STEAM教育的实践与思考

赵凯

教育部《教育信息化“十三五”规划》中指出：“有条件的地区要积极探索信息技术在‘众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等新的教育模式中的应用，着力提升学生的信息素养、创新意识和创新能力，养成数字化学习习惯，促进学生的全面发展，发挥信息化面向未来培养高素质人才的支撑引领作用。”

在南京，STEAM教育正如火如荼地开展。在南京市教育装备与勤工俭学办公室的领导下，南京市中小学STEAM课程实验室建设走在了全省前列。结合学校的STEAM教育实践，笔者进行了几点思考。

一、我们需要有生命力的STEAM教育

STEAM实施伊始，许多学校都有困惑，不知从何处入手。STEAM教育要从小的项目入手，根据教师在实践中的不断总结与反思，积累实践，从而慢慢做大，形成体系。

STEAM项目在学校应易于实施，可复制，如果只是某一所学校可以进行的操作模式，其他学校在课程资源或组织实施方式上都很难复制，这样的STEAM教育是没有生命力的。

STEAM教育是基于项目的学习，因此设计的项目应该和孩子们的科学知识、生活经验存在关联。在这一过程中，学生能合理、有效地利用技术支撑学习，从而解决实际的问题；教师也应能利用必要的技术对教学过程进行必要的支撑。

有生命力的STEAM教育离不开有生命力的STEAM教师团队，STEAM是基于项目的研究性学习，融合科学、技术、工程、艺术和数学，因此教师首先要转变理念和现有的教学方式。STEAM教育强调跨界、融合，因此对从事STEAM教育的教师及教师团队的知识结构、综合能力等方面提出了较高要求。STEAM教育的實施也是教师专业发展的催化剂，教师们要抓住契机，提升自我，发展自我。

二、保留学科本位

笔者参加过南京市教育局组织的杰森课堂STEAM项目培训，也参加过其他的STEAM活动，可以看出，目前的STEAM教育主要是以基于科学探究的STEAM教育以及基于技术和工程的STEAM教育模式开展的。基于科学探究的STEAM教育侧重科学教育，适合科学教师实施；基于技术和工程的STEAM教育模式，更多地适合信息技术、通用技术教师进行实施。

STEAM教育有必要保留学科本位。STEAM就像一顿营养丰富的大餐，即使教师花时间把它做出来，学生还是需要时间去消化，否则营养再好也无法吸收。保留学科本位最大的好处就是能够为学生的消化和吸收提供必要的课时保障，此外还可以确保STEAM教育面向的不仅仅是社团或是小众的学生群体。

STEAM教育是基于项目的学习（Project-Based Learning），项目其实可大可小，可以是一个小项目，也可以是一个问题（Problem-Based Learning），结合生活情境创设的需要学生去解决的问题。尤其是在学科课堂教学中，适当降低项目或问题的大小与综合性，更有利于我们的灵活实施。

例如，我们在进行LED的亮、灭和闪烁的教学时，就是让学生去维修一个灯塔，并设定定光和闪光来传递信息，船长利用信息来驾驶船只，同桌两人一组。一个控制灯塔，一个根据灯塔的指示驾驶小船。从技术层面看，这是一节新授课，难度并不高。在教学过程中教会学生利用程序控制LED亮、灭及闪烁，然后利用积木搭建灯塔和小船，控制LED传达信息。这样在一节课中设置的小项目也能实施STEAM教学，使得学生不必非要积累大量的技术知识和需要时间跨度才能进行STEAM学习。

不难发现，现在很多STEAM项目的展示课其实都需要一定的时间跨度，但最后展示的往往是学生运用技术手段去解决项目问题的环节，当然笔者并不反对这样去做，学生需要知识的积累和学习的铺垫。但笔者关心的是在这之前的教学中教师是用什么方法教授的，是否依然是传统的教学模式？有没有渗透STEAM的理念？是不是一定要到最后的环节才让学生去体会STEAM教育理念下的课堂教学？为什么不能让学生在学习伊始阶段就带着STEAM理念进行学习？所以保留学科本位是必要的，教师只要多思考、多用心，课堂教学就能依然能展现STEAM教学的风采。

三、落实好工程教育

STEAM教育中教师们最困惑的莫过于其中的“E”，即Engineering工程。STEAM教育中如何体现出“工程教育”的成分呢？部分教师认为“动手搭建”即为工程，这样的想法难免过于片面了。

对于技术和工程，《工程哲学》一书的作者认为：技术以发明为核心，工程以建造为核心。当然，任何工程建造从本质上说都是技术性的。人类的大型活动有同一个显著的特点，就是需要组织与管理。工程建造中各种要素的组合与集成本身就是一种管理，工程是在管理状态下实施的一种活动。因此，既然STEAM教育是基于项目学习，那么一定要有小组合作，乃至小组间的竞争，同时要做好小组内的管理和小组间的竞争与协作。

STEAM教学中要努力创造工程教育的环境，创设真实的问题解决情境，制定项目设计书，提出设计方案，绘制草图，列出材料清单，讨论所使用的技术，建立模型，不断地进行调整等，从而促使学生了解工程的一般流程与方法，具有初步的工程意识。

以制作语音机器人项目为例，以小组为单位，每组各六名学生。项目任务：南京科技馆里有一个机器人，当用手触摸它的眼睛时，机器人会说：“谁遮住了我的眼睛？”当用手摸他的脚时，机器人会说：“我的脚痒痒。”由于年久失修，机器人无法使用了，前来参观的学生非常失望，现在我们需要为科技馆制作一个新的机器人。

首先，我们对任务限定了时间，要在三个星期内完成。提供的材料包括大小不一的纸箱，用于搭建机器人的身体结构，Arduino基本硬件及基本工具。

其次，小组成员在组长的带领下进行分工，利用中午等课余时间进行外观设计，画三视图，标出尺寸，进行机器人功能的设计，思考在什么位置安放传感器，安放什么样的传感器以及对应的语音内容是什么。

其中一个小组的设计如下图所示。

接着，学生设计好语音内容后进行录音，利用GoldWave进行剪辑，将声音导入程序中。如摇动机器人时，对应的语音内容为：“你想和我跳舞吗？”对着机器人的耳朵大叫时，机器人会说：“哎呀太吵了，我的耳朵要聋了。”或者“怎么这么吵呀，我要去环保局投诉啦！”程序中，两种声音随机播放，增加了趣味性。

然后，负责编程的学生利用S4A动手编程，检测程序运行效果。负责搭建的学生动手搭建结构，搭建的过程中还得共同考虑传感器的安放及数据线的布线。在学生的共同努力下，各项任务都按时完成，最后对各组机器人进行展示和验收。

STEAM教育作为一种课程模式和教育理念，无疑是对现有教学模式的有益补充。STEAM课程实验室的建设为STEAM教育的实施提供了有力的支持和保障，在今后的工作中，我们要充分发挥STEAM课程实验室的功能和优势，加强课程建设，不断进行实践和探索，各方携手努力，共创STEAM教育的美好明天！