實施STEAM教學的幾點思考

俞曉東

摘要小學科學課在教學形式上與STEAM有著先天的共性，二者有交集卻不能等同。本文嘗試厘清科學課與STEAM在課程理念上的交集，挖掘STEAM理念的核心內(nèi)涵，辨析當前科學課融合STEAM教學中暴露的典型誤區(qū)，探索科學課與STEAM的融合方向，以STEAM理念優(yōu)化教學組織形式，更有效地落實課程目標。

關鍵詞 小學科學課 STEAM理念 課程目標

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.042

Reflections on the Implementation of STEAM Teaching

YU Xiaodong

（Zhejiang Deqing Qianyuan Central Primary School， Huzhou， Zhejiang 313216）

Abstract： The teaching form of science course in primary school has inherent commonalities with steam， but they have intersection but cannot be equated. This paper attempts to clarify the intersection of science course and steam in the curriculum concept， excavate the core connotation of steam concept， analyze the typical misun？ derstandings exposed in the current science course integration steam teaching， explore the integration direction of science course and steam， optimize the teaching organization form with steam concept， and more effectively implement the curriculum objectives.

Keywords： primary school science course； STEAM concept； course objectives

小學科學課由于其實踐性、綜合性等特點，在課程理念上與STEAM教育不謀而合，有著與STEAM教育共生的先天基礎。當前，科學課融合STEAM教學尚處于探索階段，科學教師在理解STEAM理念、制定STEAM教學策略、實施STEAM教學活動等方面存在著困惑和分歧。本文嘗試厘清科學課與STEAM在課程理念上的交集，挖掘STEAM理念的核心內(nèi)涵，辨析當前科學課融合STEAM教學中暴露的典型誤區(qū)，探索科學課與STEAM的融合方向，以STEAM理念優(yōu)化教學組織形式，更有效地落實課程目標。

課程交集——科學課與STEAM存在理念共性卻不等同

STEAM是一門課程，還是一種理念，這個問題現(xiàn)在已經(jīng)逐漸清晰起來了。STEAM作為一門課程存在是事實，而在科學課上，基于科學課程內(nèi)容開展STEAM教學時，STEAM自然作為一種理念被應用。經(jīng)過一定的實踐研究后，很多科學教師發(fā)現(xiàn)STEAM理念下的科學課似乎放大了學習情境的創(chuàng)設、方案設計、評價量規(guī)等要素，但是這些教學要素在STEAM興起之前就已經(jīng)在科學課堂教學中被提倡使用了。因此他們困惑，STEAM是不是就是舊理念冠了新名詞？STEAM理念下的科學課與常規(guī)科學課的本質(zhì)區(qū)別究竟是什么？

2017年，STEM一詞首次在《義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱課程標準）中出現(xiàn)。課程標準在第四部分“實施建議”的“教學建議”第五條“學科關聯(lián)建議”中提出“倡導跨學科學習方式”，對STEM教學給出了明確的解釋：“科學、技術、工程與數(shù)學，即STEM，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，它將科學、技術、工程、數(shù)學有機地融為一體（如圖1），有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？茖W教師可以嘗試運用于自己的教學實踐?！薄皣L試運用”一詞暗指STEM或STEAM不同于常規(guī)科學課的組織形式，STEAM的創(chuàng)新在于課堂組織形式的新。

小學科學課在教學形式上與STEAM有著先天的共性，二者有交集卻不能等同。STEAM理念的核心內(nèi)涵，即STEAM不僅是一種項目化學習形式，而且是跨學科的項目化學習。

理解誤區(qū)——當前STEAM理念下的科學課日趨模式化而缺內(nèi)涵

小學科學教材中的工程制作類內(nèi)容的STEAM教學已經(jīng)積累了一定的實踐研究成果，形成了較為清晰的教學流程：問題情境—方案設計—模型制作—改進修正—評價展示?？茖W課融合STEAM教學逐漸模式化，有利也有弊，利在于教學環(huán)節(jié)清晰了，便于推廣應用；弊在于教學設計盲目“套公式”，甚至錯誤地認為以上五個環(huán)節(jié)缺一不可，反而使STEAM理念的內(nèi)涵被忽視。以下幾個設計欠妥的教學案例，暴露了小學科學課中應用STEAM理念的理解誤區(qū)。

1.學習情境似真非真，任務驅(qū)動顯乏力

課例：《斜面的作用》

一位教師將本課改造為STEAM項目教學：

（1）創(chuàng)設項目情境：出示教學樓前的殘疾人通道照片。

（2）揭示研究主題：這個斜坡有什么作用？

（3）回歸教材斜面模型的研究，學生通過實驗得出斜面能省力，省力程度與斜面坡度大小有關。

結(jié)課時，教師試圖返回項目情境：“現(xiàn)在有一位腿受傷的同學坐在輪椅上，怎樣幫助他省力地上臺階？”學生給出的卻是“抬上去”“背上去”等出乎意料的回答。最后教師只能無奈地提示，讓學生的思路回到斜面作用上來。

