多學(xué)科融合教育項(xiàng)目的實(shí)施與研究

陳競維

研究背景

STEAM（多學(xué)科融合教育）是綜合的技術(shù)教育，它需要跨學(xué)科融合，課堂的實(shí)施常常是基于真實(shí)問題解決的探究學(xué)習(xí)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)發(fā)展學(xué)生的設(shè)計(jì)能力與問題解決能力。STEAM教育符合當(dāng)下創(chuàng)新教育、個(gè)性化教育的理念。

目前筆者面臨這些問題：從學(xué)生個(gè)人發(fā)展考慮，學(xué)校高年級(jí)的學(xué)生記憶、理解層面在日常教學(xué)中能達(dá)成目標(biāo)，但思維與能力方面實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)少;從學(xué)科性質(zhì)來看，小學(xué)科學(xué)教育的科學(xué)探究特質(zhì)十分突出，但在技術(shù)、工程素養(yǎng)、綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)方面還有所欠缺;結(jié)合本學(xué)科學(xué)時(shí)少、課時(shí)多、課堂類型多樣、要求目標(biāo)細(xì)致、教師達(dá)成有困難的教學(xué)特點(diǎn)。本研究想通過充分挖掘教材已有資源，改變課堂教學(xué)，將STEAM理念聚焦于優(yōu)化小學(xué)科學(xué)的課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)智慧的轉(zhuǎn)化。

核心概念界定

STEAM項(xiàng)目是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生，需要運(yùn)用多門學(xué)科的知識(shí)來解決問題，繼而實(shí)現(xiàn)多維目標(biāo)的活動(dòng)課程。筆者認(rèn)為STEAM教育不再局限在所謂的理工科領(lǐng)域，而是交叉運(yùn)用的，當(dāng)然也不是要每個(gè)項(xiàng)目都需融合所有學(xué)科，運(yùn)用兩個(gè)學(xué)科的知識(shí)同樣是跨學(xué)科。STEAM教育的核心是創(chuàng)新思維，達(dá)成的目標(biāo)也是多層次的。

研究內(nèi)容

課例設(shè)計(jì)? 一是《飲料與健康》——基于《小蘇打和白醋的變化》的設(shè)計(jì)。

本課是在科學(xué)六年級(jí)下冊教材中《小蘇打和白醋的變化》的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的校本STEAM項(xiàng)目課程。以“飲料與健康”為項(xiàng)目，檢測飲料酸堿性，項(xiàng)目原理為物質(zhì)變化中的舊物質(zhì)改變。要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案，探究指示劑的作用和白醋與小蘇打的化學(xué)變化內(nèi)涵。在實(shí)驗(yàn)操作中觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論，并得以使用規(guī)律檢測飲料的酸堿性，了解飲料對(duì)健康的影響這個(gè)生活問題。

二是《雞蛋撞地球》——基于“形狀與結(jié)構(gòu)”單元知識(shí)的課例設(shè)計(jì)。

本課例是基于STEAM教育理念開展的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。六年級(jí)《科學(xué)》學(xué)習(xí)了《工具和機(jī)械》《形狀與結(jié)構(gòu)》兩個(gè)單元，本項(xiàng)目正是以運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐為主要培養(yǎng)目標(biāo)，以設(shè)計(jì)雞蛋保護(hù)裝置為培養(yǎng)途徑，在項(xiàng)目完成過程中將涉及科學(xué)、語文、美術(shù)、數(shù)學(xué)、工程等學(xué)科知識(shí)。

三是《一起來做冰激凌》——基于“熱”單元知識(shí)的課例設(shè)計(jì)。

本課分為制作冰激凌與設(shè)計(jì)冰激凌冷藏箱兩個(gè)大課時(shí)?；诂F(xiàn)行《科學(xué)》教材關(guān)于“熱”的知識(shí)來進(jìn)行活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)——技能——知識(shí)”目標(biāo)。在“制作冰激凌”一課中，學(xué)生通過問題單的引導(dǎo)與頭腦風(fēng)暴思考“如何從原料到冰激凌實(shí)現(xiàn)形態(tài)的變化”。在活動(dòng)環(huán)節(jié)中通過嘗試、修正、改良，逐步建立液態(tài)到固態(tài)變化所需條件的認(rèn)知;在“設(shè)計(jì)冷藏箱”一課中，則是以達(dá)成“保持冰激凌狀態(tài)”為任務(wù)目標(biāo)，進(jìn)一步拓展知識(shí)運(yùn)用——熱量傳遞。

概括STEAM活動(dòng)產(chǎn)生的知識(shí)類型? 在已經(jīng)實(shí)施的課例中，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的重構(gòu)與完成過程中的思維是多樣的，知識(shí)的應(yīng)用與生成，人際的交往和達(dá)成，自我的評(píng)價(jià)與修正，有的是可預(yù)設(shè)的，但更多的是未知和隱性的。

