基于“4C”理論的小學 STEAM 活動設計

付成玉 何麗

摘要：智能時代的教育已然由知識傳遞轉向對多元化能力的培養(yǎng)。STEAM跨學科教育實現(xiàn)學科知識深度融合的同時，強化了學生思維能力的培養(yǎng)。利用開放的創(chuàng)客空間，以“4C”（Critical Thinking，Communication，Collaboration，Creativity）即批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力）理論為指導，構建STEAM課堂學習策略模型。以"小小結構師之神奇的橋"為案例開展教學實踐，問題為導向，項目為載體，充分結合生活日常事例與學生已有經(jīng)驗，激發(fā)學生與生俱來的好奇心和想象力，設計解決方案，動手操作實踐，并認識到設計的目的是解決現(xiàn)實生活中的問題，培養(yǎng)學生設計思維，學會創(chuàng)造性地解決生活中的問題。

關鍵詞：STEAM;4C理論;設計思維

1 引言

人才是技術變革的剛需，也是未來一代人能力培養(yǎng)的著力點，STEAM教育理念正契合這樣的教育發(fā)展規(guī)劃。早在2015年《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（ 征求意見稿）》中就指出：要有效利用信息技術推進“眾創(chuàng)空間”建設，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式。[1]《2018年教育信息化和網(wǎng)絡安全工作要點》[2]再次提出“開展利用現(xiàn)代信息技術構建新型教學組織模式的研究，探索信息技術在眾創(chuàng)空間、跨學科學習（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等教育教學新模式中的應用，逐步形成創(chuàng)新課程體系?！庇纱丝梢娢磥斫逃龑嵤﹦?chuàng)新行動計劃，利用STEAM 教育應對中國傳統(tǒng)教育教學模式的弊端和對于人才的培養(yǎng)，有著重大意義與深遠的影響。研究以小學五年級研究性學習課程《小小結構師之神奇的橋》為例，幫助學習者建立與真實問題情境之間的聯(lián)系，在實踐中掌握STEAM知識的同時，解決開放、模糊、復雜的問題以及設計思維培養(yǎng)。進行STEAM 教育教學設計及實踐，探討STEAM設計思維的養(yǎng)成的實施策略模型。

2 STEAM教育概念與內涵

STEAM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts） 和數(shù)學（Mathematics）各科首字母大寫[3]。源于美國提出的 STEM 教育倡議，涵蓋了 K-12及各高等教育[4]。STEAM教育意在跨學科融合創(chuàng)新，強調通過項目驅動學生探究和創(chuàng)新實踐的學習過程，以“問題-分析-解決”的思想為導向，培育創(chuàng)新型復合人才的載體。

從課程組織形式講，STEAM教學通常以一個項目或者問題為出發(fā)點的形式開展教學，學生團隊合作開展實踐活動，在探索項目實施或者解決問題的過程中，運用所涉及的概念知識和操作技能厘清問題解決方案，進而實施驗證或設計創(chuàng)造或調查分析得出結論，最后展示成品，再復盤完善設計方案。在這樣一個涵蓋調查、分析、設計、實踐操作等的活動中有意識達到教學目的。余勝泉教授總結了 STEAM 教育的特點：跨學科、趣味性、體驗性、情景性、協(xié)作性、設計性、藝術性、實證性和技術增強性等[5]。同時，STEAM教育理念相當契合我國綜合素質教育的核心訴求，意在培養(yǎng)學生設計未來的能力，夯實知識、提升關鍵能力素養(yǎng)，從而實現(xiàn)創(chuàng)新設計型人才的培養(yǎng)。

3 STEAM課堂學習策略構建

3.1 指導思想

“4C”理論。21世紀學習框架頂層是“4C”（Critical Thinking，Communication，Collaboration，Creativity）即批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力，4C理論與STEAM的內涵不謀而合[6]。建構主義以學習者為中心的學習方式以及用探索法、發(fā)現(xiàn)法等去建構知識的模式與STEAM教育教學實踐過程要點契合?！读x務教育小學科學課程標準》明確釋出STEAM旨在有機融合多學科來培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和能力培養(yǎng)。由此可見我國基礎教育關注和重視跨學科學習，并著眼于這一方向的課程體系完善和建設[7]。

“做中學”思想。STEAM本身的理念就是了解社會發(fā)展和技術進步，像科學家那樣思考探究，像工程師那樣實踐創(chuàng)新。關注能力和跨學科教育，注重問題解決和能力創(chuàng)新培養(yǎng)，構建體現(xiàn) STEAM 能力的科學學科核心素養(yǎng)[8]。“做中學”即從生活經(jīng)驗中積累知識、從實際活動中進行學習。學生親身體驗，在不斷地觀察、實驗、探究、創(chuàng)作中解決真實問題[9]。STEAM教學也正是讓學生在現(xiàn)實生活中發(fā)現(xiàn)問題，在實操中完成知識的學習和技能的掌握，從而達成最終的教育目標。

3.2 策略構建

對案例課程反復研磨，綜合STEAM常用的兩種教學策略：項目式學習和以學科探究為導向的“5E學習環(huán)” （5E即引入（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、精致（elaborate）和評價（evaluate）。形成“發(fā)現(xiàn)問題—提出需求—思考解決方案——探索實踐——建立模型——模型檢驗——成果分享——復盤”為邏輯的“凝合型學習”策略，如圖1。

通過社會熱點事件——港珠澳大橋這個具有現(xiàn)實意義的問題激勵導入情境，并結合貴州偏遠地區(qū)和人們需求，對問題作合理的、正當?shù)慕缍?，分析限定的條件，在有了充分的儲備知識和已有經(jīng)驗下，頭腦風暴，提出更多的可行性的解決方案，突出學生活躍思維解決問題的過程，并對問題界定方案做有效性的判斷，再依據(jù)判斷條件研究是否具有更佳的實施方案;在此過程中，通過認識橋的模型的結構、分析解決路徑、研究設計的知識建構模型，通過檢驗模型來判斷是否能夠解決問題，如若不能，則回顧問題界定，再次重復上述步驟，直至檢驗成功;最后展示成果，并自行組織語言對成果進行解釋說明，回歸到現(xiàn)實意義中，厘清解決問題過程中使用的方法方式、找到的規(guī)律知識，進而提升學習者實踐和問題處理的能力。

4 “小小結構師之神奇的橋”活動設計與實施

4.1教材分析

本次教學設計用書是中小學核心素養(yǎng)課程STEAM系列——設計思維養(yǎng)成eDDe的設計夢工場。章節(jié)選自單元一活動二小小結構師一節(jié)，本節(jié)是在“協(xié)作挪物”學習之后，學生在有了基礎團隊協(xié)作能力之后再次合作學習結構橋梁建造，本節(jié)設計與教育理念融合，通過了解生活中耳熟能詳?shù)闹髽颍骄科浞€(wěn)定結構的相關特性，根據(jù)情境任務和工程制圖準則繪制設計模型并制作優(yōu)化橋梁制作。本課設計的核心功能是試著從生活日常事例和建筑中發(fā)現(xiàn)結構對功能的影響，讓學生學會通過觀察發(fā)現(xiàn)新的需求或者問題，啟發(fā)學生思考如何滿足這些需求，提出設計需求，找到解決問題的辦法，并認識到設計的目的是解決現(xiàn)實生活中的問題，同時學會多角度思考問題， 培養(yǎng)他們的設計思維，并學會創(chuàng)造性地解決現(xiàn)實生活中的問題。