基于STEAM教育的冬夏令营课程设计研究

2018-01-29马仲吉

中国信息技术教育 2018年2期

摘要：本文主要阐述了STEAM教育理念下的冬夏令营课程设计原理，在充分了解STEAM课程理念、课程设计目标、围绕学习者分析、学习内容设定、环境创设、课程策略、课程实施、课程工具、课程评价九个要素，形成循序渐进、相辅相成的九个关键步骤之后，再分别从形成性评价和总结性评价两方面来阐述和探究整个STEAM教育在冬夏令营课程设计中的核心价值。

关键词：STEAM；STEMx；跨学科；多元化；课程设计

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）02-0055-06

STEAM教育的界定

STEAM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathmatics）英文单词首字母的缩写。本文提到的STEAM教育理念，是基于“STEM+”或者“STEMx”开展的研究，在冬夏令营实践过程中把Arts加入到“STEM”教育理念中，让课程变得更加具有艺术性，更具有审美性，凸显了艺术在四个学科基础之上的进一步升华，弥补了只以理工科为主，不注重艺术与文艺气息的特点的不足。STEM教育具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性等九种特性[1]，STEM教育注重四种素养，即科学素养、技术素养、工程素养、数学素养的提升。[2]科学素养强调课程引导者对科学知识具备专业化的认知，知道科学研究的方法和技巧，了解科学知识对人文社会的影响，熟悉运用科学的方法解決实际问题；技术素养强调课程引导者具备学科相关的技术手段和解决技术问题的基本知识和能力；工程素养强调课程引导者具备工程项目的实践性经验，以便能从全局观的角度对项目工程加以把握，用项目化的思维解决项目工程的难题；数学素养强调课程引导者善于把生活问题升华为数理逻辑中的具有概念化、抽象化、模块化特征的认识论和方法论，以便指导生活实践。[3]在以上四大素养的基础之上，冬夏令营课程实践操作中还加入了人文艺术素养（Arts），让“STEM”+“A”变成了“STEAM”。艺术素养强调课程引导者在个性和自由的基础上培养自我对艺术的认知和修养，以艺术和审美的眼光去看待教育。艺术从课程上说可以是音乐、绘画、雕塑、摄影、人文等的缩影。STEAM教育除了强调课程引导者需要具备STEAM教育的五大素养以外，还强调学习者也需要强化和培养STEAM教育的五大素养。

STEAM教育的特点

1.理论和实践相结合

理论和实践相结合是STEAM教育最显著的特点。理论主要面向以人为本的“人本主义”思想和以知识体系生成的“建构主义”思想的交叉、融合。其人本主义和建构主义的思想在某种意义上甚至起到了上层建筑、高屋建瓴的效用。课程面向的是一个个“生命个体”，课程设计就要从学习者出发，激发和引导学习者的主观能动性，辅之以知识、情感、技能的获得，便是在原有的知识经验基础上的建构过程。这即是人本主义思想和建构主义在理论意义上最佳的搭档。实践主要面向在真实的生活情境中以“行为主义”思想和人们的意识、感觉、知觉系统中“认知主义”思想相互融合又对立的实施。认知主义的思想需要动态地来看待，既可以是和行为主义相辅相成，又可以是和行为主义相对立。图1是关于STEAM教育在理论和实践相结合的特点中几种思潮下的关系汇总。[4]

2.变被动学习为主动、自主学习

STEAM教育中的主动、自主学习，自主探究并非是完全由学习者自行主导，教师在其中的作用也是极其重要的。教师作为引导者其主要工作是充分准备相关教学资源来辅助学习者学习，最大化地激发学习者的求知欲，让学习者建立主动探索知识的欲望。主动学习有利于帮助学习者形成个性化的思维体系，使其在自己已有的知识架构上重新建构新的知识体系，并将各个知识点串联，重组形成新的知识架构。自主探究[5]正是发挥学习者的主观能动性去探索知识，挖掘学习者追根究底，刨根问题的潜质，使其在引导者的帮助下去学习。