經(jīng)總結(jié)，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的知識(shí)類型主要從以下幾方面來體現(xiàn)：

一是運(yùn)用舊知識(shí)。在項(xiàng)目完成之前所學(xué)習(xí)過的其他知識(shí)，如數(shù)學(xué)學(xué)科的長度單位、體積單位，科學(xué)學(xué)科中風(fēng)力和重力加速度等知識(shí)，在課例中雖未直接應(yīng)用，但在其學(xué)習(xí)過程中所獲得認(rèn)知與素養(yǎng)的提高亦對(duì)項(xiàng)目完成有著一定的幫助和支持。

二是應(yīng)用型知識(shí)。在課后活動(dòng)搜集資料過程中，對(duì)搜索引擎的使用是簡單的知識(shí)應(yīng)用，屬于應(yīng)用型知識(shí)。例如“雞蛋撞地球”中有的學(xué)生制作的裝置使用了學(xué)科中未學(xué)習(xí)過“螺旋槳”減慢下降速度，這就是學(xué)生自學(xué)能力與嘗試的體現(xiàn)。

三是生成型知識(shí)。在設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)，因其并非是對(duì)已學(xué)知識(shí)的簡單應(yīng)用，而是在應(yīng)用的基礎(chǔ)上加入了設(shè)計(jì)的成分，融入了自己的思考和探索?！半u蛋撞地球”經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)通過增加空氣阻力，減慢下降速度的裝置有66%，通過新學(xué)習(xí)的框架結(jié)構(gòu)保護(hù)的有22%，通過新學(xué)習(xí)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝置的有16%，使用3種以上原理進(jìn)行裝置設(shè)計(jì)的有21%，說明學(xué)生對(duì)于知識(shí)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)是可觀的;項(xiàng)目總結(jié)階段需要口頭表達(dá)，在班級(jí)預(yù)選時(shí)，需要進(jìn)行解說競選。說明文的書寫和演講不屬于所預(yù)期準(zhǔn)備的知識(shí)范疇，而是屬于在STEAM學(xué)習(xí)過程生成的新知，即生成型知識(shí)。

形成STEAM項(xiàng)目實(shí)施策略? 一是分層設(shè)目標(biāo)，學(xué)科銜接。

STEAM教育要求多學(xué)科融合。在活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，教師應(yīng)先預(yù)想好項(xiàng)目要達(dá)成的目標(biāo)，并預(yù)設(shè)兩個(gè)層次，以滿足不同學(xué)生的需求。同時(shí)，在實(shí)施過程中，讓學(xué)生在元認(rèn)知上清楚運(yùn)用了多學(xué)科的知識(shí)。這樣，學(xué)生完成任務(wù)時(shí)，思路會(huì)更加清晰，明白從哪方向解決問題，自然而然產(chǎn)生發(fā)揮優(yōu)勢學(xué)科，加強(qiáng)薄弱學(xué)科的動(dòng)力。

二是任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，充分體驗(yàn)。

STEAM理念的重點(diǎn)就是以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)。具體又有吸引力的任務(wù)，才能夠激發(fā)學(xué)生探索欲望的。任務(wù)的設(shè)計(jì)首先要圍繞一個(gè)主題，可從教材提供的活動(dòng)或是生活中挖掘資源。已設(shè)計(jì)的課例以不同的方向呈現(xiàn)任務(wù)進(jìn)行引導(dǎo)。

一種原理未知，在完成任務(wù)過程中探索?！帮嬃吓c健康”先展示給學(xué)生使用“神奇試劑”遇到不同樣本會(huì)產(chǎn)生不同的顏色這個(gè)有趣的成果。需要學(xué)生去探索“變色規(guī)律”。運(yùn)用的是“化學(xué)變化”的知識(shí)準(zhǔn)備，“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和“試管、滴管”的操作技能。為了探索規(guī)律，學(xué)生們需要運(yùn)用舊知，生成新知。這屬于過程導(dǎo)向的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)。

另一種發(fā)布方向是運(yùn)用知識(shí)，去完成任務(wù)?！半u蛋撞地球”直接宣布目標(biāo)——保護(hù)雞蛋。學(xué)生們帶著完成任務(wù)的使命去“玩”，使用“形狀與結(jié)構(gòu)”的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，制作后檢測，失敗后交流改進(jìn)，想辦法解決問題。雖然任務(wù)的成功是不確定的，但學(xué)生在活動(dòng)過程中充分嘗試，不斷修改，這是結(jié)果導(dǎo)向。

