運用6E模式實施STEAM實作課程的教學(xué)策略研究

■孫偉

(四川廣播電視大學(xué)，四川 成都 610073)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，社會對人才的需求越趨專業(yè)化，培養(yǎng)具備批判思考能力、溝通能力以及解決復(fù)雜問題能力的創(chuàng)新人才是當今高等教育的重要使命，培養(yǎng)創(chuàng)新人才一直是教育界追求的方向[1]。6E教學(xué)模式、STEAM教育理念的出現(xiàn)，為高校在創(chuàng)新人才培育中提供了有益的教育方法和路徑。6E模式是以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，是在5E模式的基礎(chǔ)上將工程設(shè)計(Engineer)作為新的步驟加入的教學(xué)模式[2]?！督逃畔⒒笆濉币?guī)劃》中提出：積極探索信息技術(shù)在跨學(xué)科學(xué)習(STEAM教育)等教育模式中的應(yīng)用，促進學(xué)生全面發(fā)展。STEAM教育有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、分科教育，是一種跨學(xué)科、跨領(lǐng)域整合的教育模式。在跨學(xué)科跨領(lǐng)域整合的教學(xué)架構(gòu)下，學(xué)生專心在特定的主題上，而不被局限在單一學(xué)科，讓學(xué)生能學(xué)習到完整的知識，進而整合應(yīng)用、增加解決問題能力，并提升批判思考能力，以利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、設(shè)計、動手實作能力以及溝通能力。本研究基于6E模式探索STEAM課程教學(xué)策略，希望能激發(fā)大學(xué)生積極參與、主動探索等學(xué)習行為，使其獲得STEAM跨領(lǐng)域、跨學(xué)科整合的能力，進而提升實作能力與美感素養(yǎng)等。

一、6E模式教學(xué)行為準則

6E模式在實作課程中運用時，首先需確定主題并引發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生能積極“參與”其中，讓學(xué)生確實投入到實作活動；在建構(gòu)、理解主題的過程中“探索”學(xué)習問題，做出假設(shè)、預(yù)測，并得出自己的結(jié)論；接著在“說明、解釋”階段理清自己的想法，使其有更深的理解，讓學(xué)到的知識更加完善；“工程設(shè)計”階段是將概念轉(zhuǎn)化為實作的應(yīng)用，使其能把學(xué)習到的概念加以具體設(shè)計或形成創(chuàng)造性的方案；然后在“豐富、深化”階段更深入地探索所學(xué)到的知識并應(yīng)用在更復(fù)雜的問題上；最后通過模型成品對學(xué)習進行“評價”，確定學(xué)習和理解的程度。

6E教學(xué)模式可以幫助學(xué)生探索科學(xué)概念，并協(xié)助教師規(guī)劃課程教學(xué)活動，以促使學(xué)生能深刻理解老師所教授的知識內(nèi)容，且能激發(fā)學(xué)習動機、提升創(chuàng)造與實作能力。6E模型改變了教師傳統(tǒng)的教學(xué)策略和課程內(nèi)容，并使得每個學(xué)生都有一個平等的學(xué)習機會，通過6E教學(xué)模式能積極地提升學(xué)生對知識內(nèi)容的掌握、改善學(xué)習成果以及擴大思考空間。6E模式強調(diào)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式。在該教學(xué)模式下，教師并非是一個主導(dǎo)的角色，而是一個協(xié)助、引導(dǎo)、溝通與鼓勵的角色。在教學(xué)實施過程中，教師應(yīng)該適時地向?qū)W生提出相關(guān)問題，并鼓勵學(xué)生進行團體或分組討論，激發(fā)彼此的創(chuàng)造潛能，以引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)科內(nèi)容不斷地進行思考和探索。

二、STEAM跨學(xué)科整合教學(xué)

