摘 要：许多中小学已将STEAM教育作为培养未来创新人才的重要途径。本文通过梳理STEAM教育内涵和理论基础，分析小学STEAM课程学习活动设计的原则，探索出两种学习活动设计模式，以期为教师和学生开展STEAM课程提供参考。
　　关键字：STEAM课程；小学；学习活动设计
　　STEAM教育是融合科学（S）、技术（T）、工程（E）、艺术（A）、数学（M）等学科的一种教育理念和实践方式。2010年美国维吉尼亚科技大学格雷特·亚克门教授提出了STEAM学科整合的教育框架，形成了一个五层的金字塔结构如图1所示。

图1  STEAM教育框架（http：//www.steamedu.com）

　　在这个STEAM教育框架中，最顶层代表STEAM教育的最终目标，与学生全面的、终身的发展相联系。框架的第二层代表将科学（S）、技术（T）、工程（E）、数学（M）学科进行跨学科融合，确定了STEAM教育的学科整合性。框架的第三层强调艺术（A）在各学科中的支持和渗透，体现了审美力、共情力、感受力、敏感度等，将理性与感性融合起来。框架的第四层到达具体学科水平，主要探讨各学科在整体中所作出的贡献，以及各学科之间的相互关系与联系。框架的最后一层为具体的STEAM课程，与各学科联系紧密的类项目主题课程。
　　一、小学STEAM课程设计的理论基础
　　（一）建构主义学习理论
　　建构主义学习理论强调知识不是由学生习得的，而是由学生主动建构的。因此，建构主义学习理论指导下的STEAM学习活动设计，不是对知识概念的简单传递，而是学生在主动探究的学习活动过程中进行的理解、加工、应用、转化和创新，从而发展学生的价值观念、探究水平和实践能力。
　　（二）5E教学模式
　　5E教学模式是基于建构主义学习理论的教学模式，强调以学习者为中心，分为五个阶段，分别为参与（engagement）、探究（exploration）、解释（explanation）、详细说明（elaboration）和评价（evaluation）。参与是教学活动的起始环节，通过与学生经验和学生生活实际相联系，以期活化学生思维和激发学生学习兴趣；探究是教学活动的重要环节，学生利用科学观察、科学分析等方法从现象中提取科学概念和科学原理；解释是学生将探究中获得的信息进行科学的表述和说明，表现为学生对科学问题和概念的理解和内化；详细说明则是学生在新的环境条件下将科学概念进行实践、验证、应用和迁移，因此会产生新的情境；评价包括贯穿各个环节的过程性评价和结果性评价，评价形式应是丰富多样的，目的是为学生进行学习策略的调整，教师则是调整课程教学设计以及自身教学观念行为。
　　（三）项目式学习（PBL）
　　项目式学习就是把学生的学习以“项目”的形式置于解决实际问题的环境之中。项目式学习相比于问题式学习更表现为一个长期复杂的工程。学生组成项目小组，每位学生各自有角色和分工，通过经历问询、探索、设计、测试、修改、反思等环节，解决真实的问题。因此，项目式学习更强调学生在解决问题时所发展出来的解决实际问题的思维、技巧和能力。
　　二、 小学STEAM课程学习活动设计的原则
　　小学STEAM课程学习活动的设计必须符合儿童的年龄特点和认知发展规律，避免成人化倾向。我们认为小学STEAM课程学习活动的设计必须符合以下三个原则 ：
　　（一）实现学科融合
　　STEAM不是几个学科的简单相加或简单拼凑，而是学科之间的相互联系与深度融合。在STEAM教育中，科学是基础，提供了强大的科学原理与研究方法，数学是思维的语言，是人脑对客观世界的观察与描述，技术既是学习的内容、学习的支持也是学习的产物，艺术提供了文化、创新和美的提升，工程带领学生以工程师的角度认识世界、改造世界，是整合各学科的契机与平台。
　　（二）解决真实问题
　　STEAM的课堂与传统课堂最大的不同，体现在STEAM的课堂不是从知识或科学原理出发，而是从学生学习生活中的某种真实现象或问题出发，分析探索现象或问题出现的原因，从而对科学原理有深刻的理解和认识，促进学生应用与创新能力的发展。STEAM教育的目的是学生整体性和终身性的发展，因此超越知识本身的核心素养的发展才是关键。
　　（三）强调团队协作
　　STEAM实现从“我”到“我们”的转变，强调团队合作与分享。在STEAM学习活动中，自愿自主形成“学生-学生”、“学生-教师”、“学生-教师-专家”等形式的学习小组，大家相互帮助、相互支持、相互启发、相互鼓励，最终在与他人的交流、讨论、分享的过程中实现自我发展。教师也实现了从课堂的主导者变成学习的支持者、资源的整合者等角色转变，也促进形成不同学习风格的课堂。
　　三、 小学STEAM课程学习活动设计模式
　　我们认为主要有两种STEAM学习活动设计的模式，以帮助教师进行STEAM课程的设计与学习活动的组织。
　　（一）基于项目式学习的STEAM学习活动设计
　　在STEAM学习中，主要以项目的形式进行组织和开展，更体现出工程的属性，教师在进行学习活动设计时，可根据项目式学习理念进行学习活动的开发与组织，如图2所示。

