探索STEAM教育项目样态助推科技教育创新变革

段雨薇

摘 要： 本研究以“创新人才”培养为目标，以“实验”为手段，以“STEAM教育”为理念，以“创新实验学具课程”为载体，以“科学创新实验探究馆”为环境，通过“合作学习”“项目探究”等方法，进行跨学科知识、能力情感价值观的培养，进行了本土化的“STEAM+自制学具”研究与实践.构建了STEAM理念下的自制学具研究的科技教育新样态，助推科技教育创新变革.

关键词： STEAM;自制学具;科技教育

文章编号： 1008-4134（2019）23-0005     中图分类号： G633.7     文献标识码： B

1 缘起，召唤新世纪的创造者

随着第四次工业革命的爆发，科学技术再一次打破了行业结构改变了人类的生存方式，变革了社会的行业结构，颠覆了衍生领域的人才需求.国家的竞争力有赖于立德树人兼有科技与人文素养的创新应用型人才，由此引发了具有创造力与创新力的人才的培养目标与教育方式的变化，急需科技教育创新的变革.

2 定位，本土化的STEAM校内探路

目前，从国家到地方均没有形成STEAM系统的解决方案.2017版《义务性教育小学科学课程标准》中涉及了STEAM教育，但高中阶段没有相应延续的课程.为了推进我校科技创新教育，教师团队决定开展STEAM教育.因此，教师团队决定借鉴其他STEAM课程的同时，进行本土化的改良.结合我校具体情况，以学校实验室为大本营，构建适合本土开展的课程体系，以STEAM教育作为“创新”的核心素养实践路径，推动学校学科教学（如物理、技术、数学、艺术）、综合实践活动等课程的教学改革.

STEAM教育起源于国外，为了更加适应中国以及本区域乃至校内的情况，因地制宜，国内先驱者率先进行了“STEAM+”的研究和实践，其中“+”是代表教育本土化的一个符号，它代表了学生综合能力的延伸，强调和其他实践探究的融合.通过借鉴STEAM教育理念进行本土化的探究尝试更加能够凸显出实际的价值.

项目式学习是STEAM教育的主要手段，它倡导的是“做中学”跨学科融合的理念.多年来，我校以学生为中心，以实验为载体，注重培养学生的探究能力和动手能力，开发了较多的自制学具作品.STEAM与自制学具能够完美融合，是转变学生学习方式的重要载体，能够促进学生学习方式的转变.因此，为了培养学生的创新能力和动手实验能力，基于STEAM教育理念，在学校开展本土化的“STEAM+自制学具”研究与实践.

3 突破，挑战跨学科融合的科技实践活动

3.1 “STEAM+自制学具”课程：四门核心系列课程的研发

以 STEAM 教育理念为指导，开发与开设能够满足学生科学、数学、技术与工程实践为特色的融合艺术素养的选修课程群学习，为课程改革提供必要的支撑.

课程涵盖多个学科的知识与技能，划分为四门核心课程.设置18个课时，四门核心课程下设4大主题分别是《我是制作者》《我是工程师》《我是科学家》《我是创作者》，16个子主题，开发拓展研究“STEAM+自制学具”项目案例，内容环环相扣，由浅入深，层层递进，实现跨学科的融合.部分案例见表1.

3.2 “STEAM+自制学具”线下实施环境：多功能科学创新实验探究馆的创设

根据我校的场地空间情况和“STEAM+自制学具”课程所需开展的项目进行空间规划与建设.考虑到学校实验教室实际情况是学校实验楼分布为一楼大厅、二楼化学实验室、三楼物理实验室、四楼生物实验室、五楼为学科教室和通用技术实验室，决定在五楼建设一个独立的固定空间——科学创新实验探究馆，既不占用实验课开设场地，又与学科教室、通用教室毗邻，在制作流程和教学需求方面可以与相关资源和设备共享，有利于学生开展不同形式和规模的项目学习.

科学创新实验探究馆经过合理设计，可开展“STEAM+自制学具”教学.实验空间长11.76米，宽8.1米，如图1所示.其中整体区域划分三大部分：设计区、制作区和展示区.细分为九大区域，分别是3D打印区、互动制作区、创意展示区、核心教学区、常用元件区、机器人竞赛区、激光切割区、开放阅读区、储物区等.

3.3 “STEAM+自制学具”教学模式：自制学具项目式教学法（PBL）的实践

图2为项目式教学法流程（PBL）的六大环节：项目引入、知识铺垫、方案制订、实施优化、评价总结、知识拓展为框架，让学习者轻松掌握工程技术思维与学习，旨在让学生“像科学家和工程师工作般地学习”.

