移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的項(xiàng)目式STEM教學(xué)探究

范福蘭 雷雪英* 梅林 李韓婷 熊曳 唐翠蘭

（1.中南民族大學(xué)教育學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.湖北開(kāi)放大學(xué)導(dǎo)學(xué)中心，湖北 武漢 430074；3.華中科技大學(xué)附屬小學(xué)，湖北 武漢 430074；4.韶關(guān)學(xué)院教育學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512023）

1 引言

有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力使其適應(yīng)21世紀(jì)全球化發(fā)展基本需求，是各國(guó)教育領(lǐng)域最重要的目標(biāo)之一[1]。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展[1]組織(OECD)于2013年指出芬蘭不斷通過(guò)教學(xué)模式改革，促進(jìn)學(xué)生在科學(xué)、閱讀和數(shù)學(xué)等方面的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，在近年來(lái)的PISA(Program for International Student Assessment)、PIAAC(Programme for the International Assessment of Adult Competencies)等國(guó)際測(cè)試中名列前茅[2]。新加坡教育部創(chuàng)立的Thinking Unit部門[3]、日本設(shè)立的科學(xué)重點(diǎn)高中學(xué)校(Super Science High School)、美國(guó)的項(xiàng)目引領(lǐng)工程(Project Lead the Way)等，均旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[4]?！吨袊?guó)教育現(xiàn)代化2035》提出的戰(zhàn)略任務(wù)之一就是提升我國(guó)一流人才的創(chuàng)新能力[5]。作為教育的主陣地，學(xué)校中的課堂教學(xué)儼然成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新力的重要途徑。然而，Nyarko(2013)等提出日常的課堂教學(xué)已不能滿足培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和技能的需求，探索新型教學(xué)方法促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，是提高學(xué)生創(chuàng)新力的有效手段[6]。在此背景下，以提高學(xué)生科學(xué)解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的STEM教育在國(guó)際范圍內(nèi)興起并迅速掀起熱潮。

研究表明，STEM教育的跨學(xué)科學(xué)習(xí)及項(xiàng)目實(shí)踐理念，能有效促進(jìn)學(xué)生形成新觀點(diǎn)、提出新問(wèn)題，對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有明顯作用[7]。因此國(guó)內(nèi)外涌現(xiàn)了大批STEM課程研發(fā)和教學(xué)實(shí)踐研究。STEM課程通常圍繞探究性主題融合多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，具有跨學(xué)科、趣味性和實(shí)踐性等特征[8]。傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境和理念無(wú)法支持STEM教學(xué)更好地開(kāi)展，研究者結(jié)合信息技術(shù)工具與新型教學(xué)方法，不斷探究能有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的STEM教學(xué)。Hong(2019)通過(guò)在臺(tái)灣某高校的教學(xué)實(shí)踐研究，借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搭建了以思維為中心的知識(shí)構(gòu)建環(huán)境(KBE),促進(jìn)學(xué)生的STEM學(xué)習(xí)[9]。Kuo(2019)融合人機(jī)交互系統(tǒng)構(gòu)建了基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的STEM教學(xué)模型(STEM IPBL)，發(fā)現(xiàn)此教學(xué)模型能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和創(chuàng)新能力[10]。STEM教學(xué)提倡引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，因此其教學(xué)活動(dòng)不應(yīng)限制于教室中，基于真實(shí)場(chǎng)所的教學(xué)法(Place-based pedagogy)能提高學(xué)生STEM學(xué)習(xí)參與度和學(xué)習(xí)成效，促進(jìn)STEM教學(xué)的高效開(kāi)展[11]。移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)的快速發(fā)展為真實(shí)情境下的STEM教學(xué)提供技術(shù)支持，然而如何充分融合移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)及STEM教學(xué)活動(dòng)各影響因素，設(shè)計(jì)并開(kāi)展有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的STEM教學(xué)仍需進(jìn)一步探究。基于此，本文融合STEM教學(xué)理念、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論與移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)，設(shè)計(jì)移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM教學(xué)模型，并通過(guò)教學(xué)實(shí)踐探究此教學(xué)模型的實(shí)施策略，促進(jìn)高校課堂中學(xué)生的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 創(chuàng)新能力及其培養(yǎng)途徑研究