雖然兩種任務(wù)發(fā)布方向不同，但殊途同歸，聚焦于體驗(yàn)中的思考。

三是學(xué)案為支架，提升素養(yǎng)。

STEAM活動(dòng)的開放特點(diǎn)需要進(jìn)行更多的針對(duì)性引導(dǎo)，使用學(xué)案有效了解與幫助學(xué)生。結(jié)合習(xí)本課堂理念，提供足夠多的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行課前習(xí)，既可以了解學(xué)生的學(xué)情，也可以迎合不同學(xué)生需求，有利于課中習(xí)的小組分工和多元智力發(fā)展，實(shí)現(xiàn)不同特長學(xué)生的成就感達(dá)成。“飲料與健康”的課前習(xí)任務(wù)讓教者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“化學(xué)變化”的理解程度不一。在課堂上，教者對(duì)部分小組的學(xué)案進(jìn)行了補(bǔ)充，以填補(bǔ)學(xué)科知識(shí)的不足?！半u蛋撞地球”的開放程度更大，所以采用“保護(hù)裝置設(shè)計(jì)”來了解情況與知識(shí)、技能的需求，對(duì)個(gè)別進(jìn)行研究方法的輔導(dǎo)。以個(gè)人構(gòu)思為基礎(chǔ)，采用班級(jí)預(yù)選的方式，讓其他同學(xué)了解個(gè)人的想法，發(fā)生交往。個(gè)人間的交流繼而成為隊(duì)伍間的促進(jìn)。

四是多主體參與，點(diǎn)面結(jié)合。

STEAM項(xiàng)目的目標(biāo)是發(fā)展多元智力。學(xué)生發(fā)展層次不同，具備的知識(shí)技能儲(chǔ)備不同。提高學(xué)生參與度，最重要的就是要讓每個(gè)學(xué)生都有事做，有投入感。所以活動(dòng)設(shè)計(jì)中，有個(gè)人任務(wù)，進(jìn)而有小組任務(wù);有活動(dòng)環(huán)節(jié)，也有頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié);有不同角色的分工，也有合作完成的展示。

在“一起來做冰激凌”課例中，任務(wù)之間，教師設(shè)計(jì)了引導(dǎo)學(xué)生“如何在炎熱地區(qū)散熱”的反向思考和“星際探險(xiǎn)家的航空服”發(fā)散思考的遷移任務(wù)，幫助不同層次的學(xué)生遷移運(yùn)用知識(shí)和升華知識(shí)。

在“雞蛋撞地球”任務(wù)發(fā)布時(shí)是以個(gè)體為單位接受的，在集體教學(xué)后每個(gè)同學(xué)完成自己的設(shè)計(jì)構(gòu)想，在輔導(dǎo)篩選后，部分同學(xué)會(huì)進(jìn)行修正。修正的來源不僅是教師的輔導(dǎo)，更多的是同伴交流。在課堂上，儀式感十足地舉辦了隊(duì)員招募，由走在前頭的人帶領(lǐng)不同能力的同伴組成隊(duì)伍。充足的課后互動(dòng)，同伴交流，決賽前預(yù)選，提供了試錯(cuò)和改進(jìn)機(jī)會(huì)。

在總結(jié)時(shí)，教師還需引導(dǎo)學(xué)生梳理思路，比較解決問題的最佳方案，分析結(jié)果差異、相同的原因。

研究實(shí)踐價(jià)值? 一是嘗試總結(jié)實(shí)施策略，有助于解決STEAM教學(xué)“盲人摸象”的問題。STEAM是如今風(fēng)靡的教育理念，但苦于各個(gè)學(xué)科長時(shí)間的割裂，缺乏所提倡的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)力。在課例的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)中，學(xué)生是處于真實(shí)項(xiàng)目的復(fù)雜問題情境中，迫切需要將不同學(xué)科知識(shí)融合以認(rèn)識(shí)并解決問題。

二是促進(jìn)了學(xué)生綜合能力提升。獲取信息，整理重塑知識(shí)，動(dòng)手制作，合作參賽，支持了學(xué)生以多學(xué)科、多視角、多維度的方式認(rèn)識(shí)世界并改造世界的過程。

三是有助于解決當(dāng)前“STEAM師資”缺乏的問題?；顒?dòng)所涉及的多學(xué)科內(nèi)容被分配到了相應(yīng)任課教師中，即降低了對(duì)授課教師的跨學(xué)科專業(yè)知識(shí)和技能的要求，不需要其對(duì)所涉及的所有學(xué)科專業(yè)知識(shí)和技能做到熟練掌握，同時(shí)也準(zhǔn)確定位了STEAM教師的角色，為培養(yǎng)STEAM教師提供了思路和方向。