學生出現(xiàn)尷尬回答的主要原因是項目情境與學生的學習活動脫離。STEAM項目情境應該基于學生現(xiàn)實，以真實問題驅(qū)動學生的學習欲望和學習規(guī)劃。顯然，本課中的學習情境是一個偽情境。倘若教師將結(jié)課時的問題放在課開頭，讓學生真實感受抬輪椅、推輪椅等不同方式所需要的力，實測與模型研究相結(jié)合，想必學生能夠切身沉浸到斜面作用的研究之中。

2.設計時間大幅提升，方案規(guī)劃卻茫然

課例：《設計制作小車》

第一課時，教師明確項目主題——制作一輛能夠行駛3米或者更遠的小車，并出示了大小不同的輪胎、橡皮筋、氣球、金屬片等豐富的材料。本課主要任務是方案設計，分為總體設計和細節(jié)設計兩個環(huán)節(jié)。一節(jié)課40分鐘，設計占20分鐘，集中研討占10分鐘。盡管如此，學生設計的方案依然暴露出兩個問題：

（1）總體設計基本成形，但記錄單上小車的細節(jié)設計基本空白。

（2）多組方案趨同，研討話題單一，設計可行性的討論天馬行空，缺少實證。

學習需求是設計的內(nèi)驅(qū)力，現(xiàn)實到需求的差距驅(qū)動學生修正、改進。在豐富的材料和充足的時間的支持下，學生設計出了小車的初步構(gòu)想。但缺少實測機會，缺陷無法直觀暴露，學生在細節(jié)設計環(huán)節(jié)無從下手。如果在第一步總體設計后，給學生嘗試制作、實驗的機會，他們就會發(fā)現(xiàn)小車在材料、組裝等方面的問題，以及能否實現(xiàn)行駛3米遠的目標，細節(jié)改進的思維就被打開了。

3.量性評價從不缺席，質(zhì)性評價被冷落

課例：《建高塔》

學生用胡蘿卜和牙簽，以30分鐘為限，比賽哪個小組建的塔高。雖然學生設計的結(jié)構(gòu)圖多種多樣，但在建造過程中幾乎全部拋棄了原先的設計，加入速度和高度的競賽中。結(jié)果，全班10個小組的高塔在結(jié)構(gòu)上幾乎沒有差異。

“比高度”確實能激發(fā)學生的學習熱情，也能在一定程度上檢驗高塔的穩(wěn)定性，但是這個評價標準局限了學生對高塔造型、結(jié)構(gòu)的創(chuàng)造性。本課處于“抗彎曲能力”“框架結(jié)構(gòu)”等學習內(nèi)容之后，科學原理的綜合應用也是本課的學習目標。教師應結(jié)合量性評價與質(zhì)性評價，除了比高度，還應將高塔造型的美觀度、創(chuàng)意說明、科學原理應用等標準也納入評價體系中，甚至可以讓學生感性地投票。

出現(xiàn)以上應用誤區(qū)，一定程度上是因為教師被模式化的教學流程束縛。是不是把任務驅(qū)動、方案設計、量化評價等環(huán)節(jié)放大了就是STEAM課呢？并非如此。就好比買房子，必定有驅(qū)動力——剛需或者投資。買了房自然要裝修，需要設計圖、造價預算、挑選材料。期間會出現(xiàn)各種問題，有的地方甚至需要返工修改。房東驗收、評價時會說花了多少錢，與設計圖是否一致，甚至在朋友圈曬個“好評”或者“差評”。在這整個過程中，驅(qū)動、規(guī)劃、設計、實施、評價自然形成。因此，獨立地來看任務驅(qū)動、方案設計、量化評價等，只是項目化學習呈現(xiàn)出來的特點，這些要素在項目化學習過程中的集中呈現(xiàn)才是STEAM理念。

融合方向——教材內(nèi)容的整合升級是開展STEAM教學的基礎

“項目化學習”和“跨學科”是STEAM教學的核心內(nèi)涵，科學課如何融合STEAM教學的問題，其實就是如何將教材內(nèi)容向STEAM項目升級和如何跨學科教學的問題。

1.教材活動的項目化升級

STEAM項目包含科學探究活動，并且上位于科學探究活動。大多數(shù)科學課中包含一個或者多個探究活動，一個探究活動往往聚焦一個問題，研究結(jié)論指向一個科學概念。而STEAM學習是循環(huán)往復地“暴露問題—分析問題—解決問題”，且這些問題是多向的、發(fā)散的。如果把“杭州到蘇州三日游”看成一個STEAM項目，美食攻略、交通攻略、游玩路線等就是其中的探究活動。這些探究活動需要整合，而且是有邏輯地整合，就好比駕車途經(jīng)一個景點時既要游玩，又要吃美食。

