基于STEAM理念的高中跨學(xué)科研學(xué)旅行的效果研究

文章以學(xué)校學(xué)段課程內(nèi)容和學(xué)生身心發(fā)展階段性特征為基礎(chǔ)，融合STEAM教育理念，進(jìn)行了跨學(xué)科研學(xué)旅行課程的實踐探究，探索了“校內(nèi)項目式學(xué)習(xí)——校外研學(xué)旅行”相結(jié)合的教學(xué)模式，提出了“基本方法學(xué)習(xí)——教師引領(lǐng)研學(xué)——學(xué)生自主研學(xué)探究”的教學(xué)構(gòu)想，旨在促使學(xué)生構(gòu)建跨學(xué)科知識體系，幫助學(xué)生適應(yīng)新高考的育人模式，啟發(fā)學(xué)生從不同的角度觀察世界、提出問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和科學(xué)家精神，提高學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生樹立正確的人生觀與價值觀。

我國對研學(xué)旅行的研究起步較晚，2016年11月，教育部等11個部門印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)中小學(xué)生研學(xué)旅行的意見》，明確了研學(xué)旅行的意義、工作目標(biāo)、基本原則、主要任務(wù)和組織保障等。2017年，教育部印發(fā)了《中小學(xué)綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》，確定將研學(xué)旅行作為一種綜合實踐活動納入學(xué)校教育學(xué)分系統(tǒng)，與學(xué)校課程進(jìn)行銜接。

近幾年，各省、市的教育部門相繼出臺了研學(xué)旅行課程的課程標(biāo)準(zhǔn)。段玉山等制定的《研學(xué)旅行課程標(biāo)準(zhǔn)》將研學(xué)旅行定位為“學(xué)科課程內(nèi)容的延伸、綜合、重組和提升，既是學(xué)科課程基礎(chǔ)知識、基本原理的應(yīng)用，也是對學(xué)生各學(xué)科核心素養(yǎng)養(yǎng)成的實踐檢驗、各學(xué)科領(lǐng)域?qū)W習(xí)成果的拓展和加深”，并制定了小學(xué)四年級到六年級、初中一年級到初中二年級、高中一年級到高中二年級七個年級的課程目標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)提出高中階段的研學(xué)旅行以了解省情國情為主，重在知識的拓展、理論的應(yīng)用、綜合性體驗、研究性學(xué)習(xí)，輔之以觀光、考察、游歷等活動，在課程內(nèi)容上將研學(xué)旅行課程分為地理類、自然類、歷史類、科技類、人文類、體驗類，詳細(xì)制定了各類研學(xué)旅行的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)和活動建議。

一、研究現(xiàn)狀

當(dāng)前研學(xué)旅行實施中“研旅分離”的現(xiàn)象突出，有的“只旅不研”，使研學(xué)旅行流于表面，有的“只研不旅”，限制了學(xué)生在研學(xué)實踐中的活動自由。部分學(xué)者對研學(xué)課程與學(xué)校課程的融合進(jìn)行了研究，提出目前研學(xué)旅行課程開展面臨以下幾個困境：評價機(jī)制短缺、管理機(jī)制缺位、欠缺經(jīng)費籌措機(jī)制、缺乏監(jiān)督與問責(zé)機(jī)制、課程開發(fā)缺乏中小學(xué)校與研學(xué)實踐基地的協(xié)同、研學(xué)師資薄弱等。

在廣西壯族自治區(qū)河池市的河池高級中學(xué)發(fā)放互補(bǔ)性調(diào)查問卷，調(diào)查結(jié)果顯示，約有60%的學(xué)生聽說過研學(xué)旅行，但只有約6%的學(xué)生真正參與過；約有70%的學(xué)生表示如果有機(jī)會他們樂意參與，并且對研學(xué)旅行十分期待；少部分教師曾經(jīng)組織學(xué)生進(jìn)行過探究性學(xué)習(xí)活動及戶外活動，但未形成完整的研學(xué)流程；學(xué)校的選修課未涉及研學(xué)類課程。

二、研學(xué)課程開發(fā)

河池高級中學(xué)以河池市自然資源、社會資源為依托，有目的地開展了跨學(xué)科研學(xué)活動。在研學(xué)活動中，該校重視知識的拓展、理論的應(yīng)用、綜合性體驗、研究性學(xué)習(xí)，輔以觀光、考察、游歷等活動，開發(fā)出了一系列“數(shù)學(xué)+地理”“數(shù)學(xué)+生物”“數(shù)學(xué)+物理”研學(xué)課程。