國際技術(shù)與工程教育協(xié)會構(gòu)建了STEM整合教育模式，在STEM基礎(chǔ)上融入藝術(shù)而發(fā)展起來的STEAM教學(xué)模式對課程組織架構(gòu)給予了新的啟發(fā)，更有利于提高學(xué)科之間的知識交互程度，發(fā)揮STEAM教育優(yōu)勢與效能[3]。目前教學(xué)中，多是以分科教學(xué)模式為主，較少重視學(xué)科之間的聯(lián)系，要讓學(xué)生對未來的職業(yè)發(fā)展做準備，他們就必須超越學(xué)科界限進行學(xué)習思考。

(一)學(xué)科知識整合模式

知識整合模式常采用基于問題導(dǎo)向的學(xué)習模式(Problem-based learning)，將各學(xué)科知識內(nèi)容統(tǒng)整為以問題為導(dǎo)向的課程體系，通過系列問題串接起各學(xué)科知識的連結(jié)應(yīng)用，用相互關(guān)聯(lián)的知識解決問題，以達到不同學(xué)科知識融合、提高綜合應(yīng)用的效果[4]。利用跨界知識在交叉融合中產(chǎn)生新的知識，是實現(xiàn)創(chuàng)新教育內(nèi)涵式發(fā)展的有效途徑[5]。該模式強調(diào)將學(xué)習設(shè)計融于復(fù)雜的問題情境中去，通過學(xué)生合作的方式解決嵌于真實情境中的問題，從而促進學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用，學(xué)習到隱含于問題背后的相關(guān)知識，進而提高解決問題的能力。問題是觸發(fā)學(xué)生自我學(xué)習和探索的觸發(fā)器，也是多種學(xué)科知識融合的整合點與交叉點，更是創(chuàng)新學(xué)習的有效方式，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是STEAM教育的重中之重[6]。

(二)生活經(jīng)驗整合模式

生活經(jīng)驗整合模式是基于學(xué)生的需求，從學(xué)生適應(yīng)社會的角度進行知識結(jié)構(gòu)化設(shè)計，讓學(xué)生在結(jié)合生活經(jīng)驗過程中，將學(xué)科中學(xué)術(shù)性知識轉(zhuǎn)化為可以解決實際生活問題的可用知識，學(xué)習到多學(xué)科中的綜合知識及技能。活動是STEAM課程的有效組織形式[7],強調(diào)將多個學(xué)科的知識融合到真實的項目式學(xué)習中去，還強調(diào)社會實踐活動的參與以及解決社會問題的能力培養(yǎng)，并通過項目式學(xué)習尋找各學(xué)科知識的整合點。作品實作是這種學(xué)習模式的重點，學(xué)生在作品實作過程中獲得跨學(xué)科的知識和技能，并獲得創(chuàng)造性運用知識的能力，強調(diào)對學(xué)科內(nèi)容以外知識的體驗，其目的是為了豐富學(xué)生對事物的認知、注重生活經(jīng)驗積累。該學(xué)習模式中，整個學(xué)習過程真實可信，以反映真實情境與現(xiàn)實生活的體驗式活動為主，促進學(xué)科知識與實際環(huán)境的交融互動，使學(xué)生成為一個全面發(fā)展的人。

(三)學(xué)生為中心的整合模式

以學(xué)生為中心的整合模式，是由學(xué)生個體或多人小組去發(fā)現(xiàn)問題、調(diào)查問題。該模式不僅強調(diào)對學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)，還強調(diào)對學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是一種依據(jù)學(xué)生需求，以學(xué)生生活經(jīng)驗為背景去探尋各學(xué)科知識整合的模式。該模式清晰地體現(xiàn)了人本主義的教育思想。學(xué)生為中心取向整合模式常采用學(xué)生為主導(dǎo)項目的方式，以學(xué)生個人或多人小組為單位提出具體任務(wù)，在任務(wù)開展過程中不斷學(xué)習和運用跨學(xué)科知識。學(xué)生在所遇問題的解決過程中，教師需要有效協(xié)調(diào)、及時指導(dǎo)、嚴格監(jiān)督、全面檢查與詳細評價。該模式的優(yōu)點在于可使那些能力較強的學(xué)生擺脫結(jié)構(gòu)化式課堂教學(xué)活動的約束，更能發(fā)揮好學(xué)生的個人能力表現(xiàn)；缺點在于導(dǎo)致那些能力較弱的學(xué)生不能適應(yīng)學(xué)習過程中較為寬泛的自由發(fā)輝，從而更需要教師花更多的時間進行指導(dǎo)。同時，由于項目任務(wù)具有非結(jié)構(gòu)化的特征，從而導(dǎo)致較難實現(xiàn)對學(xué)生掌握技能情況的有效評估。以學(xué)生為中心整合模式還強調(diào)創(chuàng)設(shè)學(xué)生可以自由主動介入并探索與發(fā)現(xiàn)的教育環(huán)境，讓學(xué)生在STEAM課程中進行發(fā)現(xiàn)、交互探尋出蘊含STEAM知識的整合點。