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新能力(creativity)是指有用思想或事物產(chǎn)生與不斷發(fā)展的過(guò)程。在日常生活中，創(chuàng)新能力不僅是迸發(fā)出新想法，更重要的是為日常中的問(wèn)題提出新穎切實(shí)可行的解決方案[12]。創(chuàng)新能力通常包括創(chuàng)新性思維、成果、人格特征和環(huán)境等內(nèi)容。對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，常通過(guò)構(gòu)建創(chuàng)新性學(xué)習(xí)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維并塑造創(chuàng)新性人格，最終形成創(chuàng)新實(shí)踐技能、產(chǎn)出創(chuàng)新性成果[13]。創(chuàng)新能力對(duì)于個(gè)人和國(guó)家的發(fā)展至關(guān)重要，因此研究者常致力于探究培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方法。相關(guān)研究表明在教學(xué)過(guò)程中改進(jìn)并創(chuàng)新教學(xué)方法促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)是學(xué)校教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑[13-14]。創(chuàng)新性學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)在較為自由輕松的教學(xué)和學(xué)習(xí)氛圍中開(kāi)展，通常包括問(wèn)題的提出、建立聯(lián)系、提出設(shè)想或假說(shuō)、探索解決方案與修訂、交流結(jié)果等步驟[14]。同時(shí)提出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)具備關(guān)聯(lián)性、個(gè)性化、自主性和創(chuàng)新性等特征[15]。當(dāng)前廣泛關(guān)注的STEM教育鼓勵(lì)學(xué)生采用基于項(xiàng)目或問(wèn)題的學(xué)習(xí)方式，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)完成項(xiàng)目、解決實(shí)際問(wèn)題，與創(chuàng)新性學(xué)習(xí)活動(dòng)的教學(xué)理念、特征及實(shí)踐框架相吻合，是目前培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)探究能力和問(wèn)題解決能力的有效方式[16]。

2.2 STEM教育與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)

STEM教育主要從創(chuàng)新課程內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、搭建創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境等方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。由于STEM教育倡導(dǎo)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多學(xué)科的融合，因此大多學(xué)校常圍繞探究性主題或?qū)嶋H問(wèn)題綜合多學(xué)科知識(shí)設(shè)計(jì)STEM課程內(nèi)容。STEM課程趣味性和實(shí)踐性較強(qiáng)，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力提供支撐[8]。STEM教育強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情景中通過(guò)動(dòng)手操作解決實(shí)際問(wèn)題并獲取相關(guān)知識(shí)技能，研究者常整合多種教學(xué)理論方法探究STEM教學(xué)的有效實(shí)施途徑，包括項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-based Learning,PBL）、協(xié)作式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)等。其中項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的項(xiàng)目中，通過(guò)立項(xiàng)、計(jì)劃、執(zhí)行項(xiàng)目等活動(dòng)解決實(shí)際問(wèn)題，在此過(guò)程中獲取綜合知識(shí)與技能。其教學(xué)理念與STEM教學(xué)最為契合，是目前STEM教學(xué)研究者運(yùn)用最多、最有效的教學(xué)方法。如：Kuo(2019)結(jié)合軟件工程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)計(jì)算等多學(xué)科知識(shí)，設(shè)計(jì)了以“人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)”為主題的STEM課程，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能不斷產(chǎn)生新創(chuàng)意并通過(guò)實(shí)踐研發(fā)出新產(chǎn)品，有效提高了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力[10]。Connor(2013)構(gòu)建了STEM動(dòng)手實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)框架，通過(guò)分析、建模和測(cè)量評(píng)價(jià)等步驟引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)[17]。