图2 基于项目式学习的STEAM学习活动设计

　　1. 问询：学生在真实复杂的环境中，通过调查研究、观察等方式发现问题。例如，通过对社区居民进行调查，以发现资源回收、垃圾分类、绿色出行、水质污染、交通规划等方面的问题；或者通过对校园绿化区域的观察，以发现灌溉装置、规划分区、病虫害、落叶杂草等方面的问题。
　　2. 探索：学生通过查阅资料，或利用科学的分析方法、科学实验等方法手段，将发现的问题进行可视化，即针对某一真实问题进行要素分析。例如，学生通过生活观察发现越来越多的人选择通过快递鲜花来表达祝福，但是快递鲜花的时候容易给鲜花带来损伤，因此，学生需要学生了解植物的组成部件及生长条件，观察植物最容易折损的部分，考虑运输过程中植物需要的环境等等，并将影响因素提炼出来。
　　3. 设计：学生对问题解决的方法进行比较权衡后，进行方案的构思与设计。例如，在技术机械主题中关于灌溉装置的改进中，学生针对现有灌溉装置灌溉时间、灌溉范围、喷灌头等方面出现的不足和问题，进行新的灌溉装置的设计。
　　4. 测试：学生利用工具、材料等将设计方案进行实现，测试实施效果，并对效果进行评价。例如，在建筑结构领域关于抗震的研究中，学生将设计的抗震高塔进行稳固性测试，以发现设计的抗震高塔是否抗震，抗震程度能达到几级等，为后续改进提供依据。
　　5. 优化：学生经历测试后，对现有设计进行进一步优化改进，从中发现新的问题或新的研究方向。
　　（二）基于5E教学模式的STEAM学习活动设计
　　在STEAM学习中，某些课程主题更偏重于科学探究或问题研究，教师在进行学习活动设计时，可根据5E教学模式进行学习活动的开发与组织，如图3所示。

图3 基于5E教学模式的STEAM学习活动设计

　　1. 发现：该环节是学习活动的初始阶段，通过从与学生生活中真实问题相联系的现象为切入点，引起学生的好奇心和主动思考的欲望，目的是提升学生的参与感和激发学生的学习兴趣。例如，资源环境领域关于水循环的STEAM学习活动设计，可以从引导学生发现“云的变化——下雨——路面积水——积水不见了”，或从抛出“几十亿年前恐龙喝的水和我们现在喝的水一样吗？”等问题出发，激发学生的学习兴趣。
　　2. 探究：在探究环节中，学生借助科学的观察方法、科学的分析方法、科学实验等方法手段，从现象中提炼出科学概念与科学原理。例如，在资源环境领域关于太阳能发电的STEAM学习活动设计，学生可以利用太阳能源板、LED灯、导线、泥沙、电筒、水、纸等材料，探究太阳直射角度、安装方向、灰尘、雨水、遮挡物等因素对太阳能发电的影响，在探究的过程中，提炼影响太阳能发电的因素。
　　3. 解释：学生对探究中所获得信息进行科学的表述和说明，可以通过撰写报告、分享交流等方式，促进学生对科学问题和科学原理的理解和内化，实现新旧概念的转换。例如，生命科学领域关于研究种子生长的STEAM学习活动设计，通过前期对种子生长条件的探究，学生以小组为单位完成“设计种子的家”的绘图活动，为种子的生长布置适宜的环境，并且在组间进行分享，促进学生对种子生长环境条件的理解和内化。
　　4. 应用：在新的情境中，将内化的科学原理进行实践、验证、应用和迁移，从而解决问题。例如，电磁学领域关于电路的STEAM学习活动设计，学生内化了电路的工作原理及串并联电路的连接方法后，学生可以利用LED灯、卡纸、纽扣电池、铜胶带、彩笔、剪刀、燕尾夹等工具，设计制作电子贺卡，让简单的贺卡承载满满的创意和新意。
　　5. 评价：评价的目的是为学生进行学习方法和学习策略的调整，以及教师调整STEAM学习活动设计以及自身的教学行为。基于5E教学模式的STEAM学习活动的评价，应该以过程性评价为主，结果性评价为辅。过程性评价包括评价学生的参与度、为小组所做的贡献、内化的观念的转变、学习技能是否提升等方面，结果性评价包括对学生作品、报告、测验等方面的评价。
　　四、 STEAM校本课程案例
　　我校五楼平台建设有“空中农场”，基于以上两种学习活动设计模式，设计了“空中农场”系列STEAM校本课程，下面以《太阳能源站》和《自动浇水装置》为例。
　　1. 《我的农场我设计》

　　2. 《太阳能源站》

　　参考文献：
　　[1] 胡畔，蒋家傅，陈子超.我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择[J].现代教育技术，2016，08，22：27.
　　[2] 黄明燕，赵建华.项目学习研究综述——基于与学科教学融合的视角[J].远程教育杂志，2014，02
　　[3] 袁磊，赵玉婷.STEAM理念与小学“研究性学习”课程的深度融合研究[J].现代远距离教育，2018，01，50：56.

• 【发布时间】2020/1/13 17:28:39
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