STEAM課程培養(yǎng)小學(xué)生批判性思維技能的實踐研究

孔維磊 葉紅霞

摘要：培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是我國教育的重中之重，而批判性思維能力是科技創(chuàng)新人才不可或缺的一項能力，小學(xué)是批判性思維技能形成的關(guān)鍵期，STEAM課程學(xué)習(xí)后學(xué)生可以形成自己的判斷力和洞察力。通過單組前后測實驗，研究對象為某小學(xué)五年級30名學(xué)生，利用康奈爾批判性思維測試X級量表對批判性思維前后測研究。研究表明：通過實驗的小學(xué)生批判性思維技能得到顯著提升，STEAM課程是提升小學(xué)生批判性思維技能的有效手段，學(xué)生批判性思維技能可以作為STEAM課程學(xué)習(xí)效果的一種評價指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：批判性思維;STEAM課程;CCTTLX

中圖分類號：G434? 文獻標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）17-0000-00

研究緣起

1.整合性STEAM教育實踐呼之欲出

網(wǎng)絡(luò)時代下學(xué)生缺少的不是知識本身，而是一種將知識整合提升的能力。2007年引入我國的STEM教育，以及之后逐漸發(fā)展的STEM+和STEAM等皆屬于科技整合課程，這類課程的特點就是將各科知識與技巧應(yīng)用到真實且復(fù)雜的情境中去解決問題。[1]

2.STEAM教育評價體系無統(tǒng)一標(biāo)準

在STEAM教育評價方面，目前沒有統(tǒng)一可供參考的標(biāo)準，多直接以各學(xué)科的課程標(biāo)準為評價指標(biāo)，但目前有很多學(xué)者已經(jīng)開始研究在STEAM教育與問題解決能力、創(chuàng)造力、思維能力等綜合能力之間建立聯(lián)系，構(gòu)建相應(yīng)的評價體系。[2]

3.批判性思維引起社會廣泛的關(guān)注

人類已經(jīng)進入數(shù)字化時代，數(shù)字化時代是以具備批判性思考、適應(yīng)能力、協(xié)作交流能力、問題解決和創(chuàng)造力以及一定信息素養(yǎng)的科學(xué)家、工程師，尤其是電腦工程師和技術(shù)工人為主導(dǎo)人力資源的時代。[3]數(shù)字化時代批判性思維的重要性不言而喻，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）在2015年啟動的“教育2030：教育和技能的未來”項目中提出的《OECD學(xué)習(xí)框架2030》確立了面向2030的技能、態(tài)度、價值觀、關(guān)鍵概念等共28項素養(yǎng)，其中批判性思維被列為重要的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生求真、求理、公正、開放和反思的品質(zhì)。[4]

概念界定

1.STEAM課程

STEAM（科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)）教育理念的最初目的是提升大學(xué)本科生的STEM整合能力，為各個行業(yè)培養(yǎng)復(fù)合型人才，后來STEAM教育在中小學(xué)流傳開來，許多國家基礎(chǔ)教育改革朝著該方向前進。[5]目前，中小學(xué)STEAM課程開發(fā)主要以兩種形式展開：一種是嵌入式STEAM課程開發(fā)，其與多個學(xué)科融合，打破學(xué)科界限，增強知識之間的聯(lián)通與整體提升;一種是以選修課的形式展開，去除學(xué)科的定義，運用已有的知識和可能探索的知識去解決生活中的問題，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。本研究主要圍繞選修課的形式展開。

2.批判性思維技能

1990年美國哲學(xué)協(xié)會贊助了一個德爾福項目，將在批判性思維教學(xué)中有造詣的46位教育家和科學(xué)家聚集在一起為批判性思維下定義，最后小組提出從兩個方面將批判性思維概念化：一是批判性思維技能，對世間萬物的解釋、分析、評價、推理、解釋和自我調(diào)節(jié)，主要用于一些事務(wù)的判斷和決策;二是批判性思維傾向，即使用批判性思維技能的傾向或意愿。[6]本研究主要圍繞批判性思維技能展開。

3.CCTTLX

《康奈爾批判性思維測驗：X水平》（Cornell Critical Thinking Test，Level X，CCTTLX），由恩尼斯和米爾曼（Millman J）編制，小學(xué)四年級到六年級可以采用該量表，該量表為多項選擇，可以更好地衡量被測者的批判性思維技能，其中主要有歸納性、可信度、經(jīng)驗觀察、理論演繹和確定假設(shè)幾大塊內(nèi)容，測驗較為成熟，在各個國家基礎(chǔ)教育改革教育實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。[7]

