學(xué)模式設(shè)計

經(jīng)過研究中外文獻(xiàn)，我們整理出了教學(xué)模式中所具備的共同要素，包括真實情境、關(guān)鍵問題、方案設(shè)計、實施、改進以及形成最終產(chǎn)品后的交流展示。[5]傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)習(xí)方式是教師傳授，學(xué)生被動接收，這樣的方式容易使學(xué)生疲憊?；赟TEAM教育下的教學(xué)模式能夠?qū)⒗碚撆c實踐相結(jié)合，將學(xué)生的有意注意與無意注意相互結(jié)合。本文設(shè)計的基于STEAM教育的教學(xué)模式如圖2所示，整個教學(xué)模式包括課前、課中、課后三個模塊。

（1）課前

知識準(zhǔn)備，教師組織教學(xué)資源并且設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，對課堂情境進行預(yù)設(shè)，課上的教學(xué)資源推送給學(xué)生，學(xué)生提前自主探究學(xué)習(xí)。教師對學(xué)生進行診斷性評估，根據(jù)評估結(jié)果對學(xué)生進行分組。課前教學(xué)模式設(shè)計如圖3所示。

①理論基礎(chǔ)。構(gòu)建STEAM教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)為全面發(fā)展理論、構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論、從實踐中學(xué)理論。

②教學(xué)目標(biāo)。以培養(yǎng)STEAM素養(yǎng)為基本目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計思維、創(chuàng)造性思維以及協(xié)作能力，以促進學(xué)習(xí)者高階能力發(fā)展為根本目標(biāo)。

③評估學(xué)生。此次教學(xué)評價采用診斷性評價，在創(chuàng)設(shè)問題情境前，首先需要對學(xué)生現(xiàn)有水平有一定的了解，為后期學(xué)生分組做準(zhǔn)備。

④學(xué)生分組。根據(jù)學(xué)生評估結(jié)果、能力要求、起點水平和學(xué)習(xí)風(fēng)格進行分組。

⑤創(chuàng)設(shè)情境。為學(xué)習(xí)者營造出一個真實的問題情境，加強所學(xué)習(xí)的知識和技能與真實世界的聯(lián)系。強調(diào)對學(xué)習(xí)主題內(nèi)容的遷移能力，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。[6]這樣一方面激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的熱情;另一方面，真實的情境具備不確定性和復(fù)雜性，給學(xué)習(xí)者更大的挑戰(zhàn)，綜合各學(xué)科的知識與環(huán)境，這與STEAM教育強調(diào)的面向現(xiàn)實世界問題相互契合。

（2）課中

在STEAM的教學(xué)活動中，學(xué)生是主體，教師扮演教學(xué)活動的組織者、發(fā)起者和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的輔助者的角色。課中教學(xué)模式設(shè)計如下頁圖4所示。

①定義關(guān)鍵問題和探究。關(guān)鍵問題能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生的研究提供方向——探究式的學(xué)習(xí)環(huán)境。師生共同參與收集信息以及對已有信息進行加工等。對于已經(jīng)確立的問題，在現(xiàn)有知識不能解決的前提下就需要收集相關(guān)信息來解決問題。借助報刊、專著、領(lǐng)域?qū)＜?、互?lián)網(wǎng)等方式獲取一定的信息，在收集的信息達(dá)到飽和的情況下對信息進行加工，分析如何解決問題，并且研究出解決問題的最優(yōu)方案。學(xué)生分析教師引入的問題情境，明確需要解決的問題，并且對要解決的問題進行探究。

②建構(gòu)和創(chuàng)新。如果這個問題曾經(jīng)遇到過，那么學(xué)生增長的是知識與技能、新知識與舊知識的建構(gòu);學(xué)生遇到類似或是全新的問題，那么前者增長了學(xué)生的分析能力，后者增長了學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生的知識與技能仍會得到滿足，并且提升了學(xué)生的跨學(xué)科思維能力。

③團隊協(xié)商。學(xué)生對教師的前置問題有一定的研究后，進入團隊協(xié)作探究階段，在這個階段，團隊圍繞主題進行更加系統(tǒng)的討論。在完成一個有難度的問題時，根據(jù)團隊成員的擅長領(lǐng)域進行人員分工，綜合各個成員觀點[7]，確定問題的解決方案。教師在過程中應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注各個團隊的討論進程，在團隊遇到問題時，加以引導(dǎo)。

④迭代。當(dāng)團隊在討論的過程中遇到問題定義不準(zhǔn)確時，返回最開始的問題明確階段，重新定義并且展開探究，問題的探究是一個相互迭代的過程。

⑤質(zhì)詢。在遇到難以攻克的關(guān)鍵點時，團隊可以尋求教師的幫助，教師也應(yīng)當(dāng)隨時關(guān)注各團隊進度，在問題進入關(guān)鍵點時為學(xué)生提供引導(dǎo)問題探究的方案，防止學(xué)生偏離目標(biāo)。STEAM教學(xué)模式中，教師輔導(dǎo)可以通過對話、郵件等多種方式進行，教師同時輔導(dǎo)多名學(xué)生，促進學(xué)習(xí)效率的提升。

⑥飽和總結(jié)。團隊成員一致認(rèn)為探究問題的解決方案達(dá)到飽和時，對探究的信息進行總結(jié)，綜合各個成員觀點，得到一份可以用于展示交流的方案或作品。

⑦生成方案。STEAM教育強調(diào)的是面向真實世界的實際問題的解決，其課堂教學(xué)自始至終圍繞著這個關(guān)鍵問題的解決開展。這個問題可能是一個需要工程設(shè)計的難題、科學(xué)探究的疑問，為解決問題進行方案的制訂都是必不可少的，這是一個比較具體、詳細(xì)和可操作的過程。這個成果或產(chǎn)品可以是一個可操作、能推廣的方案或是一個根據(jù)方案制作形成的產(chǎn)品。

