問題導(dǎo)向下的STEAM課堂教學(xué)活動設(shè)計研究

覃素梅 胡順

摘? 要： 信息時代對教師教學(xué)提出更高要求，教學(xué)更注重在傳授知識過程中培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。文章從教學(xué)活動目標(biāo)、活動方式、活動過程、活動評價四個方面進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，采用案例具體分析如何應(yīng)用STEAM進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。應(yīng)用STEAM設(shè)計的教學(xué)活動要求教師要不斷提升自身素質(zhì)，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，才能更好地以問題為導(dǎo)向來培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

關(guān)鍵詞： 問題導(dǎo)向; STEAM教學(xué); 教學(xué)設(shè)計; 問題解決

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）12-123-03

Abstract： The information age puts forward higher requirements for teachers' teaching， and the teaching focuses more on the cultivation of students' comprehensive ability in the process of imparting knowledge. In this paper， teaching design is carried out from the four aspects of teaching activity goal， activity mode， activity process， and activity evaluation. The design of STEAM teaching activities is analyzed by case study. The teaching activities designed with STEAM require teachers to continuously improve their own quality， and change teaching methods， so as to better train students' problem-solving ability.

Key words： problem guided; STEAM teaching; teaching design; problem-solving

0 引言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，新時代的教育也以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)及可持續(xù)發(fā)展能力為重要目標(biāo)。教育部在2017 年發(fā)布的《全日制義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱課標(biāo)）中也倡導(dǎo)跨學(xué)科教學(xué)，即融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)為一體的STEAM教育。[1]在這一背景下，教師應(yīng)當(dāng)思考如何立足現(xiàn)實來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，課程設(shè)計又該如何設(shè)計？基于此，本文將探究如何將問題導(dǎo)向教學(xué)模式運用在STEAM課堂中，使學(xué)生能夠自主探究獲得多學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生利用多學(xué)科知識解決真實問題的能力。

1 概念解析

1.1 問題導(dǎo)向 （PBL）

問題導(dǎo)向（Problem-Based Learning，PBL）強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的問題情境中，通過讓學(xué)習(xí)者合作解決真實性問題，學(xué)習(xí)隱藏于問題背后的學(xué)科知識，形成解決問題的技能，并發(fā)展自主學(xué)習(xí)的能力[2]。學(xué)習(xí)方法上，PBL教學(xué)強(qiáng)調(diào)從問題出發(fā)，學(xué)生通過解決真實情境中的問題獲取知識;學(xué)習(xí)內(nèi)容上， PBL教學(xué)注重學(xué)生利用多學(xué)科知識來解決問題，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉;學(xué)習(xí)形式上，PBL教學(xué)強(qiáng)調(diào)以合作形式開展教學(xué)，在解決問題過程中培養(yǎng)學(xué)生的組織管理能力及合作交流能力;學(xué)習(xí)主體上，PBL教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，學(xué)生在問題情境中探索，成為獨立的思考者。

1.2 STEAM教育

STEAM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，以及學(xué)生如何探究解決現(xiàn)實問題的思路和方法，且強(qiáng)調(diào)學(xué)生的綜合運用和創(chuàng)新思維[3]。STEAM教育以基于問題的學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)等方式展開教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決現(xiàn)實問題的能力，具有如下特點。

⑴ 跨學(xué)科 STEAM強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中讓學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科知識解決實際問題，提高學(xué)生解決實際問題的能力。

⑵ 協(xié)作性 學(xué)生以小組形式進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過小組成員間的會話商討來完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。

⑶ 體驗性 強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程中學(xué)生的參與性和體驗性，即注重結(jié)果性知識，也注重問題解決中的過程性知識。

⑷ 情境性 學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的問題情境中學(xué)習(xí)，可以體驗到真實的生活，獲得社會性成長。

