建构主义视域下的STEAM教育探析

摘要：在“互联网+”和“双创”背景下，STEAM教育依托物联网、云计算等新一代信息技术在教育领域兴起。STEAM教育推进跨学科知识融合，强调在帮助学生融会贯通科学、技术、工程、艺术、数学等知识的基础上，培养学生的兴趣驱动力、动手实践的能力和创新思维。

关键词：建构主义；学习理论；STEAM教育

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）13/14-0084-04

近两年，STEAM教育、创客教育已成为教育领域热烈讨论的话题。STEAM教育不同于创客教育，它强调在帮助学生融会贯通科学、技术、工程、艺术、数学等知识的基础上，培养学生的兴趣驱动力、动手实践的能力和创新思维，因此，跨学科知识融合的STEAM教育是创客教育的基础。

笔者通过对国内针对STEAM教育的大量研究文献调研发现，STEAM教育的许多核心特征和课程整合模式与建构主义学习理论存在诸多相似性，可以说，STEAM教育建立在建构主义学习理论之上，可以看作是这种学习理论的教学实践。本文正是基于这一思想，探寻STEAM教育与建构主义的联系，以建构主义学习理论的视角解读与阐释STEAM教育的核心特征和STEAM课程的整合模式，并从建构主义的角度出发，为STEAM教育发展中可能存在的问题尝试给出建议。

STEAM教育并不是科学、技术、工程、艺术和数学教育的简单叠加，而是将五种学科知识融会贯通、有机整合，使其在人们分析和解决问题的过程中相辅相成。在STEAM教育中，科学支持人们认识世界的规律；工程与技术支持人们根据社会需求改造世界；艺术帮助人们以美好的形式丰富世界；数学则为人们发展与应用科学、工程、艺术和技术提供思维方法和分析工具。[1]

● 用建构主义学习理论阐释STEAM的核心特征

STEAM教育具有以下几种核心特征：跨学科性、趣味性、情境性、协作性、艺术性。[2]下面，笔者用建构主义学习理论对其进行阐释。

1.跨学科性

建构主义打破传统认知主义的观点，认为学习的结果是学习者已有知识与外界新知识经过“同化”和“顺应”的新产品，最终形成非结构性的、网状的知识体系。布洛非的研究指出，“在教与学的活动中，不必要组成严格的直线型层次，因为知识是由围绕着关键概念的网络结构组成的，它包括事实、概念、概括化以及有关的价值、意向、过程知识、条件知识等”。[3]即知识结构是从金字塔形向蜘蛛网形转变。已形成的网络也不是固定不变的，当新的“网点”加入时，既成的网络就会被打破，更为复杂的网络被重新构建。因此，知识应是无限开放的。

按照建构主义这一知识观，知识不应过细地进行分门别类，各学科不仅应独立形成完备的知识体系，还应认识到知识是一个“大家族”，族中的每一位成员都有关联，可以由此及彼，由彼及此。全面发展的人应既具有自然科学知识，又具有人文社科知识，既具有工程技术知识，又有艺术美学知识，所以应改变课程结构那种过于强调学科本位、缺乏整合的现状，设置综合课程。而STEAM教育很好地实践了建构主义知识观的这一内涵。STEAM教育的核心特征就是学科融合，打破学科知识之间的“壁垒”，不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题、特定项目上，强调利用科学、技术、工程、艺术、数学等学科相互关联的知识解决问题，实现学科界限的跨越，从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力。例如，在中小学，教师可以围绕“水”这一话题设置STEAM课程，将语文中关于“水”的课文、思想品德中关于“节约用水”的美德、化学中关于“水”的一系列化学反应、地理中关于“水循环”的知识、物理中关于“求水的流速”的各种问题融入课程中，实现学科知识之间的跨界与融合，这对培养学生的发散思维、创新意识都是十分有益的。

2.趣味性

建构主义打破传统教学中以教为主的教学方式、替代性的教学策略，强调以学生为主体，何克抗教授曾把建构主义的教学模式概括为“以学生为中心，在整个教学过程中，教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的”。因此，学习的主体是学生，激发学生的学习兴趣，帮助学生形成良好的学习动机是实施教学的前提。建构主义提出一种“抛锚式教学”的教学模式，即要求教师的教学要建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上，采用创设情境来激发学生的学习兴趣和主动探索精神，使他们始终处于主动探索、主动思考、主动建构意义的认知主体位置。这为STEAM课程提供了指导性的建议。STEAM教育主要是以基于项目的学习、基于问题的学习为主[4]，在实施过程中把多学科知识融于有趣、富有挑战性、与学生生活相关的问题中，问题和活动的设计要能激发学习者内在的学习动机，问题的解决能使学生有成就感，课程设置需要有趣味性。因此，STEAM教育在中小学要落实两个方面：一个方面是要考虑如何培养学生的创新意识和创新精神，另一个方面是要考虑如何让学习变成一件有意思的事情。