信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為STEM教學(xué)更好地開(kāi)展提供有利條件，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始嘗試應(yīng)用技術(shù)工具搭建STEM學(xué)習(xí)環(huán)境，致力于促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)。如：Zheng(2019)應(yīng)用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)搭建基于合作學(xué)習(xí)的STEM學(xué)習(xí)環(huán)境[18]；Kim(2015)和Eguchi(2016)等應(yīng)用教育機(jī)器人促進(jìn)STEM內(nèi)容和技能的學(xué)習(xí)，有效提高學(xué)習(xí)者的STEM學(xué)習(xí)參與度[19,20]；Stull(2018)應(yīng)用透明式電子白板促進(jìn)在線的STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)[21]。移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展使真實(shí)場(chǎng)景中的STEM教學(xué)成為可能，能更好地支持學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的STEM教學(xué)逐步成為目前本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)。

綜上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是教育教學(xué)的重要任務(wù)和目標(biāo)，STEM教育是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和思維、問(wèn)題解決和創(chuàng)新實(shí)踐能力的有效途徑，且當(dāng)前STEM教育已進(jìn)入我國(guó)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)戰(zhàn)略，受到高度重視。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理念與STEM教學(xué)最為契合，是有效開(kāi)展STEM教學(xué)的途徑。然而傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境難以支持在真實(shí)的情境中開(kāi)展基于項(xiàng)目的STEM教學(xué)活動(dòng)，移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展有效解決了此難題。因此越來(lái)越多的研究者開(kāi)始探究如何應(yīng)用移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)搭建更為真實(shí)、易用的STEM學(xué)習(xí)情境，融合課程教學(xué)內(nèi)容及創(chuàng)新教學(xué)理念方法促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)。基于此，本文的研究問(wèn)題為：如何在移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理論開(kāi)展有效的STEM教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM教學(xué)模型構(gòu)建

項(xiàng)目式STEM教學(xué)的核心特征是在真實(shí)的情境中借助項(xiàng)目任務(wù)的探究過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)的教學(xué)可供性為項(xiàng)目式STEM教學(xué)提供支撐。本研究綜合STEM教學(xué)特征、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理念及移動(dòng)技術(shù)的教學(xué)可供性，構(gòu)建移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM教學(xué)模型，如圖1所示。

圖1 移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM（STEM—PBL）教學(xué)模型

如圖1所示，移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM教學(xué)共包含兩大部分，即教師的前期準(zhǔn)備工作與學(xué)生基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)。由于STEM教學(xué)的特殊性，教師的前期準(zhǔn)備工作較為復(fù)雜，首先需依據(jù)其核心特征、課程教學(xué)目標(biāo)及移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境特征等因素綜合設(shè)計(jì)STEM教學(xué)內(nèi)容。其次結(jié)合移動(dòng)技術(shù)工具的教學(xué)可供性合理選取設(shè)備及軟件工具，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)任務(wù)，提前搭建適用性較強(qiáng)的STEM學(xué)習(xí)環(huán)境。除此之外，在進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)之前，教師需對(duì)學(xué)生所需用到的STEM知識(shí)、實(shí)踐能力及移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用能力進(jìn)行培訓(xùn)，為后期活動(dòng)的順利開(kāi)展做好鋪墊。基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)（STEM-PBL）共包含以下五大環(huán)節(jié)：