2 問題導(dǎo)向的STEAM教學(xué)活動設(shè)計

學(xué)生知識的獲取離不開一系列的學(xué)習(xí)活動，學(xué)生在學(xué)習(xí)實踐活動中思考問題，合作探究，評價反思，將學(xué)科知識不斷內(nèi)化為個人能力，進(jìn)而將能力運用于解決實際問題中，因此教學(xué)活動對學(xué)生知識以及能力的培養(yǎng)有獨特的價值[4]。本研究結(jié)合PBL教學(xué)模式，提出STEAM課堂的教學(xué)活動框架，教學(xué)活動策略包括：活動目標(biāo)的制定、活動方式、活動過程以及活動評價的設(shè)計。如圖1所示。

2.1 教學(xué)活動目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動設(shè)計和實施的出發(fā)點和落腳點[5]。在知識與技能上，促進(jìn)學(xué)生對多學(xué)科知識的深層學(xué)習(xí);在過程與方法上，通過問題激發(fā)學(xué)生思考與討論，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用多學(xué)科知識解決現(xiàn)實情境的問題，完成項目任務(wù);在情感、態(tài)度和價值觀上，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識及獨立思考能力，使學(xué)生獲得問題解決能力。

2.2 教學(xué)活動方式

問題導(dǎo)向的STEAM課程教學(xué)活動更加注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)以及合作學(xué)習(xí)。學(xué)生針對問題進(jìn)行思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力，在小組合作中成員進(jìn)行交流討論。在STEAM教學(xué)活動方式上，教師為學(xué)生提供知識技能基礎(chǔ)，引發(fā)學(xué)生將概念和生活相聯(lián)系，營造學(xué)習(xí)任務(wù)的情境。教師承擔(dān)輔助者和引導(dǎo)者的角色，幫助學(xué)生明確與課堂活動相關(guān)的問題，在課程中涉及多領(lǐng)域知識，使學(xué)生可以習(xí)得多學(xué)科知識，形成豐富的知識體系。

2.3 教學(xué)活動過程

PBL教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以問題為導(dǎo)向展開教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。STEAM教學(xué)重點強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合和學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)以及合作交流能力。結(jié)合兩者的共同點進(jìn)行教學(xué)，更好地發(fā)揮二者優(yōu)勢。本研究中將教學(xué)活動分成四個流程：新課導(dǎo)入、提出問題;小組討論，思想碰撞;學(xué)生匯報，教師總結(jié);學(xué)生反思，注重應(yīng)用。如圖2所示。

2.4 教學(xué)活動評價

現(xiàn)有評價大多局限于學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域，偏向于學(xué)科知識的考察，難以充分評價學(xué)生復(fù)雜思維、問題解決的能力以及隱性知識和態(tài)度層面的要素[6]。本研究從教學(xué)活動出發(fā)，從知識習(xí)得、過程、情感、學(xué)生互評四個方面展開教學(xué)評價。首先是知識習(xí)得評價，考察學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況。其次是過程評價，評價學(xué)生的知識處理能力以及對所學(xué)知識的運用能力。最后是情感評價，主要評價學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、意識，學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的反思，以及評價學(xué)生的合作交流能力與問題解決能力。最后是學(xué)生互評，通過評價量表讓學(xué)生評價自己的學(xué)習(xí)過程和成員的協(xié)作學(xué)習(xí)過程，以及作品評價。

3 問題導(dǎo)向的STEAM教學(xué)活動案例

基于上述的教學(xué)活動設(shè)計，本文以小學(xué)科學(xué)知識點《形狀與結(jié)構(gòu)》開展教學(xué)，教學(xué)主題為《橋》。

3.1 活動目標(biāo)

本研究根據(jù)教學(xué)三維目標(biāo)來細(xì)化活動目標(biāo)，具體設(shè)計如下。

知識與技能目標(biāo) 要求學(xué)生認(rèn)識各種不同類型的橋梁，熟練掌握橋梁結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)知識，了解日常生活中常見事物的形狀與結(jié)構(gòu)。