3.情境性

建构主义认为，生活中普遍存在的是大量非良构的知识，可以说，在所有的领域，只要将知识运用到具体情境中去，就都有大量结构不良的特征，我们不可能将已有知识简单提取去解决实际问题，只能根据具体情境，以原有知识为基础，建构用于指导问题解决的图式。斯皮罗等人认为学习分为初级学习和高级学习两种，高级学习要求学生把握概念的复杂性，并广泛而灵活地运用到具体情境中。[5]因此，知识需要在具体问题中针对具体情境进行再创造，学生只有在不同的问题情境中灵活运用所学知识，才能进行有效的“意义建构”。而STEAM教育也很好地体现了这一原则。STEAM教育具有情境性特征，它不是教授学生孤立、抽象的学科知识，而是强调把知识还原于丰富的生活，结合生活中有趣、具有挑战性的问题，通过学生的问题解决完成教学。需要注意的是，STEAM课程的情境应与现实情境相类似，以解決学习者在现实生活中遇到的问题为目标，学习内容要选择真实性任务，不能对其做过于简单化、理想化的处理，使其远离现实的问题情境。此外，情境下的学习任务应是复杂的，反对两者必居其一和二者择一的环境。学习是基于情境的，是发生在社会环境中的一种活动，这也是建构主义为STEAM教育带来的启发。

4.协作性

建构主义非常看重在学习过程中，小组的协作学习和讨论交流，“协作”和“会话”是建构主义的重要属性。如下页图所示，协作会话发生在学习过程的始终，协作对学习资料的搜集与分析、假设的提出、学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用。学习小组成员之间必须通过会话商讨如何完成规定的学习任务。此外，协作学习过程也是会话的过程，每个学习者的思维成果为整个学习群体所共享，从而达到有意义的建构。

马诺新技术高中是美国一所推行STEAM教育的学校，该校所有的课程都被拆分为一个个的学习项目，在每个项目结束时，学生团队要在一个座谈小组里报告自己的成果，每个学生每年都要做50～65次公开演讲，到毕业时，他们将会有200次机会登台演讲，报告自己的研究成果。而反观我国，大多数教师实施STEAM教育仅限于机器人课程中。如果把STEAM教育比作蚌壳，那么其中珍贵的珍珠应是通过协作解决复杂问题的能力、批判性思维能力以及流畅的表达能力，这些也是21世纪需要掌握的重要技能。

5.藝术性

建构主义学习理论的教学模式中，有一个“社会文化模式”，该模式要求把科学史、科学哲学和科学社会学的有关内容引入中小学科学教育，以期促进学生对科学本质的理解，培养他们的科学精神和创造力。这一模式不是将大量的学科知识内容简单相加，而是从社会、历史、哲学等角度对自然科学内容进行重新编排。例如，在中学物理课程中，学生不仅可以学习到物理学课程中的概念、命题、公式、定理等，还可以学习到科学史、科学哲学等方面的内容，从而认识到科学的本质。

按照这一原则，将艺术“A”加入科学、数学、工程、技术的理工学科中也就不足为奇了。艺术“A”包含较广泛的人文艺术科目，涵盖社会研究（social studies）、语言（language）、形体（physical）、音乐（musical）、美学（fine）和表演（performing）等。美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授曾表示：“艺术加入科学、技术、工程、数学教育中，是对这四类课程的良好补充，能帮助学生优化不同学科知识的理解与应用。学生运用沟通和语言的艺术能更好地实现知识共享；通过美术，学生能更好地了解过去和现在的文化和美学；学生了解人性、道德、自由和艺术等知识，有助于理解社会的发展。”

● 用建构主义学习理论阐释STEAM课程的整合模式

STEAM教育具有学科知识整合模式、生活经验整合模式、学习者中心整合模式三种模式。笔者将用建构主义学习理论对其进行阐释。

1.学科知识整合模式

学科知识整合模式一般采用基于问题和情境的学习模式，这也是建构主义所倡导的学习方式。

建构主义提倡教学不以传授知识为主要任务，而以培养学生的问题解决能力和创新能力为目标。教师不仅要告诉学生怎么做，而且要引导学生体验解决实际问题的过程，在探索中开启学生的创造力，培养学生与他人通过合作、交流来解决问题的能力。这与STEAM教育所提倡的模式不谋而合。STEAM教育提倡打破传统教育中各学科分别独立存在的知识结构，将各学科内容按照跨学科的问题重新组织课程，通过不同的、复杂的、基于现实生活的情境有机串接起各学科知识，使课程要素形成有机联系。