三、STEAM教學(xué)特征、步驟及評價

STEAM課程具有跨學(xué)科、趣味性、體驗性、情境性、協(xié)作性等特點，開展STEAM教育的目的在于提升學(xué)生STEAM各領(lǐng)域的學(xué)習動機與素養(yǎng)，并通過工程設(shè)計的實作活動來連結(jié)STEAM各學(xué)科的知識，增進自我成就感、建立自信，以及運用STEAM來解決真實情境中的問題，而形成一種整合性的學(xué)習。

(一)STEAM教學(xué)特征

富含跨學(xué)科整合性、實踐體驗性的STEAM課程在教學(xué)方法方面著重于學(xué)生的自我探索和設(shè)計能力培養(yǎng)。STEAM課程多是以問題導(dǎo)向及專題導(dǎo)向的學(xué)習方式為主，傳統(tǒng)教學(xué)法中的講授與示范教學(xué)仍是不可或缺，而應(yīng)用學(xué)習過程資料、實踐學(xué)習(hands-on learning)以及合作學(xué)習都是STEAM課程教學(xué)的重要策略，主要目的在于提供學(xué)生更多設(shè)計、探究、分析、測試與評估。教育的價值在于它超越知識的另一個維度，實現(xiàn)能力提升[8]。在實施STEAM教育的課程時，教學(xué)策略的選用應(yīng)是以學(xué)生為中心的學(xué)習，著重在幫助學(xué)生，更具體地察覺科學(xué)和數(shù)學(xué)知識與工程設(shè)計過程的連結(jié)等。

(二)STEAM教學(xué)步驟

STEAM課程教學(xué)步驟應(yīng)基于跨學(xué)科的知識整合取向，分析相關(guān)學(xué)科間的知識關(guān)聯(lián)性，將各學(xué)科分散的知識進行跨學(xué)科結(jié)構(gòu)化，通過對跨學(xué)科的問題進行探討并將各學(xué)科有機地串聯(lián)起來形成STEAM課程。STEAM課程教學(xué)步驟如下：

1.確認需求、引發(fā)學(xué)習動機和學(xué)習行為。在課程設(shè)計及進行教學(xué)活動前，對教學(xué)目標、能力指標進行分析。教師通過影片、圖像、實物與軟硬件操作，激發(fā)學(xué)生好奇心，并引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論與探索。

2.連結(jié)實際應(yīng)用與真實生活問題。選定主題并綜合考量跨學(xué)科的先備知識，擬定可以聯(lián)系現(xiàn)實生活問題的主題，并采取建構(gòu)、主動與真實情境下的學(xué)習方式。

3.課程活動、小組討論。教師引導(dǎo)小組進行課程活動，小組成員在做中學(xué)的過程中完成作品制作。教師擔任協(xié)助監(jiān)督的角色，觀察各小組活動進行的表現(xiàn)。

4.團隊合作引入更多跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的內(nèi)容。通過一個知識點相關(guān)聯(lián)的故事發(fā)展到一個知識面，由點到面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和主動學(xué)習的熱情。團隊合作通過共同擬訂策略、溝通協(xié)調(diào)等過程，訓(xùn)練人際關(guān)系的技能、激發(fā)有創(chuàng)意的想法。