⑧學(xué)習(xí)技術(shù)支持?；赟TEAM教育的教學(xué)模式，在學(xué)生團隊進行探究活動時可以提供各種工具和資源，其中可以涉及3D建模工具、3D打印技術(shù)[8]、機器人編程、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、人工智能推理、大數(shù)據(jù)處理等高層次的技術(shù)。

（3）課后

本文采用了系統(tǒng)評價法，與傳統(tǒng)評價法注重結(jié)果不同，系統(tǒng)評價法重視客觀的評價手段、過程的評估。其目的在于建立一個螺旋上升的運動過程，以便對教學(xué)模式的運行情況作出及時的修正和完善。[9]系統(tǒng)評價要求學(xué)生根據(jù)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)以及教師制作的評價標(biāo)準(zhǔn)不斷地進行內(nèi)部評價以及自我評價。本文采取多元主體對方案進行評價，其中評價主體有自我評價、內(nèi)部評價、教師評價三個方面。課后教學(xué)模式設(shè)計如圖5所示。

①方案交流。學(xué)生個人獨立完成的任務(wù)和以小組為單位的合作探究，都以小組為單位匯報，在匯報過程中盡量使每位學(xué)生都參與，鼓勵學(xué)生將匯報過程錄音、錄像，供同學(xué)觀摩、研討。[10]召集學(xué)生對方案進行討論和交流，雙方交換意見以及測評，定義結(jié)果或評價，注意在評價過程中的公平性，定義清晰的目標(biāo)和成功的標(biāo)準(zhǔn)。

②總結(jié)反思。教師在課后根據(jù)學(xué)生課上出現(xiàn)的問題進行反思，找到在教學(xué)設(shè)計過程中不完善的地方加以記錄改進，將學(xué)生提交的作品或者方案進行分析、評價。[11]學(xué)生將方案形成過程以文字、圖片、圖畫的形式記錄，注意總結(jié)在方案形成過程中所遇到的問題與創(chuàng)新點，舉一反三，加深對所學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和記憶，仍然存在的問題尋求教師或團隊的協(xié)助。

③完善方案。學(xué)生傾聽多元主體所帶來的評價，汲取他人建議不斷對自己的方案或產(chǎn)品進行完善。

基于STEAM教育的教學(xué)模式的應(yīng)用實例分析

基于STEAM教育的教學(xué)模式包括六個基本環(huán)節(jié)，本文在Scratch軟件中使用“靜態(tài)照片制作動態(tài)動畫”作為實例進行分析，為教學(xué)模式的實際應(yīng)用提供參考和依據(jù)。

①Scratch背景下“靜態(tài)照片制作動態(tài)動畫”課程設(shè)計，Scratch背景下“靜態(tài)照片制作動態(tài)動畫”的課程設(shè)計如表2所示。

②Scratch背景下“靜態(tài)照片制作動態(tài)動畫”設(shè)計評價表如表3所示。

基于STEAM教育的教學(xué)模式的應(yīng)用原則

各個地區(qū)學(xué)校陸續(xù)開展了各種創(chuàng)新課程，為提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，做出了努力。但這種積極的教育熱潮背后存在著很多誤區(qū)，能夠真正了解什么是STEAM教學(xué)是極為迫切的，在進行STEAM教學(xué)實踐的過程中要遵循以下幾點。

1.培養(yǎng)全面發(fā)展的人

STEAM教育能夠使學(xué)生的德智體美勞各方面和諧發(fā)展，對學(xué)生的培養(yǎng)不能只停留在技能層面，應(yīng)當(dāng)將通過STEAM課程獲得的技能與學(xué)科知識聯(lián)系在一起。

2.重視學(xué)習(xí)過程

STEAM教育是一個不斷迭代的過程，教學(xué)模式?jīng)]有絕對的起點以及終點，要在“問題—設(shè)計—制作—調(diào)整”的循環(huán)過程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

3.重視活動過程中的科學(xué)性以及嚴(yán)謹(jǐn)性

STEAM教育在當(dāng)前的大背景下容易流于形式。多數(shù)時候只重視STEAM的活動形式，課堂活躍，卻沒有將STEAM的內(nèi)涵融進課堂。發(fā)現(xiàn)問題：STEAM教學(xué)一般是問題驅(qū)動的，從現(xiàn)實世界的問題中發(fā)現(xiàn)，運用各學(xué)科知識進行研究的，對于問題的確立一般可以從科學(xué)性、可行性、價值性、創(chuàng)新性四個方面進行考慮。探究問題：不單凝固于形式，而是開展真正的探究活動，鼓勵學(xué)生為主體互相討論探究，形成自己的想法，進行迭代，繼續(xù)修正進行探究活動，使學(xué)生的類屬不斷擴大，對于知識的理解不斷加深。在探究的基礎(chǔ)之上追求真正的結(jié)論：現(xiàn)階段學(xué)生存在過于追求特定答案的現(xiàn)象，但在STEAM的教學(xué)中其關(guān)注點不在于特定的答案而在于幫助學(xué)生學(xué)習(xí)形成良好的學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

結(jié)語

本文提出基于STEAM教育的教學(xué)模式，并在模式的應(yīng)用中強調(diào)將學(xué)習(xí)技術(shù)所產(chǎn)生的教學(xué)資源應(yīng)用到實際問題中去，以教師為引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，相互結(jié)合，相互促進，將理論與實踐相結(jié)合。該教學(xué)模式現(xiàn)階段仍處于理論階段，將其完全應(yīng)用于實踐還需要進一步完善。

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作者簡介：劉文靜（1996，1—），女，漢族，河北石家莊人，碩士，研究方向為教育績效。