（一）案例一：探究太陽高度角變化

在進(jìn)行校外研學(xué)前，部分學(xué)生進(jìn)行了“探究太陽高度角變化”的項目式學(xué)習(xí)，初步提高了他們的跨學(xué)科知識應(yīng)用能力，培養(yǎng)了探究精神。在活動中，學(xué)生分為5組，自選地點，分組觀察測量并記錄了日出、正午、日落三個時間點的直桿影子長度。學(xué)生結(jié)合直桿本身的長度，通過數(shù)學(xué)方法計算得到了三個時間點的太陽高度角，分析了同一物體在一天不同時段，其影子長度不同的原因，探究了太陽高度角的變化規(guī)律，并運用了合適的數(shù)理統(tǒng)計工具和地理相關(guān)理論知識，分析了影子長度變化的原因及不同時段太陽的方位。在此過程中，學(xué)生學(xué)會了使用統(tǒng)計圖表進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和使用Excel表格處理數(shù)據(jù)，計算出了不同時間的太陽高度角，圓滿完成了探究任務(wù)。

（二）案例二：京峒村遠(yuǎn)足研學(xué)

在廣西壯族自治區(qū)河池市金城江區(qū)六圩鎮(zhèn)京峒村的遠(yuǎn)足研學(xué)活動中，學(xué)生一邊欣賞自然風(fēng)光，一邊關(guān)注當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)問題和環(huán)境問題。該活動共有三個研學(xué)任務(wù)，學(xué)生需要分組完成。第一小組的研學(xué)任務(wù)為觀察記錄沿途優(yōu)秀的農(nóng)耕技術(shù)（如旱地育秧、地膜覆蓋、秸稈覆土等），分析這些農(nóng)耕技術(shù)的優(yōu)勢，了解不同地區(qū)農(nóng)耕技術(shù)使用的差異及原因。第二小組的研學(xué)任務(wù)為觀察和記錄從城區(qū)到郊區(qū)沿線種植的農(nóng)作物類型及數(shù)量的變化，并分析原因。第三小組的研學(xué)任務(wù)為記錄身邊出現(xiàn)的環(huán)境污染類型及其出現(xiàn)的次數(shù)，將其制作成統(tǒng)計圖表，分析不同環(huán)境污染產(chǎn)生的原因和帶來的不利影響，分析最突出的環(huán)境問題并提出解決建議。在整個研學(xué)活動過程中，學(xué)生遇到了一些問題與挑戰(zhàn)，比如：數(shù)據(jù)采集時缺少實用工具，使得數(shù)據(jù)誤差較大；地理科學(xué)理論與實際探究相差太大，分析結(jié)論比較困難等。但是通過教師指導(dǎo)和相互探討，最終各組都順利地完成了任務(wù)，提交了詳細(xì)、完整的研學(xué)報告。

（三）案例三：河池市氣象局研學(xué)

本案例探究了研學(xué)旅行中學(xué)校與社會協(xié)作的可行性。本次研學(xué)，學(xué)生先后在氣象觀測站和氣象局兩個地點了解了氣象觀測過程中各部門的相關(guān)工作。在氣象觀測站，學(xué)生在工作人員的講解下實地觀摩了各種氣象觀測設(shè)備，如溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、雨量傳感器、氣象氣球、人工降水高炮等，了解了這些設(shè)備的工作原理，體驗了人工降水高炮的模擬發(fā)射過程。在氣象局，學(xué)生對氣象信息的接收方式、信息處理與發(fā)布的形式、各種災(zāi)害性天氣的預(yù)防方法、天氣預(yù)報節(jié)目的錄制過程等有了一定了解。在此過程中，學(xué)生感受到了祖國日益先進(jìn)的科技水平和一線工作人員的辛勤付出，樹立起了家國情懷。

（四）案例四：土壤中小動物類群豐富度調(diào)查

該研學(xué)任務(wù)要求學(xué)生對土壤中部分常見的動物進(jìn)行觀察與分類，探究不同土壤的小動物類群豐富度不同的原因。在活動之前指導(dǎo)教師要制作取樣器，記錄調(diào)查地點的地形和環(huán)境情況。為調(diào)查不同土壤深度和環(huán)境下小動物類群豐富度的差異，指導(dǎo)教師要帶領(lǐng)學(xué)生用取樣器從不同營養(yǎng)環(huán)境中采集土壤樣本，并在不同取樣地點、不同時間及不同土壤深度采集小動物樣本，對采集的樣本進(jìn)行分類并做好記錄。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析環(huán)節(jié)，學(xué)生要做到以下幾點。首先，學(xué)生要通過記名計算法和目測估計法分析所收集的數(shù)據(jù)，填寫相關(guān)表格，利用Excel表格匯總數(shù)據(jù)，運用數(shù)學(xué)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，并繪制柱狀圖。其次，學(xué)生要對調(diào)查和整理的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論。最后，學(xué)生要以小組合作的方式完成調(diào)查研究匯報的ppt，并進(jìn)行展示、交流。

（五）案例五：中山大學(xué)訪學(xué)