教材活動的項目化升級需要確定一個主題和一條線索。例如，將“環(huán)境和我們”單元的第1～4課整合為一個STEAM項目。項目的主題可以定為“垃圾問題的研究”。以“規(guī)劃垃圾的一生”為線索（如圖2），將減少丟棄、垃圾分類、回收利用、垃圾處理等教材內(nèi)容合理地串聯(lián)起來，建立邏輯聯(lián)系，指引學生自主完成學習進程。

大體內(nèi)容包括：調(diào)查垃圾日產(chǎn)情況；查閱資料補充垃圾分類知識；通過課堂模擬實驗學習填埋、焚燒、堆肥等處理方法，并采訪相關工作人員了解當?shù)乩诸?、處理的前沿信息；開展垃圾再利用的創(chuàng)意風暴活動，以及從產(chǎn)生、分類、處理等階段提出建設性意見，優(yōu)化家庭、學?；蛘呱鐓^(qū)的垃圾規(guī)劃。

2.跨學科元素的融入

（1）挖掘?qū)W科之間的融合元素，創(chuàng)設跨學科學習時機。

在“STEM+”的理念下，除了科學、技術、工程、數(shù)學這四大基本學科元素，藝術、中醫(yī)藥、體育健康甚至文學等也能匹配到教材中的介入點（見表1）。

多學科元素在一個STEAM項目中的比重是由學生的學習需求而定的。比如《制作我的小樂器》一課，學生用吸管、橡皮泥等材料開展“做排簫”的STEAM項目。教師加入了聽樂曲、辨音高、演奏展示等活動，學生被科學與藝術融合的韻味所吸引，徜徉于科學和音樂之間——科學為其他學科騰出更充裕的學習資源。

（2）制定學科維度的學習目標，指引跨學科學習路徑。

從科學、技術、工程和數(shù)學四個學科維度，制定學習目標，能夠促進學生跨學科素養(yǎng)的養(yǎng)成，有利于提升他們分析問題和解決問題的能力，有利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐應用能力。以“做一頂多功能帽子”為例，教師可以為學生制定相關學習目標（見表2）。

學生在剛接觸“做一頂多功能帽子”這一項目時，只有在科學、技術、工程和數(shù)學四個核心目標的指引下，才能建構(gòu)起帽子模型。在此基礎上，教師可以動態(tài)地、循序漸進地加入藝術、人文等其他目標維度。比如，當帽子模型升級為產(chǎn)品的過程中，藝術、人文的要素就會凸顯出來，學生會針對帽子的使用人群或使用場景，設計個性化的外觀圖案、造型等，以提高帽子的商品屬性，使模型更加貼近項目原型。

（3）建立多元一體的評價標準，形成跨學科學習成果。

STEAM理念下的科學課，提倡將項目的評價標準前置于項目實施之前。評價標準不僅起到測評學生學習成果的作用，還能為學生的項目學習指引方向。因此，建立科學、技術、工程、數(shù)學、藝術等多元一體的評價體系，并在評價標準中突出項目的主導學科元素，能夠促進學生學習成果的多樣化和創(chuàng)造性。

以“用紙造一座橋”為例，學生以3張A4紙為主要材料搭建一座紙橋。教師引導學生圍繞兩個問題展開討論：我們造的紙橋應該達到哪些標準？建造完成后可以從哪些方面來評價各組的紙橋？教師根據(jù)學生匯報情況，整理、統(tǒng)一評價標準：

建造時間：40分鐘。

尺寸：寬度不少于8厘米，跨度不小于15厘米得基礎分1顆☆，寬度或跨度每增加5厘米加1顆☆，滿分3顆☆。

承重：承重100克得基礎分1顆☆，每增加100克加1顆☆，滿分3顆☆。

美觀度：基礎分1顆☆，根據(jù)造型和設計感加分，滿分3顆☆。

展示匯報：3分鐘介紹作品設計亮點，運用的科學原理，分享項目實施過程中遇到的難題和解決辦法。根據(jù)匯報形式、語言組織、時間把控等方面投票打分，滿分3顆☆。

在活動之前制定評價標準既提高了評價的公平性，又能夠指引學生按此標準開展建造活動。綜合性的評價標準，暗示學生在紙橋的尺寸、承重能力、造型美觀度等方面要有合理的時間分配和材料規(guī)劃。學生建造的紙橋模型各有特色，特別是橋面抗彎曲結(jié)構(gòu)的設計，有的用到瓦楞紙的波浪形結(jié)構(gòu)，有的運用拱形結(jié)構(gòu)，有的加固橋墩，還有的將紙搓成細長的管形……教師在巡視過程中要特別保護學生的創(chuàng)新意識，允許他們在搭建過程中有所側(cè)重，比如有的追求承重，有的專注造型等。