2.生活经验整合模式

生活经验整合模式一般采用基于项目的学习模式，注重知识的社会功能，这也是建构主义所倡导的学习方式。

STEAM课程是基于项目的学习，学科知识很大程度上是在活动中体现的。建构主义认为，学习者与环境这两个因素对建构主义来说只是必要条件，但学习真正发生，还有赖于联结个体与环境的活动，因为正是两者之间的具体互动创造了知识。因此，STEAM要将基于项目的学习推广到所有学科，从科学到艺术，教师和学生一起开发学生感兴趣的现实情境活动。例如，在美国马诺新技术高中，一位英语教师和一位世界史教师组织学生上演了一场二战期间如何处置越狱逃犯的话剧，在为期三周的项目学习中，他们不仅带领学生探讨了极权主义的兴起和二战的起源问题，同时也探讨了《饥饿游戏》这部小说的语言风格和艺术问题。

3.学习者中心整合模式

学习者中心整合模式采用学生主导项目的方式，学生以小组为单位，完成小组调查、发现问题、搜索和选择学习资料，运用跨学科知识解决项目问题。在项目问题解决过程中，教师发挥协调、指导、检查、监督、计时和评价作用。这也是建构主义所提倡的在教师指导下的、以学习者为中心的学习模式。

建构主义教学模式强调发挥人的主观能动性。学生是知识意义的主动建构者；教师是教学过程的组织者、指导者，意义建构的帮助者、促进者；教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。而STEAM教育也充分体现了与之相似的教育以人为本的思想，它强调学习者的成就感和自我效能感，强调学生好奇心与兴趣的维护与保护，强调分享、创造的愉快。

建构主义学习理论强调教师不能只关注知识传递、认知的发展，还要关注学生情感、态度、价值观的发展，于是教学评价机制发生了根本性的变革。建构主义提倡建立以学习者知识建构过程为核心的评价，注重评价学生的高级技能、问题解决能力、反思能力、元认知能力和自我控制能力，提倡建立多侧面、多形态、动态化的评价机制。这也给STEAM课程的评价以启示。学生在综合运用不同学科知识的过程中，或集成，或模仿，或创新，在与实际教育情境和技术手段融合的时候，也可能会出现制品类的学习成果，因此过程性评价显得尤为重要，所以应将学生在过程中探究与创新的能力、反思与批判思维水平、通过协作解决复杂问题的能力等都纳入到教学评价的内容中，多维度、多层次评价其学习结果，全方位、多角度、发展地评价学生。

● 结语

本文概括总结了建构主义学习理论的核心观点以及STEAM教育的发展，在余胜泉教授等人总结的STEAM教育的特征和课程整合模式的基础上，探析STEAM教育和建构主义学习理论的联系，以建构主义学习理论的视角阐释STEAM教育的特征和课程整合模式，并尝试从建构主义的角度出发，为STEAM教育发展中可能存在的问题给出建议。

值得注意的是，STEAM这个概念是从美国舶来的，如果我们只是一味地照搬和模仿美国的STEAM课程，也许会适得其反。我们应重新审视与分析我国的教育现状，形成具有中国特色的STEAM教育。在看到STEAM教育在快速复制、热点频出的同时，我们也应该认识到STEAM在我国仍然面临着诸多困难与挑战，如果可以把STEAM看作是一种典型的建构主义教学实践，那么当实践遭遇挑战时，也许可以在理论中找到突破口。

参考文献：

[1]赵慧臣，陆晓婷.开展STEAM教育，提高学生创新能力——访美国STEAM教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究，2016（10）：4-10.

[2]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（21）：13-22.

[3]方艳红.认知主义与建构主义知识观的比较和评价[J].井冈山医专学报，2004（5）：28-29.

[4]李小涛，高海燕，邹佳人，等.“互联网+”背景下的STEAM教育到创客教育之变迁——从基于项目的学习到创新能力的培养[J].远程教育杂志，2016（1）：28-36.

[5]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报：社会科学版，1996（4）：75-82.

作者简介：时慧，学生，本科。