3.跨学科、多元智能的融合

STEAM教育并不是科学、技术、工程、艺术和数学等几门学科的简单叠加，而是将原本分散独立的学科融合成一个整体，更好地培养学习者的创新精神与实践能力，更好地在现实世界中灵活、迁移、应用性地去探索、解决真实世界的问题。把STEAM教育看成一个整体，STEAM教育就上升到全局性的高度，从整体看待局部课程的交叉，即是实现了跨学科。在交叉学科、跨界学科之间就更容易产生创新的理念和思路。并且，STEAM教育的多学科融合特性，造就了它多元化的色彩。在学生的个别化差异上，美国哈佛大学的加德纳曾提出多元智能理论，该理论向我们展示了智力在质上的多样性，其中有语言智力、音乐智力、逻辑数理智力、空间智力、身体运动智力、自我认知智力、人际关系智力。[6]从多元智力理论来看，STEAM教育就是围绕着多元化智力理论的融合而进行的。

4.交流、协作、合作相结合

交流分为课上交流和课下交流，课上交流往往是引导者（教师）在讲授知识的过程中引发的交流互动，课下交流大多数情况下是几个较为亲密、友好的学伴在一起为某一个问题展开的讨论。例如，夏令营课程实施的过程中，一群小朋友在地上发现了一只小虫而展开了一场关于小虫的对话。这场对话从STEAM教育理念的角度来分析则是有价值的谈话，因为类似的谈话，课程设计者可以动态性地设置一门新的课程，即生物科学的学习，又配以昆虫绘画课，恰好就展现了STEAM课程中科学和艺术的无缝融合。这就要求引导者能够细致入微地观察和捕捉孩子们的谈话和交流内容，获取到孩子的需求，开设“与虫虫对话”的课程就成了自然而然的事。

协作学习是一种通过小组或团队的形式组织营员进行学习的一种策略。好多时候，我们看见孩子们互相帮助，一起协商共同解决面临的问题，这更加让我们坚信STEAM教育给教育改革带来的颠覆性影响。endprint

合作是建立在交流和协作基础上的，交流产生合作，合作促成学习。合作可以是围绕一个问题、一个真实情境、一个案例重现、一个项目而展开的。合作既是融入其中的，又是相互贯通的。

关于STEAM教育的课程设计

STEAM的相关课程大多数是以主题式、项目式、问题式的方式来展开。[7]其主要目的是让学习者到真实生活场景中去实践、锻炼，培养其主动思考、主动探索、主动学习的天性。笔者在设计和实践了冬夏令营后，在STEAM教育实践性操作和理论性分析的大框架下，提出了STEAM教育在课程设计或教学设计中所需要注意的流程和环节。基于STEAM教育的课程设计范式如图2所示。该范式图并不是放之四海而皆准，在冬夏令营的课程设计中，只是起到一定的参考作用。

1.学习者分析

冬夏令营的每个参与者都是学习者，通常是以“营员”称呼，而教师则以“引导者”称呼。教师在营期内主要充当的角色为传道者、解惑者、引导者、课程开发者，更多的还是陪伴者、学伴、玩伴。因为所有的学习、教育、教学活动的开展都是以学生为本位，以教师为辅助。因此，课程设计要全面考虑学习者所处的年龄段、在校就读的年级、地域、文化、家庭背景、性格特征、兴趣爱好等。STEAM教育在冬夏令营中主要考虑的是6～14岁的法定儿童年龄段，可以是混龄式、年龄划分式、年级划分式课程设计。在跨年级、跨地域、跨文化、跨家庭的小组分配中，进一步去分析和研究学习者的性格特征、兴趣爱好变得异常重要。

分析学习者是为了让我们更能理解学习者的心理状态，已有的学习知识框架、学习风格、學习动机、外部环境因素，以及学习者的家庭背景、生活的地域环境、所接受的家庭教育等。教师作为课程引导者就要结合实际对学习者全方面、多维度地分析、研究、比较，总结出适宜于每个孩子的个性化学习方式。STEAM教育的核心就是要彰显每个孩子的个性，表现出每个孩子独特的一面，这样对发挥孩子的聪明才智，让孩子未来做一个综合性人才、创新型人才、复合型人才具有重要意义。[8]