STEAM課程“我是汽車設(shè)計師”教學(xué)設(shè)計與實施

1.STEAM課程整體介紹

STEAM課程教學(xué)的核心思想是基于PBL的以學(xué)生為中心、以活動為中心的理念。教學(xué)設(shè)計過程采用“5E”教學(xué)模式，其中包括5個教學(xué)環(huán)節(jié)，即引入（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、精致（elaborate）和評價（evaluate），5E教學(xué)模式是由美國生物科學(xué)課程研究所開發(fā)的科學(xué)教育領(lǐng)域的教學(xué)模式，該模式在科學(xué)教育領(lǐng)域受到高度關(guān)注。[8]STEAM屬于科學(xué)教育的范疇，本研究在STEAM課程中采用5E教學(xué)環(huán)模式，目的在于吸引學(xué)生的注意力，增強學(xué)生的興趣，促使學(xué)生真正愿意以學(xué)為最終目的，確保STEAM課程的有效進行，提高研究結(jié)果的準確性和參考性。

STEAM課程共設(shè)計六單元，分別為雪糕棒的別樣之旅、漢諾塔之乾坤大挪移、解不開的魯班鎖、我是小小粉刷匠、我是汽車設(shè)計師和機器人總動員。本文以“我是汽車設(shè)計師”為例進行介紹。

2.“我是汽車設(shè)計師”教學(xué)設(shè)計與實施

第一部分是基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該理解工程設(shè)計步驟（設(shè)計、制造、測試、評估），儲備知識基礎(chǔ)，初步形成問題解決的意識。第二部分是動手操作，學(xué)生根據(jù)拼裝手冊搭建汽車模型，清楚器件的基本拼裝技巧，并查閱資料在現(xiàn)實生活中了解汽車的基本結(jié)構(gòu)和制造工藝，形成求真求理的良好品質(zhì)。第三部分是能力拓展，學(xué)生通過測試汽車模型的速度，反思設(shè)計中的不足之處，不斷修改以提升汽車速度，培養(yǎng)學(xué)生善于抓住要領(lǐng)、清晰敏捷的思維能力。簡要的教學(xué)過程如下。

①引入。利用多媒體向?qū)W生展示電影《汽車總動員》中賽車的片段，引導(dǎo)學(xué)生進入汽車設(shè)計師的角色中。學(xué)生積極參與討論，了解大致設(shè)計內(nèi)容。

②探究。學(xué)生上網(wǎng)查詢汽車的相關(guān)知識，開展頭腦風(fēng)暴，在白紙上繪制出心目中的汽車，并用簡短的文字敘述汽車的性能。在探究過程中發(fā)現(xiàn)諸多影響汽車速度的因素，嘗試設(shè)計更為強大的引擎和汽車裝置，改變車輪與輪胎的大小和材料……隨后小組成員根據(jù)自己提出的方案選擇一個汽車模型，并完成賽車搭建，接著，在2米的固定距離上測試行駛時間，并將時間記錄在學(xué)習(xí)任務(wù)單中。教師總結(jié)學(xué)生匯報的時間，并引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究提升賽車速度的方法。

③解釋。為什么固定距離行駛時間減少了速度就提升了？汽車通過哪些方式獲得了速度提升？當(dāng)汽車在一定距離內(nèi)，以最快的速度行駛時，什么因素會影響到行駛時間？由小組成員進行解釋，公式“速度=路程÷時間”就此得出。教師用PPT演示影響汽車速度可以從兩方面考慮，一個是汽車的動力裝置，另一個是汽車的本身屬性。學(xué)生看完后發(fā)現(xiàn)自己的小車還有改進的空間，于是再次探究影響速度的因素，發(fā)現(xiàn)賽車的重量、車輪的大小、馬達的功率、齒輪、摩擦力等都是影響速度的因素。