3.4 “STEAM+自制学具”创新展示活动：成果分享交流形式的激活

由学校实验室主办，实验教师带领，科技社社团承办校“科技节”活动.开展了形式新颖的系列展示、分享、交流活动，可行性与学生参与度高.与其说是“做学具”不如说是“玩学具”，“玩”的过程中探究实验原理，培养学生的科学素养，带给学生足够的亲近感和全新的体验.

3.5 搭建线上平台：“STEAM+自制学具”学习资源微信小程序上的共享

致力于建设的线上学习资源，为线下平台的各项资源提供有力理论支撑.这个平台是指“STEAM+自制学具”学习资源管理平台.利用微信公众平台的小程序开发功能，自主设计研发学习资源小程序.主要分为首页、在线微课、课程平台、实施空间、作品展示等五个模块.通过扫描二维码，获取相关的课程要点、技术支持等，如图3所示.

4 落地，实践效果大放异彩

4.1 初步构建校内“STEAM+自制学具”的科技教育创新新样态

基于STEAM教育理念下的“STEAM+自制学具”研究与实践项目以“创新人才”培养为目标，以“实验”为手段，以“STEAM教育”为理念，以“STEAM+自制学具”课程为载体，以“科学创新实验探究馆”为环境，通过“合作学习”“项目探究”等方法，进行跨学科知识、能力情感价值观的培养，将STEAM教育与自制学具相互融合，构建STEAM理念下的“STEAM+自制学具”研究的科技教育创新新样态，“STEAM+”校园本土化研究已见雏形.在课程上对学生们进行引领，技术上为学生们提供支持，通过项目学习、探究学习、体验学习、竞赛驱动、任务驱动等方式对学生进行能力提升，最终培养善于创新与创造、具有批判性思维与解决复杂问题能力、善于溝通交流、合作协作、学会学习的创新型人才.

4.2 确立了有“STEAM+自制学具”制作主体内容框架，积累了满足师生不同需求的课程资源

为了满足师生不同需求的课程资源，学校开发了《STEAM+自制学具——我是制作者》《STEAM+自制学具——我是工程师》《STEAM+自制学具——我是科学家》《STEAM+自制学具——我是创造者》等教材，如图4所示.其中，《STEAM+自制学具——我是制作者》（又名《创新实验学具制作》）荣获浙江省第九批普通高中推荐选修课程教材.

4.3 创建了可复制、推广的实施空间的建设范本

创建的线下实施环境——科学创新实验探究馆是一个集加工制作、探究研发、展示交流功能于一体的工作空间.空间可以用于选修课、社团课的工作室，也可以在课余时间向学生开放，是学生参与综合实践活动的实践基地.线上平台——微信小程序内匹配资源二维码，通过扫描二维码获取工具、课件、指导教师、技术支持.

4.4 智能化教育初见端倪，助推科技教育创新变革

智慧型的科学创新实验探究馆是以微信小程序作为媒介连接实施空间中的学生与课程、学生与工具、学生与技术、学生与指导教师等，实现“线上+线下”深度融合，颠覆了学生、教师对传统教室的想象.

5 开花，教师学生双双丰收

教师带领学生自制学具作品及其开发的选修课程取得了显著的成绩.自制仪器、设备、学具、模型等在各类教师公开课及活动课中均发挥到了重要的作用.通过设计以“STEAM教育”为理念、知识融合为具体学习目标，同时指向4C核心素养（创造创新能力Creativity&Innovation、批判思考和复杂的问题解决能力Critical Thinking and Complex Problem Solving、沟通交流能力和合作协作能力Communication and Collaboration）的课程，建设科学创新实验探究馆，构建PBL教学法及成果展示交流活动，用跨学科的学习方式，激发学生們强烈的创造欲望，培养学生创新创造能力.

“STEAM+自制学具”的研究立足生活实践，注重创新，着力探究，又能实现科学、技术、艺术、工程、数学和生活的融合，不仅有助于教学，更重要的是通过研究与开发这些学具，带动学生们的学习、课题研究、知识拓宽，体验实验及探究的乐趣，培养学生综合运用知识解决问题的能力，综合培养学生的人文科学素养，助推科技教育创新变革.

参考文献：

[1]教育部教育管理信息中心，北京师范大学，北京国信世教信息技术研究院.中国STEAM教育发展报告[R].北京，2017.

[2]教育部办公厅.关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）[R].北京，2015.

[3]冯碧薇.STEM+本土化的实践探究[J].中国科技教育，2017（2）：62-64.

[4]王晓波.让人工智能教育落地生根——北京市东城区小学人工智能基础教育资源开发与实践案例纪实[J].中小学信息技术教育，2019（06）：24-27.

（收稿日期：2019-09-27）