（1）科學(xué)探索立項(xiàng)（Discover）：此環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)的情境中科學(xué)探索并選定項(xiàng)目課題，以小組為單位開(kāi)展基于項(xiàng)目的主題學(xué)習(xí)。本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)活動(dòng)可歸納為4個(gè)步驟：組建團(tuán)隊(duì)、進(jìn)入情境、科學(xué)選定課題、確定目標(biāo)。在此環(huán)節(jié)的教學(xué)中，教師可通過(guò)共享資料、展示案例等多種方式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)相關(guān)課題，通過(guò)一定的思考、研討和論證確定項(xiàng)目研究目標(biāo)，學(xué)生可依據(jù)項(xiàng)目主題自設(shè)情境并進(jìn)入學(xué)習(xí)。（2）課題定義（Define）：此環(huán)節(jié)要求學(xué)生圍繞所選課題，通過(guò)查詢資料、調(diào)研訪問(wèn)、頭腦風(fēng)暴等多種方式，應(yīng)用已掌握的STEM知識(shí)與技能準(zhǔn)確定位他們?cè)谡n題中所需解決的問(wèn)題、確定研究?jī)?nèi)容及研究計(jì)劃。本環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)活動(dòng)可歸納為：儲(chǔ)備資料、集思廣益、論證課題、制定計(jì)劃。教師在此環(huán)節(jié)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和歸納資料的基礎(chǔ)能力，引導(dǎo)學(xué)生采用一定的科學(xué)研究方法進(jìn)一步解析和論證課題，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究步驟和方法。（3）工程項(xiàng)目研發(fā)（Develop）：此階段是STEM學(xué)習(xí)的核心環(huán)節(jié)，學(xué)生最重要的任務(wù)是在前期搭建的情境中通過(guò)工程設(shè)計(jì)并動(dòng)手研發(fā)，完成前兩個(gè)環(huán)節(jié)中提出的具體研究問(wèn)題和任務(wù)。本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)活動(dòng)可歸納為：工程設(shè)計(jì)、研討交流、技術(shù)研發(fā)、測(cè)試應(yīng)用。學(xué)生運(yùn)用工程設(shè)計(jì)思維和方法探尋項(xiàng)目問(wèn)題解決方案，通過(guò)相互的研討交流與論證篩選最優(yōu)方案。根據(jù)指定的方案設(shè)計(jì)并選取材料，綜合運(yùn)用STEM知識(shí)共同制作產(chǎn)品，完成后應(yīng)不斷進(jìn)行測(cè)試和修正，通過(guò)同伴間、小組間及師生間的分享交流，不斷完善作品并進(jìn)行一定的應(yīng)用。教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作產(chǎn)品過(guò)程中融入一定的創(chuàng)新思想，初步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維。（4）創(chuàng)新拓展（Innovate）：在此階段，教師應(yīng)根據(jù)各小組STEM學(xué)習(xí)及產(chǎn)品完成情況，設(shè)置新情景或提出更高要求的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步拓展項(xiàng)目產(chǎn)品適用范圍，制作更具創(chuàng)新力的成果。（5）匯報(bào)評(píng)價(jià)（Evaluate）：此階段主要包括展示分享、匯報(bào)說(shuō)明、多元評(píng)價(jià)等學(xué)習(xí)活動(dòng)。STEM學(xué)習(xí)的多元評(píng)價(jià)包括自我評(píng)價(jià)、學(xué)伴互評(píng)和教師評(píng)價(jià)等內(nèi)容，結(jié)合過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握和應(yīng)用情況、項(xiàng)目任務(wù)完成情況及作品的創(chuàng)新性進(jìn)行評(píng)估。學(xué)生通過(guò)作品展示和匯報(bào)的過(guò)程進(jìn)行自我反思，總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程中的變化、優(yōu)勢(shì)與不足，小組間的互相點(diǎn)評(píng)有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。教師通過(guò)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程痕跡與作品完成情況，依據(jù)評(píng)價(jià)量表對(duì)學(xué)生STEM學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

在本模型中，充分利用移動(dòng)技術(shù)工具在STEM教學(xué)中的可供性為學(xué)生的STEM—PBL學(xué)習(xí)提供技術(shù)支持，為學(xué)生提供不受空間和時(shí)間限制的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生能隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)資源搜集共享、問(wèn)題討論交流等活動(dòng)，及時(shí)將學(xué)習(xí)進(jìn)度、問(wèn)題及相關(guān)信息通過(guò)移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境反饋給教師，教師通過(guò)收集信息追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)并提供即時(shí)評(píng)價(jià)與指導(dǎo)。移動(dòng)技術(shù)工具在教學(xué)模型中起到至關(guān)重要的橋梁作用，為教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展提供必要條件。