④精致。根據(jù)學(xué)生的匯報，師生共同總結(jié)提升賽車模型速度的方法有減輕汽車重量、增大馬力和選擇正確齒輪囊等，齒輪囊有加速齒輪（大輪對小輪）、減速齒輪（小輪對大輪）或者普通齒輪（大輪對大輪）。在改進汽車模型的過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)選擇正確的齒輪囊是影響賽車速度的關(guān)鍵因素。最終學(xué)生根據(jù)要求進行改進、測試，分析自己在哪些方面進行了改進，與成績一起記錄在任務(wù)單中。

⑤評價。根據(jù)小組修正數(shù)據(jù)的記錄，評選出汽車模型速度最快的設(shè)計師小組和速度提升最大的設(shè)計師小組。小組之間互相給出意見。課后讓學(xué)生基于自己認為可能影響速度的其他因素進行測試。

STEAM課程教學(xué)效果測評

本研究的研究對象為蘇州市某小學(xué)五年級的30名小學(xué)生，其中男生20人，女生10人，選用康奈爾批判性思維測試X級量表前后測量STEAM課程中小學(xué)生批判性思維技能的變化。采用成對樣本t檢驗對所得數(shù)據(jù)進行分析，在學(xué)習(xí)前后，利用CCTTLX問卷對30名被試對象測試其批判性思維技能的得分，將前后得分進行成對樣本t檢驗，得到如下表所示的數(shù)據(jù)。

由下表可知，學(xué)習(xí)之前學(xué)生總體得分均值為29.93分，學(xué)習(xí)之后總體得分均值為30.51分，其中學(xué)習(xí)之后均值增大，存在顯著性差異（p<0.05）。心理學(xué)家Ferguson于2009年提出，效應(yīng)量小、中、大的標(biāo)準分別為0.04、0.05、0.64。[9]其中偏效應(yīng)量大小為0.25，處于中等偏上水平，說明STEAM課程的培養(yǎng)方式是有效的。2005年，Ennis等人在美國進行了一項研究，并報告了這項研究的參與者在71項CCTTLX測試中獲得的分數(shù)平均值為35。[10]而此次測量分數(shù)得分均小于35，說明試驗學(xué)校小學(xué)生批判性思維技能處于次中等水平，應(yīng)該增加課堂中用于提升批判性思維技能的活動，對全國小學(xué)生、中學(xué)生等批判性思維技能的測量和預(yù)估還有待進一步研究。

結(jié)論與思考

打破學(xué)科的壁壘，運用綜合知識去解決生活中的問題的STEAM課程，對培養(yǎng)學(xué)生的求知、求真、公正、開放的日常思維是有效果的。STEAM課程是提升小學(xué)生批判性思維技能的有效手段，也可以說，學(xué)生批判性思維技能可以作為STEAM課程學(xué)習(xí)效果的一種評價指標(biāo)。批判性思維技能是21世紀不可或缺的一項能力，對于如何培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能，筆者認為可以從以下三方面考慮。

1.提升自我，樹立榜樣

在學(xué)生批判性思維技能培養(yǎng)的方式上，筆者深刻地體會到教師角色的重要性，因此教師首先要提高自己的批判性思維技能水平，樹立榜樣，以身作則，只有這樣才能有效培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維意識。加強職前師范教育的批判性思維鍛煉，教育主管部門多開展關(guān)于批判性思維的活動，教師的考核指標(biāo)豐富化、多樣化等舉措都能在一定程度上幫助教師提高批判性思維技能水平。

2.創(chuàng)造機會，發(fā)展思維

在課堂中，多設(shè)計促進學(xué)生主動思考、提問和探究的活動，讓學(xué)生置身于敢于質(zhì)疑、敢于反思、敢于發(fā)現(xiàn)的批判性思維環(huán)境中，不要輕易地否決學(xué)生的“唱反調(diào)”行為，而要換位思考，重新認識這個問題，要培養(yǎng)一種對任何事物“知其然，知其所以然”的追求。

3.發(fā)動大家，無限可能

學(xué)生批判性思維技能的培養(yǎng)，不是教師一個人的事情，需家長、學(xué)校、社會三方同心協(xié)力，共鑄學(xué)生美好藍圖，讓每個人都認識到批判性思維的重要性。

批判性思維技能的培養(yǎng)不是一蹴而就的，未來可期！

參考文獻：

[1][3][8]鄭葳.中國STEAM教育發(fā)展報告[M].北京：科學(xué)出版社，2017：55.