四是有助于STEAM教育的普及和特色人才培養(yǎng)：STEAM教育理念指導(dǎo)下的重構(gòu)項(xiàng)目展示的不只是學(xué)生活動(dòng)過程，而是融合多學(xué)科及其相應(yīng)教師參與，并逐漸帶動(dòng)其他班級(jí)、其他年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)STEAM知識(shí)的過程。STEAM教學(xué)課堂逐漸由小變大，在我校范圍內(nèi)擴(kuò)展開來，使得STEAM教學(xué)由單一多學(xué)科教學(xué)的特點(diǎn)逐漸上升為校本特色，創(chuàng)客節(jié)活動(dòng)就是以課例為原型開展，并逐漸影響學(xué)校中每一位學(xué)生的成長與發(fā)展。

反思與展望

研究結(jié)果分析? 《雞蛋撞地球》這一學(xué)習(xí)項(xiàng)目是通過制作“保護(hù)雞蛋”的裝置，讓雞蛋從高空掉下來而不碎這樣一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)，為學(xué)生提供一個(gè)創(chuàng)造性解決問題的經(jīng)歷，通過“選材—設(shè)計(jì)—制作—檢驗(yàn)”四個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生根據(jù)具體問題來選擇合適的材料，并創(chuàng)造性地對(duì)材料進(jìn)行重組和加工。

調(diào)查問卷從學(xué)生對(duì)項(xiàng)目活動(dòng)的認(rèn)知，對(duì)自我與同伴的評(píng)價(jià)，對(duì)知識(shí)的整合情況的認(rèn)識(shí)三個(gè)維度進(jìn)行了解。面向參與活動(dòng)的112名學(xué)生發(fā)放問卷，共計(jì)回收74份。分別從不同維度對(duì)問卷結(jié)果分析如下：

一是對(duì)本項(xiàng)目的認(rèn)知。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)有效激發(fā)學(xué)生興趣，合作學(xué)習(xí)的形式成為內(nèi)驅(qū)力來源。

在調(diào)查中，60%的學(xué)生認(rèn)為本活動(dòng)最有吸引力的是完成任務(wù)本身。說明他們對(duì)任務(wù)具有使命感，獲得了完成的驅(qū)動(dòng)力。大約53%的學(xué)生同時(shí)選擇了過程中與同伴合作，表明他們傾向于合作學(xué)習(xí)。

二是對(duì)自我和他人的評(píng)價(jià)。

STEAM活動(dòng)使學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀上起正面積極作用。

大部分學(xué)生對(duì)自我知識(shí)上的運(yùn)用和與他人合作有正面的評(píng)價(jià)，說明本項(xiàng)目可以讓他們獲得成就感。在細(xì)化的問題中，有60%以上的學(xué)生認(rèn)為自己的裝置比較美觀，能夠成功保護(hù)雞蛋，因?yàn)楸卷?xiàng)目的成績就是以實(shí)體成果來評(píng)估，更加具有直觀性;71%的樣本的選項(xiàng)表明與他人的合作中能夠較好的溝通，體現(xiàn)了他們的自我指導(dǎo)能力。

三是對(duì)整合知識(shí)的認(rèn)知。

在知識(shí)、技能的運(yùn)用上，本項(xiàng)目還有待完善評(píng)價(jià)和數(shù)據(jù)收集體系?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明學(xué)生具有了運(yùn)用意識(shí)，但原理運(yùn)用創(chuàng)新較少。

73%的學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己在活動(dòng)過程中運(yùn)用了多學(xué)科的知識(shí)，也有意識(shí)地對(duì)學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐。但只有不到10%的學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己使用了3個(gè)以上的科學(xué)原理，說明創(chuàng)新還不足，或者是歸納還不夠。

研究的不足之處與改進(jìn)預(yù)想? 一是完善評(píng)價(jià)體系。

除了以項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)估外，學(xué)生的三維目標(biāo)還需要完整的評(píng)價(jià)才能真正體現(xiàn)活動(dòng)收獲。評(píng)價(jià)結(jié)果的來源應(yīng)該更加多樣，但具體的實(shí)施需要有硬件支持。

二是項(xiàng)目可再創(chuàng)新。

未來將對(duì)活動(dòng)的生活性、趣味性進(jìn)行提煉，設(shè)計(jì)更多項(xiàng)目。在項(xiàng)目的難度上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，以針對(duì)不同學(xué)生的特點(diǎn)在實(shí)施過程中加以調(diào)整。

三是嘗試其他理念實(shí)現(xiàn)方式。

STEAM教育理念的融合需要一個(gè)長期的過程，在課時(shí)有限的情況下，無法充分開展，學(xué)生的多維目標(biāo)實(shí)現(xiàn)結(jié)果未能明顯呈現(xiàn)。堅(jiān)持在課堂中探索新的實(shí)現(xiàn)方式，在社團(tuán)活動(dòng)中開拓新課程，在校園大范圍中開展普及性活動(dòng)，是研究者的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的有效途徑。

（作者單位： 廣東省深圳市怡景小學(xué)）