此次活動探索了研學(xué)過程中的校際合作。課題組通過學(xué)校的幫助，與中山大學(xué)達(dá)成了訪學(xué)意向，并于暑期安排學(xué)生參加了“名校訪學(xué)”的實踐活動。學(xué)生在中山大學(xué)物理學(xué)院聆聽了唐健教授以“神奇的粒子世界”為主題的講座，了解了其團(tuán)隊自制的宇宙μ子測量系統(tǒng)。學(xué)生在中山大學(xué)的國家級實驗教學(xué)示范中心進(jìn)行了各種基礎(chǔ)實驗，并親身體驗了向心力實驗的過程。通過此次活動，學(xué)生深刻認(rèn)識到了在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展上，數(shù)學(xué)與物理之間密不可分的聯(lián)系，對科研工作者產(chǎn)生了由衷的敬佩，并樹立起了遠(yuǎn)大的報國志向。

（六）案例六：河池微科技館研學(xué)

為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和社會責(zé)任感，河池高級中學(xué)的教師帶領(lǐng)學(xué)生去到了河池微科技館。在經(jīng)過微科技館工作人員和指導(dǎo)教師的介紹后，學(xué)生體驗了展區(qū)展品，感受了其中蘊含的數(shù)學(xué)和物理知識，并化身科普志愿者，向前來參觀微科技館的小朋友解說展品的功能和原理。在指導(dǎo)教師的幫助下，學(xué)生還利用微科技館的小教室分組進(jìn)行了項目式學(xué)習(xí)的研學(xué)展示：帶領(lǐng)小朋友體驗走馬燈的制作，介紹走馬燈設(shè)計原理在現(xiàn)實中其他地方的應(yīng)用；介紹生活中常見的一些設(shè)計運用了哪些數(shù)學(xué)元素；介紹投影的分類。在此次研學(xué)活動中，學(xué)生切實地幫助了他人，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的自豪感和社會責(zé)任感。

三、高中跨學(xué)科研學(xué)旅行的效果分析

問卷調(diào)查結(jié)果顯示：超過半數(shù)的學(xué)生認(rèn)為在真實情境中進(jìn)行探究的難度比課堂學(xué)習(xí)要大很多，主要是因為實際探究需要多學(xué)科協(xié)作，還需要掌握軟件操作技術(shù)，歸納整理數(shù)據(jù)。但挑戰(zhàn)越大，收獲越多，學(xué)生普遍認(rèn)為，在實際探究過程中自己的各項能力得到了顯著提高，并表示十分期待教師能提供更豐富的研學(xué)主題和更多的資料及工具，以供其自主學(xué)習(xí)。在河池高級中學(xué)開展的基于STEAM的跨學(xué)科研學(xué)旅行效果十分顯著，該課程極大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在研學(xué)過程中，學(xué)生會更樂于主動查詢相關(guān)資料和文獻(xiàn)，與同伴協(xié)作解決問題，這對學(xué)生深度學(xué)習(xí)有一定的幫助。此外，跨學(xué)科研學(xué)通過將不同學(xué)科的知識和技能進(jìn)行有機(jī)融合，可以為學(xué)生構(gòu)建全面的、多任務(wù)的學(xué)習(xí)平臺，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科知識融合，提高學(xué)生的解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綜合分析能力。

四、高中跨學(xué)科研學(xué)旅行突破建議基于上述研學(xué)課程開發(fā)和課

程實踐，對實現(xiàn)基于STEAM理念的跨學(xué)科研學(xué)旅行課程提出幾個建議。一是教師要拓展自己的知識面。在高中階段，不同學(xué)科有明顯差別，難以找到一個合適的任務(wù)將各學(xué)科知識融合起來、相互轉(zhuǎn)換。因此，教師不僅要關(guān)注自己所任教學(xué)科的知識，還要了解其他學(xué)科的知識，精心設(shè)計研學(xué)方案。二是可以開展“資源整合型”研學(xué)。目前研學(xué)旅行課程開發(fā)時間尚短，受師資力量等因素影響，學(xué)校難以為學(xué)生提供個性化的研學(xué)方案，因此學(xué)?？梢钥紤]因地制宜開展“資源整合型”研學(xué)。三是要縮短研學(xué)周期。由于現(xiàn)實條件限制，學(xué)生很難完成超過一個學(xué)期的研學(xué)實踐，因此學(xué)?？梢赃m當(dāng)縮短研學(xué)周期，減少研學(xué)次數(shù)。學(xué)校可在校內(nèi)開展研學(xué)選修課，教師依托“基本方法學(xué)習(xí)、教師引領(lǐng)研學(xué)、學(xué)生自主研學(xué)”這個大方向來進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，前兩項為第三項做鋪墊，慢慢分解學(xué)生自主研學(xué)所需的技術(shù)條件和研究條件，讓學(xué)生實現(xiàn)自主研學(xué)。四是注意學(xué)生安全問題。很多學(xué)生在填寫調(diào)查問卷時表示自己十分在意研學(xué)路線和家長意愿，因此在進(jìn)行研學(xué)實踐時，學(xué)校要充分考慮家長意見，做好學(xué)生的安全保障工作，獲得家長的支持。學(xué)校還可以讓家長代表和學(xué)生一起參加研學(xué)活動，確保研學(xué)活動安全。

（作者單位：河池高級中學(xué)）