4 教學(xué)實(shí)踐案例及效果分析

本研究基于教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展了主題為“設(shè)計(jì)制作紙飛機(jī)教學(xué)活動(dòng)”的移動(dòng)項(xiàng)目式STEM教學(xué)活動(dòng)，參與對(duì)象為武漢某高校教育技術(shù)學(xué)專業(yè)2017級(jí)26名本科生，旨在培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)并綜合設(shè)計(jì)STEM課程的基礎(chǔ)能力，更注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)思維意識(shí)和實(shí)踐能力，引導(dǎo)未來(lái)的教育工作從事者打破傳統(tǒng)教學(xué)思維，創(chuàng)新教學(xué)理念與方法。

4.1 教學(xué)實(shí)踐過(guò)程

STEM課程內(nèi)容設(shè)計(jì)：本文結(jié)合小學(xué)科學(xué)活動(dòng)“制作紙飛機(jī)游戲”“合作探究式教學(xué)設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容及“STEM教學(xué)理念”，設(shè)計(jì)適用于本專業(yè)大學(xué)生學(xué)習(xí)的STEM課程內(nèi)容。“制作紙飛機(jī)游戲”涉及工程、數(shù)學(xué)幾何、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、技術(shù)寫(xiě)作等基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)紙飛機(jī)的設(shè)計(jì)、制作與試飛等活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)計(jì)算等基礎(chǔ)知識(shí)能力?！昂献魈骄渴浇虒W(xué)設(shè)計(jì)”是教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中的一節(jié)重要內(nèi)容，要求學(xué)生能充分理解合作探究型教學(xué)模式的理念、步驟與方法，并能熟練設(shè)計(jì)合作探究型教學(xué)活動(dòng)。綜上，本課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 “設(shè)計(jì)制作紙飛機(jī)教學(xué)活動(dòng)”課程內(nèi)容設(shè)計(jì)框架

教學(xué)環(huán)境搭建：依據(jù)移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)的教學(xué)可供性分析結(jié)果，本次教學(xué)選用的硬件設(shè)備為智能手機(jī)，軟件為本校在線課程學(xué)習(xí)中心的移動(dòng)終端“超星學(xué)習(xí)通”，超星學(xué)習(xí)通是面向智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端的融資源、課程、學(xué)習(xí)、評(píng)測(cè)、交互一體的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師可在平臺(tái)上自主建立并編輯授課課程，實(shí)現(xiàn)即時(shí)共享資料、發(fā)布作業(yè)、發(fā)送通知、課堂討論、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、管理學(xué)生、項(xiàng)目學(xué)習(xí)（PBL）等多種功能，學(xué)生可在移動(dòng)終端進(jìn)行創(chuàng)建小組、成員管理、接收信息、查看作業(yè)或任務(wù)、上傳資料、參與討論、相互評(píng)價(jià)等活動(dòng)，為不同環(huán)境下的STEM學(xué)習(xí)和管理提供較為完善的技術(shù)支持。為確保移動(dòng)學(xué)習(xí)的順利進(jìn)行，本次教學(xué)同時(shí)選擇常用的社交軟件騰訊QQ作為輔助工具，搭建本次移動(dòng)教學(xué)環(huán)境。

移動(dòng)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM學(xué)習(xí)過(guò)程（STEM-PBL）：依據(jù)小組4～6人為單位，全班26名同學(xué)劃分為6個(gè)小組，依據(jù)移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的STEM教學(xué)模型，在校園范圍內(nèi)實(shí)施了“設(shè)計(jì)制作紙飛機(jī)教學(xué)活動(dòng)”，以“名字超長(zhǎng)隊(duì)”小組為例的學(xué)生活動(dòng)如圖3所示。

圖3 學(xué)生活動(dòng)