5.測試與修正。教師通過教學(xué)現(xiàn)場觀察學(xué)生們的反應(yīng)了解課程的缺陷，隨時記錄以便于調(diào)整與修正。

6.發(fā)表與檢視。允許學(xué)生以各種方式呈現(xiàn)自己的作品，讓學(xué)生相互觀摩，以達到趣味性和激發(fā)成就感，進而引導(dǎo)反思并重新設(shè)計改良。

以上教學(xué)步驟中，STEAM課程教學(xué)還須考慮學(xué)生各學(xué)科的先備知識程度、設(shè)定單元課程的目標，以結(jié)合生活情境的主題，運用跨學(xué)科的知識內(nèi)容來完成任務(wù)，過程中結(jié)合團隊合作與動手實做，學(xué)生方能對所學(xué)內(nèi)容進行融會貫通及思考。

(三)STEAM教學(xué)評價

STEAM采用創(chuàng)造性問題解決導(dǎo)向的動態(tài)評價方式，從而促進學(xué)生實作與創(chuàng)新能力的核心素養(yǎng)全面提升[9]。STEAM課程教學(xué)的實施對于學(xué)生方面應(yīng)強調(diào)多元評價，注重學(xué)生的形成性的過程評價，而非終結(jié)性評價，主要由學(xué)生個人、同學(xué)之間、教師對學(xué)生的方式開展學(xué)習過程參與度、任務(wù)完成情況和學(xué)習過程中形成的作品等過程進行評價。對于教師的評價，也將設(shè)計教學(xué)觀察記錄，以此評估教師在課堂上開發(fā)并實施STEAM項目的情況，能讓教師不斷反思、優(yōu)化和提高教學(xué)成效。

四、運用6E模式的STEAM教學(xué)設(shè)計與實施

6E模式提供了一種以學(xué)生為中心的教學(xué)框架，STEAM教學(xué)以“技術(shù)”和“工程”為主軸開展教學(xué)活動，6E模式與跨學(xué)科STEAM的課程教學(xué)設(shè)計有著相互輝映的契合，充分發(fā)輝6E模式與STEAM教學(xué)的特色是優(yōu)化高校實作課程教學(xué)實施的有效路徑。

(一)6E模式與STEAM教學(xué)的相關(guān)性

6E模式每一次的循環(huán)即代表著一次完整的學(xué)習過程，在6E模式循環(huán)運用中，學(xué)生能不斷激發(fā)思考，這是非常適用于STEAM課程教學(xué)流程。STEAM課程教學(xué)是近年來教學(xué)實踐的趨勢，以STEAM教育科技整合為根基，并結(jié)合6E模式進行STEAM課程設(shè)計的教學(xué)活動能引導(dǎo)學(xué)生主動探索知識，從而加強團隊合作溝通、提升實作能力與解決問題的能力。在課程實作中，將科技工程取向的6E模式與STEAM教育整合科技創(chuàng)新能力相結(jié)合最為合適。除了學(xué)科知識的整合，生活經(jīng)驗和個性化和諧發(fā)展等都是STEAM教育突破性的關(guān)鍵，也是一種新的教學(xué)理念，并通過運用6E模式將STEAM教育更有效地融合于教學(xué)過程中。6E模式與STEAM教育的學(xué)習都是以學(xué)生為中心的學(xué)習方式，將其整合應(yīng)用可讓任何階段的學(xué)生在其專業(yè)領(lǐng)域的知識建構(gòu)或?qū)嵶髟O(shè)計、藝術(shù)創(chuàng)作、行為模型、品德教育，甚至生活應(yīng)用等方面皆可受益。

