多学科融合教育项目的实施与研究

陈竞维

研究背景

STEAM（多学科融合教育）是综合的技术教育，它需要跨学科融合，课堂的实施常常是基于真实问题解决的探究学习、基于设计的学习，强调发展学生的设计能力与问题解决能力。STEAM教育符合当下创新教育、个性化教育的理念。

目前笔者面临这些问题：从学生个人发展考虑，学校高年级的学生记忆、理解层面在日常教学中能达成目标，但思维与能力方面实践锻炼机会少;从学科性质来看，小学科学教育的科学探究特质十分突出，但在技术、工程素养、综合应用能力的培养方面还有所欠缺;结合本学科学时少、课时多、课堂类型多样、要求目标细致、教师达成有困难的教学特点。本研究想通过充分挖掘教材已有资源，改变课堂教学，将STEAM理念聚焦于优化小学科学的课堂教学，实现智慧的转化。

核心概念界定

STEAM项目是以任务驱动学生，需要运用多门学科的知识来解决问题，继而实现多维目标的活动课程。笔者认为STEAM教育不再局限在所谓的理工科领域，而是交叉运用的，当然也不是要每个项目都需融合所有学科，运用两个学科的知识同样是跨学科。STEAM教育的核心是创新思维，达成的目标也是多层次的。

研究内容

课例设计  一是《饮料与健康》——基于《小苏打和白醋的变化》的设计。

本课是在科学六年级下册教材中《小苏打和白醋的变化》的基础上设计的校本STEAM项目课程。以“饮料与健康”为项目，检测饮料酸碱性，项目原理为物质变化中的旧物质改变。要求学生自行设计方案，探究指示剂的作用和白醋与小苏打的化学变化内涵。在实验操作中观察现象，得出结论，并得以使用规律检测饮料的酸碱性，了解饮料对健康的影响这个生活问题。

二是《鸡蛋撞地球》——基于“形状与结构”单元知识的课例设计。

本课例是基于STEAM教育理念开展的学习项目。六年级《科学》学习了《工具和机械》《形状与结构》两个单元，本项目正是以运用知识进行实践为主要培养目标，以设计鸡蛋保护装置为培养途径，在项目完成过程中将涉及科学、语文、美术、数学、工程等学科知识。

三是《一起来做冰激凌》——基于“热”单元知识的课例设计。

本课分为制作冰激凌与设计冰激凌冷藏箱两个大课时。基于现行《科学》教材关于“热”的知识来进行活动，实现“知识——技能——知识”目标。在“制作冰激凌”一课中，学生通过问题单的引导与头脑风暴思考“如何从原料到冰激凌实现形态的变化”。在活动环节中通过尝试、修正、改良，逐步建立液态到固态变化所需条件的认知;在“设计冷藏箱”一课中，则是以达成“保持冰激凌状态”为任务目标，进一步拓展知识运用——热量传递。

概括STEAM活动产生的知识类型  在已经实施的课例中，项目驱动的重构与完成过程中的思维是多样的，知识的应用与生成，人际的交往和达成，自我的评价与修正，有的是可预设的，但更多的是未知和隐性的。

经总结，在项目学习过程中产生的知识类型主要从以下几方面来体现：

一是運用旧知识。在项目完成之前所学习过的其他知识，如数学学科的长度单位、体积单位，科学学科中风力和重力加速度等知识，在课例中虽未直接应用，但在其学习过程中所获得认知与素养的提高亦对项目完成有着一定的帮助和支持。

二是应用型知识。在课后活动搜集资料过程中，对搜索引擎的使用是简单的知识应用，属于应用型知识。例如“鸡蛋撞地球”中有的学生制作的装置使用了学科中未学习过“螺旋桨”减慢下降速度，这就是学生自学能力与尝试的体现。

三是生成型知识。在设计与制作环节，因其并非是对已学知识的简单应用，而是在应用的基础上加入了设计的成分，融入了自己的思考和探索。“鸡蛋撞地球”经过统计，发现通过增加空气阻力，减慢下降速度的装置有66%，通过新学习的框架结构保护的有22%，通过新学习的机械结构设计装置的有16%，使用3种以上原理进行装置设计的有21%，说明学生对于知识的应用与实现是可观的;项目总结阶段需要口头表达，在班级预选时，需要进行解说竞选。说明文的书写和演讲不属于所预期准备的知识范畴，而是属于在STEAM学习过程生成的新知，即生成型知识。

形成STEAM项目实施策略  一是分层设目标，学科衔接。

STEAM教育要求多学科融合。在活动设计时，教师应先预想好项目要达成的目标，并预设两个层次，以满足不同学生的需求。同时，在实施过程中，让学生在元认知上清楚运用了多学科的知识。这样，学生完成任务时，思路会更加清晰，明白从哪方向解决问题，自然而然产生发挥优势学科，加强薄弱学科的动力。

二是任务为驱动，充分体验。

STEAM理念的重点就是以项目驱动学生学习。具体又有吸引力的任务，才能够激发学生探索欲望的。任务的设计首先要围绕一个主题，可从教材提供的活动或是生活中挖掘资源。已设计的课例以不同的方向呈现任务进行引导。

一种原理未知，在完成任务过程中探索。“饮料与健康”先展示给学生使用“神奇试剂”遇到不同样本会产生不同的颜色这个有趣的成果。需要学生去探索“变色规律”。运用的是“化学变化”的知识准备，“对比实验”的实验设计方法和“试管、滴管”的操作技能。为了探索规律，学生们需要运用旧知，生成新知。这属于过程导向的项目驱动。