2.学习内容设定

STEAM教育的学习内容，在冬夏令营中又会有哪些变化呢？其实就是在科学、技术、工程、艺术、数学为基础的学科融合下，采用跨学科、多元化的方式来设计和开发所需课程。那为什么要开设这些相关学科的课程呢？其实主要原因是，这些课程都要能够较好地培育孩子的STEAM素养[9]，即培养孩子的科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养、数学素养。

学习内容的设定要依据主题、项目、问题而设计，首先是符合学习者认知，其次是要遵循儿童发展的规律。[10]例如，在2016年7月以“天文科技”为主题的夏令营中，引导者在学习空间的一个角落设置了图书角，图书角摆放的是与STEAM项目课程有关的绘本书籍，这里几乎涵盖了围绕STEAM素养的所有图书。STEAM课程引导者给孩子上课所选取的课程题材、素材、案例往往来源于图书角。引导者只需加以引导便将孩子导入到图书角，其目的是培养孩子的阅读习惯，让孩子在无意识的状态下喜欢上阅读。很多营员对学习内容是在不知不觉中自主获取的，营员自主阅读书籍的过程中，会主动发现问题，并和其他营员交流、分享、讨论。一些营员也会直接拿着书籍，向引导者询问遇到的问题，并得到完美答复。

3.环境空间创设

环境空间创设在冬夏令营课程设计过程中是相当重要的环节，环境要能够激发营员的学习动机，让营员在预设环境条件下产生兴趣、发生思考、提出疑问，并进一步促使其主动去探索、挖掘、学习。[11]因此，引导者要对环境创设提前做精心的设计和布置，而且环境创设是随着课程的进展动态变化的。

营造一个具有“天文科技”相关主题的环境，策划者们需要从学习者的学习环境、住宿环境、教育生态环境进行全方位、多角度布置和设计。例如，夏令营中在墙壁上张贴有关“天文科技”主题的展板，在孩子住宿的屋顶布置星座图系，屋中悬吊关于航空模型的纸飞机、火箭等手工制作品；组织学习者到天文台参观、学习、体验真实的天文学知识，学习用天文望远镜观测星空；在夏令营的日常生活中播放描绘宇宙空灵、星空静谧的音乐等。

这些环境的布置都是为让学生学习天文学的相关知识而做的准备。这样学生所获得的知识，就不单单是停留在表象上，而是加深了对天文知识的印象，强化了学习天文知识的兴趣。

4.课程策略

在传统的教育模式中，大多数课程都是以讲授法来开展的。课上就是主打三样教学用具，即黑板、粉笔、教科书。教师只注重过程与方法、知识与技能的教授，在情感态度与价值观层面上严重缺失，只顾着讲授知识，并没有太多地考虑学生个性化接收知识的能力等综合因素。结合传统教育来说，一部分的知识讲授是有必要的，但在STEAM教育中，主要是提倡以“导学法”和“辅导法”为主，教师是引导者，对于学习者提出的问题，教师不应轻易地给出答案，而应让学习者自主去寻找答案。在寻找答案的过程中，教师可以用启发式教学、演示法、实验法等辅助方式帮助学生子更好地理解知识。

传统教育教学是以“重理论，轻实践”为主，学生几乎没有机会亲自动手实践学习到的理论知识和检验实验的成效。而STEAM教育中的实验法强调从例证中去寻求答案，验证实验。例如，在日晷制作课程中，引导者可以把制作工具交给学生，并讲述如何搭建一个完整的日晷。接着，引导学生了解日晷的工作原理，并让其多次控制变量，反复实验，验证日晷的工作原理，进而让学生明白记录时间的方式。这个实验验证的过程，就是学中做、做中学的一个过程。

5.课程实施

STEAM教育在教学过程中，强调理论和实践的互相融合。在教学过程中针对理论方面的学习，课程引导者往往采用引导、讲授、实例、练习等步骤，逐渐将学习者引入到所讲授的故事情境中。在实践性的学习中，“不怕犯错，只怕没错”是冬夏令营中课程引导者需要常记脑中的思想。学生在实践过程中，或许做了属于错误的事情，但引导者要允许他们去犯错。犯了错学生才有修正的机会，并且要引导学生修正自己的错误，从而不断地接近问题答案。endprint