4.2 教學(xué)效果分析

學(xué)生作品評(píng)價(jià)工具：本文采用Besemer提出的創(chuàng)意產(chǎn)品分析矩陣(Creative Product Analysis Matrix,CPAM)對(duì)學(xué)生STEM教學(xué)設(shè)計(jì)作品的創(chuàng)新性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，基于此矩陣的產(chǎn)品創(chuàng)意評(píng)級(jí)量表(Creative Product Semantic Scale,CPSS)對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新性評(píng)價(jià)進(jìn)行了量化。此量表包括三大維度：新穎性（Novelty），即產(chǎn)品相對(duì)于已有產(chǎn)品在材料、概念、工藝和元素上的新穎性，共包含原創(chuàng)性和新奇性兩個(gè)二級(jí)指標(biāo)；解決能力(Resolution)，即產(chǎn)品在解決問(wèn)題過(guò)程中的功能和運(yùn)行情況，包含邏輯性、合理性、有用性和重要性四個(gè)指標(biāo)；精巧性和綜合性(Elaboration&synthesis)，旨在評(píng)價(jià)產(chǎn)品進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和改進(jìn)的能力，包括注重細(xì)節(jié)、不落俗套和高品質(zhì)三個(gè)指標(biāo)[29]。

數(shù)據(jù)分析：依據(jù)CPSS各項(xiàng)指標(biāo)從低到高的5個(gè)等級(jí)，分別對(duì)6個(gè)小組在傳統(tǒng)課堂教學(xué)活動(dòng)和此次移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)中教學(xué)設(shè)計(jì)作品的創(chuàng)新性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1所示。依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，此次項(xiàng)目式STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)有效提高了作品的整體創(chuàng)新性，特別是在新奇性和完成品質(zhì)上，有了很大的提高。從學(xué)生的作品匯報(bào)中也可看出，在設(shè)計(jì)制作紙飛機(jī)教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生有意識(shí)地融合信息技術(shù)及新型教學(xué)理念（如：基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、探究式教學(xué)等）、多元教學(xué)評(píng)價(jià)等各方因素，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。

表1 作品創(chuàng)新性評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

5 總結(jié)與討論

在我國(guó)大力推廣STEM教育以培養(yǎng)具備跨學(xué)科綜合學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的21世紀(jì)新型人才的背景下，本研究基于大學(xué)生課堂教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合STEM教學(xué)理念、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)理念方法，并依據(jù)移動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)的教學(xué)可供性分析結(jié)果選取相關(guān)技術(shù)搭建移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)計(jì)了移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下的項(xiàng)目式STEM教學(xué)(STEM-PBL)模型，依據(jù)此模型展開(kāi)了教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力及未來(lái)教育工作者的STEM教學(xué)設(shè)計(jì)能力。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，此種教學(xué)方式可有效地提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新實(shí)踐能力，同時(shí)大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。通過(guò)教學(xué)觀察和學(xué)生反思記錄可看出，90%以上的同學(xué)認(rèn)可此種教學(xué)活動(dòng)方式，認(rèn)為在活動(dòng)過(guò)程中可學(xué)習(xí)到更多的相關(guān)知識(shí)并提高自己的實(shí)踐技能。但與此同時(shí)，由于教師和學(xué)生不在同一空間，給教師和學(xué)生帶來(lái)較多的教學(xué)和學(xué)習(xí)任務(wù)以及管理工作，對(duì)教師的課前教學(xué)內(nèi)容與活動(dòng)流程設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)管理等提出更高的要求，也對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力要求較高。

在開(kāi)展此類教學(xué)活動(dòng)過(guò)程中，由于學(xué)習(xí)通平臺(tái)消息接收即時(shí)性較差，因此教師選取日常用的騰訊社交軟件作輔助?；诖?，教師在開(kāi)展移動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)多元選取技術(shù)工具做備用支撐。本次STEM教學(xué)活動(dòng)有效提高了學(xué)生的STEM相關(guān)知識(shí)及教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，為未來(lái)的STEM教學(xué)培養(yǎng)了人才。但在教學(xué)評(píng)價(jià)過(guò)程中，由于學(xué)生的批判性思維水平較低且自身學(xué)習(xí)任務(wù)較重，因此教學(xué)中的多元化評(píng)價(jià)學(xué)生參與較少，如何提高大學(xué)生批判性思維水平并真正地做到學(xué)生更多參與的多元化評(píng)價(jià)，仍需進(jìn)一步實(shí)踐探究。