[2]臺灣師范大學(xué)科技應(yīng)用與人力資源發(fā)展學(xué)系.數(shù)學(xué)/科學(xué)/科技統(tǒng)整課程與國中學(xué)生創(chuàng)造力之關(guān)系[D].臺北：臺灣師范大學(xué)，2008.

[4]舒越，盛群力.聚焦核心素養(yǎng) 創(chuàng)造幸福生活——OECD學(xué)習(xí)框架2030研究述要[J].中國電化教育，2019（03）：9-15.

[5]胡衛(wèi)平，首新，陳勇剛.中小學(xué)STEAM教育體系的建構(gòu)與實踐[J].華東師范大學(xué)學(xué)報（教育科學(xué)版），2017，35（04）：31-39+134.

[6][7]羅清旭.批判性思維理論及其測評技術(shù)研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2002.

[9]Ferguson C J，Christopher J.An effect size primer：A guide for clinicians and researchers[J].Professional Psychology：Research and Practice，2009，40（05）：532-538.

[10]Gedik， H. （2013）. Social studies teacher candidates critical thinking skills. Procedia - Social and Behavioral Sciences， 93， 1020-1024. doi：10.1016/j.sbspro.2013.09.322.

作者簡介：孔維磊（1989.3—），男，江蘇徐州人，中小學(xué)二級教師，學(xué)士，研究方向為STEAM教育、信息技術(shù)教育教學(xué)。葉紅霞（1993.6—），女，江蘇蘇州人，中小學(xué)二級教師，碩士在讀，研究方向為STEAM教育、信息技術(shù)教學(xué)。

基金項目：本文系江蘇省“十三五”規(guī)劃重點資助課題成果“基于學(xué)科素養(yǎng)養(yǎng)成的K12一貫制科學(xué)課程一體化實踐研究”（立項編號B-a/2016/02/03）的研究成果。

第六屆“互聯(lián)網(wǎng)+教育”創(chuàng)新周隆重開幕

資訊

2020年8月19日，第六屆“互聯(lián)網(wǎng)+教育”創(chuàng)新周在中關(guān)村互聯(lián)網(wǎng)教育創(chuàng)新中心開幕。本屆創(chuàng)新周以助力教育深化改革進程，促進教育資源共享，推動教育公平發(fā)展和質(zhì)量提升，推進“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展與應(yīng)用，持續(xù)優(yōu)化教育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺為目標(biāo)，邀請相關(guān)領(lǐng)域嘉賓參會，共同探討教育創(chuàng)新路徑和教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。

本屆創(chuàng)新周由中國教育學(xué)會、中國教育科學(xué)研究院、中國教育發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)會指導(dǎo)，北京市海淀區(qū)人民政府主辦，中關(guān)村科技園區(qū)海淀園管理委員會、北京市海淀區(qū)教育委員會支持，中關(guān)村互聯(lián)網(wǎng)教育創(chuàng)新中心承辦。全國政協(xié)常委兼副秘書長、民進中央副主席朱永新，中國教育學(xué)會常務(wù)副會長劉堂江，中國教育發(fā)展戰(zhàn)略學(xué)會常務(wù)副會長兼秘書長韓民，海淀區(qū)委常委、政法委書記、區(qū)委辦公室主任吳計亮，海淀區(qū)人民政府副區(qū)長張若冰，海淀置業(yè)集團董事長張麗君等六位嘉賓共同為本屆創(chuàng)新周啟幕。

在以“未來的教育與個性化學(xué)習(xí)”為主題的高端對話中，全國政協(xié)常委兼副秘書長、民進中央副主席朱永新，新東方教育科技集團董事長俞敏洪，對教育新基建與教育變革、素質(zhì)教育與評價體系變革、培訓(xùn)機構(gòu)對學(xué)生品德培養(yǎng)的作用等話題發(fā)表了各自的觀點，引發(fā)了思維的碰撞，獲得了全場的陣陣喝彩。

隨后，北京師范大學(xué)副校長陳麗教授、網(wǎng)易有道CEO周楓分別發(fā)表了主題演講。在圓桌論壇上，北京師范大學(xué)未來教育高精尖創(chuàng)新中心執(zhí)行主任余勝泉、北京教育網(wǎng)絡(luò)和信息中心主任武裝、北京市海淀區(qū)教師進修學(xué)校校長羅濱、慧科集團合伙人陳瀅共同探討了“融合化在線教育的共建與共享”。