基于项目式的学习（PBL）在STEAM教育中是首要提倡和运用的。[12]针对一个特定的STEAM项目，从理论和实践两方面结合做下来，通常表现为跨学科性、多元性、综合性、复杂性。PBL是针对项目从观察现象、提出问题、调查问题、提出假设、验证假设、分析数据、得出结论等七个方面去不断地大胆假设，小心求证。

6.课程工具的应用

STEAM教育实施过程中课程工具的应用是不可忽略的重要环节。在适当的课程、恰当的时间节点上，应用适宜的课程工具，有利于优化教育教学的各个环节。课程工具往往表现为发挥学习者的主观性参与、个性化学习、交互增强、学伴共享、实时同步等特性。

课程实施过程中关于文字、音频、图形图像、视频动画、实物投影等多媒体的呈现，针对不同的呈现内容应用不同的媒体工具，也即是课程工具的选择。课程工具包含软硬件资源，可以是传统黑板、幻灯片、网络环境、网站资源、系统软件、APP等。课程工具多种多样，科学地运用课程工具，才能发挥其教育教学的效用。

7.课程评价

课程评价主要从形成性评价和总结性评价入手。形成性评价是以一种隐形的、无痕的评价方式而展开的。在冬夏令营中，要求学生尝试用写日记的方式记录每一天的生活状态。这样不仅记录了学习者的思想情感，还锻炼了学习者的写作表达能力。例如，冬夏令营中以“每日一记”的方式来开展课程，在学习者不知道写什么的时候，引导者可适时引导，并将“我的日记”作为主栏目，进而提出一些问题让学生有针对性地回答，如“我们今天做了什么，今天最喜欢的食物是什么，今天最酷的事情是什么，今天最难忘的是什么”，还可以探测性地提出一些问题，如“从日记中获取的疑问是什么，明天的计划是什么”，这样便可以知道学生每天的生活状态，同时，类似的问题要适时调整。

总结性评价即事后评价，主要评估的方面围绕着STEAM教育理念、课程设计预期的目标、学习者分析、学习内容、环境创设、课程策略、课程实施、课程工具、课程评价九大课程设计研究要素来展开评估。其中课程评价既包含在整个评价体系中，又跳出评价体系表现出外部导向型的特征。总结性评价以最终课程目的为导向，考察最终结果，且呈递最终结果报告给横向课程设计开发人员，使获得的评价结构具有较高的概括性。

STEAM教育在课程设计中的展望

STEAM教育理念对当今创新教育理念下培养学习者的逻辑思维、批判性思维、跨学科思维、想象力、团队协作能力是非常重要的。STEAM教育在课程设计中是动态的，并非是一成不变的套用范式。另外，STEAM教育作为创新教育的突破方向应该从幼儿教育抓起，不断延伸至中小学阶段的科学教育、艺术教育、信息技术教育，在兼具国际化STEAM色彩的同时，立足于本土化开展STEAM课程设计。[13]

参考文献：

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[4]何克抗，李文光.教育技术学[M]. 2版.北京：北京師范大学出版社，2009：30-31.

[5]于颖，周东岱.走向智慧：智慧型自主探究与协作式教学模式探析——基于第十二届全国小学信息技术与教学融合优质课大赛的思考[J].电化教育研究，2015（11）：26-32.

[6]皮连生，庞国维，王小明.教育心理学[M].4版.上海：上海教育出版社，2011：275-276.

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[9]外滩教育.美国人很重视的STEM教育，在中国现状如何？[EB/OL]http：//mt.sohu.com/20160510/n448612298.shtml.

[10]于伟.儿童哲学走“第三条道路”的可能与尝试——东北师范大学附小探索的历程与研究[J].湖南师范大学教育科学学报，2017（1）：27-33.

[11]殷朝晖，王鑫.美国K-12阶段STEM教育对我国中小学创客教育的启示[J].中国电化教育，2017（2）：42-46+81.