(二)課程設(shè)計策略

為了有效避免STEAM跨領(lǐng)域課程設(shè)計產(chǎn)生盲點與挫折，在課程設(shè)計中可組織不同專長學(xué)科教師共同設(shè)計STEAM課程內(nèi)容，除了學(xué)科知識的跨域整合，更應(yīng)著重考慮動手實作的能力、應(yīng)用知識創(chuàng)作并解決問題的能力。STEAM內(nèi)涵范圍廣泛，因此選定的課程主題設(shè)定須更加明確，避免主題內(nèi)容學(xué)生不感興趣或脫離現(xiàn)實生活，否則會使得學(xué)生的作品設(shè)計難以找到著力點，更容易造成制作出的作品表現(xiàn)不佳甚至無法在預(yù)期時間內(nèi)完成等問題。課程設(shè)計所涉及到的內(nèi)容應(yīng)更貼切學(xué)生所關(guān)心的事物，將課程主題內(nèi)容選定在學(xué)生背景知識基礎(chǔ)上，使學(xué)生與實作的作品產(chǎn)生共鳴，更能讓學(xué)生對作品創(chuàng)造出更具實用性或視覺美觀的價值。

(三)教學(xué)實施策略

教師作為教學(xué)過程中的關(guān)鍵要素，其素質(zhì)高低將直接影響STEAM教育的教學(xué)效果[10]。當然在教學(xué)實施過程中，教師也會遇到相關(guān)的教學(xué)困難。為了解決STEAM知識內(nèi)涵與學(xué)生生活經(jīng)驗、先備知識的落差，教師除了幫學(xué)生了解學(xué)習中所需的STEAM知識外，還應(yīng)修正、調(diào)整設(shè)計主題，使學(xué)生能提高自己動手做的參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣和深入探究的耐性。在課程實作開展過程中，部份學(xué)生會拘泥于細節(jié)浪費較多時間，造成無法按時完成作品；有一部分學(xué)生有選擇困難，花費了較多時間在主題選擇上；還有少部份學(xué)生浪費掉的時間較多，造成無法在預(yù)期時間內(nèi)完成作品。為了解決這些問題，在教學(xué)過程中需融入時間規(guī)劃的方案，進而要求學(xué)生在進入課程實作前，先規(guī)劃成品制作的流程和時間，使學(xué)生最終的成品以及成品展示有更多時間進行完整的交流。在6E教學(xué)模式進行中，以學(xué)生探索與討論為主，教師的角色是加以引導(dǎo)協(xié)助，但學(xué)生希望能從老師身上直接得到“標準答案”，久而久之就使學(xué)生缺乏尋找解答、探索、懷疑和批判思考的能力與熱情，教學(xué)中應(yīng)著重引導(dǎo)學(xué)生多角度思考問題，培養(yǎng)批判性思維。

五、結(jié)束語

運用6E模式實施STEAM實作課程教學(xué)，能激起學(xué)生積極參與、主動探索及解釋說明的相關(guān)學(xué)習行為，更能讓學(xué)生學(xué)習STEAM跨領(lǐng)域、跨學(xué)科整合的能力，學(xué)生無論在實作能力、美感素養(yǎng)都能表現(xiàn)出較大的進步。6E模式結(jié)合STEAM教育開展教學(xué)活動，確實能讓學(xué)生學(xué)會如何更主動學(xué)習、自我探索、豐富深化自身的內(nèi)涵，對于提升學(xué)生創(chuàng)造力、學(xué)習態(tài)度與學(xué)習動機有正向的影響。為了讓教師在未來的教學(xué)過程中更有成效，建議教師在課程規(guī)劃時，應(yīng)用多種教學(xué)資源，讓跨領(lǐng)域課程內(nèi)容能夠相輔相成，在課程教案設(shè)計時也應(yīng)考慮引導(dǎo)學(xué)生能夠循序漸進地探索問題，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，使學(xué)生養(yǎng)成自己動手操做與自行尋找問題答案的習慣，有效提升學(xué)生思維創(chuàng)新能力，讓學(xué)習更有效率、更有趣。然而再好的教學(xué)模式仍會因教學(xué)環(huán)境不一樣而有不同的結(jié)果，教學(xué)模式應(yīng)該隨著教學(xué)現(xiàn)場的改變而隨時保持靈活變動或調(diào)整，方能使教師的教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習獲得更高的成效。