過程與方法目標(biāo) 要求學(xué)生在繪制橋梁平面圖時，利用所學(xué)的形狀和數(shù)學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計，同時考慮到平面圖的美觀性。在橋梁搭建中，評估提供的材料工具，根據(jù)需要對材料進(jìn)行加工處理，能夠利用工程知識設(shè)計具有一定承受力的橋梁。

情感態(tài)度與價值觀 鍛煉學(xué)生主動表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力，形成團(tuán)隊意識和合作意識，使學(xué)生獲得綜合解決問題的能力。

3.2 活動過程

活動過程采用PBL教學(xué)模式，通過小組合作的學(xué)習(xí)方式。教學(xué)活動經(jīng)過導(dǎo)入新課、提出問題、交流協(xié)作、總結(jié)反思以及實踐鞏固依次展開。

導(dǎo)入新課 教師引入橋梁工程問題，展示各種類型橋梁的結(jié)構(gòu)圖，引導(dǎo)學(xué)生評價橋梁的形狀和結(jié)構(gòu)。教師講解橋梁形狀和結(jié)構(gòu)的相關(guān)概念，讓學(xué)生了解到橋梁的類型、承重部位以及綜合運用其他學(xué)科中各個知識點的科學(xué)原理。

提出問題 通過橋梁結(jié)構(gòu)圖的展示，讓學(xué)生討論如何提高橋梁的抗彎曲能力，根據(jù)小組討論，繪制出小組認(rèn)為最牢固的橋梁平面圖，小組討論如何利用提供的材料制作出一座橋梁？讓學(xué)生根據(jù)問題自主探索制作橋梁所需解決的問題，并通過討論，逐步解決問題。

交流協(xié)作 學(xué)生以小組形式交流討論，并嘗試解決教師提出的問題，通過改變紙片的寬度、厚度或形狀來驗證紙片抗彎曲能力，在得到最大限度抗彎曲能力方案后，對橋梁形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，繪制出橋梁平面圖。根據(jù)提供的材料，小組選擇自己所需的材料，共同將平面圖搭建成實體橋梁模型，并為橋梁模型起名字，體現(xiàn)小組橋梁的獨特性。每個小組對制作好的橋梁進(jìn)行測試，逐步調(diào)整橋梁形狀和結(jié)構(gòu)，使其達(dá)到最大承重能力和抗彎曲能力。

總結(jié)反思 各個小組根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)對小組制作的橋梁模型進(jìn)行評價，包括橋梁模型的承重能力以及抗彎曲能力。全班以小組形式匯報本組橋梁模型的制作過程以及如何解決教師提出的問題，并指出小組在制作橋梁時遇到的新問題和合作解決問題的過程。

實踐鞏固 課后每一位學(xué)生嘗試?yán)蒙磉叺牟牧瞎ぞ咧谱鳂蛄耗Ｐ停谱鬟^程中明確作品名稱、創(chuàng)意來源、所需素材等。使學(xué)生了解融合科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程和藝術(shù)相關(guān)知識和技能的過程。

3.3 活動評價

在活動結(jié)束后對學(xué)生進(jìn)行綜合評價。通過紙筆測驗檢驗學(xué)生基礎(chǔ)知識的掌握。在教學(xué)評價中，通過學(xué)生的學(xué)習(xí)和合作過程進(jìn)行評價（如表1）。

4 結(jié)束語

本文研究了PBL教學(xué)模式在STEAM 課堂教學(xué)的運用，用案例進(jìn)一步說明以問題導(dǎo)向下的STEAM課堂教學(xué)活動設(shè)計能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及能力。但同時，此類課堂教學(xué)設(shè)計和教學(xué)方法的具體運用對任課教師的科學(xué)素養(yǎng)和知識面也有較高的要求，對授課教師的應(yīng)變能力和把控教學(xué)現(xiàn)場能力也提出了一定的要求，因而，教師也要不斷學(xué)習(xí)各方面知識，提升自身綜合素質(zhì)，這樣才能更好的啟發(fā)/啟迪學(xué)生，成為他們的解惑者和引路人。

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