另一种发布方向是运用知识，去完成任务。“鸡蛋撞地球”直接宣布目标——保护鸡蛋。学生们带着完成任务的使命去“玩”，使用“形状与结构”的知识进行设计，制作后检测，失败后交流改进，想办法解决问题。虽然任务的成功是不确定的，但学生在活动过程中充分尝试，不断修改，这是结果导向。

虽然两种任务发布方向不同，但殊途同归，聚焦于体验中的思考。

三是学案为支架，提升素养。

STEAM活动的开放特点需要进行更多的针对性引导，使用学案有效了解与帮助学生。结合习本课堂理念，提供足够多的学习资源进行课前习，既可以了解学生的学情，也可以迎合不同学生需求，有利于课中习的小组分工和多元智力发展，实现不同特长学生的成就感达成。“饮料与健康”的课前习任务让教者发现学生对“化学变化”的理解程度不一。在课堂上，教者对部分小组的学案进行了补充，以填补学科知识的不足。“鸡蛋撞地球”的开放程度更大，所以采用“保护装置设计”来了解情况与知识、技能的需求，对个别进行研究方法的辅导。以个人构思为基础，采用班级预选的方式，让其他同学了解个人的想法，发生交往。个人间的交流继而成为队伍间的促进。

四是多主体参与，点面结合。

STEAM项目的目标是发展多元智力。学生发展层次不同，具备的知识技能储备不同。提高学生参与度，最重要的就是要让每个学生都有事做，有投入感。所以活动设计中，有个人任务，进而有小组任务;有活动环节，也有头脑风暴环节;有不同角色的分工，也有合作完成的展示。

在“一起来做冰激凌”课例中，任务之间，教师设计了引导学生“如何在炎热地区散热”的反向思考和“星际探险家的航空服”发散思考的迁移任务，帮助不同层次的学生迁移运用知识和升华知识。

在“雞蛋撞地球”任务发布时是以个体为单位接受的，在集体教学后每个同学完成自己的设计构想，在辅导筛选后，部分同学会进行修正。修正的来源不仅是教师的辅导，更多的是同伴交流。在课堂上，仪式感十足地举办了队员招募，由走在前头的人带领不同能力的同伴组成队伍。充足的课后互动，同伴交流，决赛前预选，提供了试错和改进机会。

在总结时，教师还需引导学生梳理思路，比较解决问题的最佳方案，分析结果差异、相同的原因。

研究实践价值  一是尝试总结实施策略，有助于解决STEAM教学“盲人摸象”的问题。STEAM是如今风靡的教育理念，但苦于各个学科长时间的割裂，缺乏所提倡的项目驱动力。在课例的项目驱动中，学生是处于真实项目的复杂问题情境中，迫切需要将不同学科知识融合以认识并解决问题。

二是促进了学生综合能力提升。获取信息，整理重塑知识，动手制作，合作参赛，支持了学生以多学科、多视角、多维度的方式认识世界并改造世界的过程。

三是有助于解决当前“STEAM师资”缺乏的问题。活动所涉及的多学科内容被分配到了相应任课教师中，即降低了对授课教师的跨学科专业知识和技能的要求，不需要其对所涉及的所有学科专业知识和技能做到熟练掌握，同时也准确定位了STEAM教师的角色，为培养STEAM教师提供了思路和方向。

四是有助于STEAM教育的普及和特色人才培养：STEAM教育理念指导下的重构项目展示的不只是学生活动过程，而是融合多学科及其相应教师参与，并逐渐带动其他班级、其他年级学生学习STEAM知识的过程。STEAM教学课堂逐渐由小变大，在我校范围内扩展开来，使得STEAM教学由单一多学科教学的特点逐渐上升为校本特色，创客节活动就是以课例为原型开展，并逐渐影响学校中每一位学生的成长与发展。

反思与展望

研究结果分析  《鸡蛋撞地球》这一学习项目是通过制作“保护鸡蛋”的装置，让鸡蛋从高空掉下来而不碎这样一个富有挑战性的活动，为学生提供一个创造性解决问题的经历，通过“选材—设计—制作—检验”四个环节，让学生根据具体问题来选择合适的材料，并创造性地对材料进行重组和加工。

调查问卷从学生对项目活动的认知，对自我与同伴的评价，对知识的整合情况的认识三个维度进行了解。面向参与活动的112名学生发放问卷，共计回收74份。分别从不同维度对问卷结果分析如下：

一是对本项目的认知。

项目驱动有效激发学生兴趣，合作学习的形式成为内驱力来源。

在调查中，60%的学生认为本活动最有吸引力的是完成任务本身。说明他们对任务具有使命感，获得了完成的驱动力。大约53%的学生同时选择了过程中与同伴合作，表明他们倾向于合作学习。

二是对自我和他人的评价。

STEAM活动使学生情感、态度、价值观上起正面积极作用。

大部分学生对自我知识上的运用和与他人合作有正面的评价，说明本项目可以让他们获得成就感。在细化的问题中，有60%以上的学生认为自己的装置比较美观，能够成功保护鸡蛋，因为本项目的成绩就是以实体成果来评估，更加具有直观性;71%的样本的选项表明与他人的合作中能够较好的沟通，体现了他们的自我指导能力。

三是对整合知识的认知。

在知识、技能的运用上，本项目还有待完善评价和数据收集体系。现有数据表明学生具有了运用意识，但原理运用创新较少。

73%的学生认识到自己在活动过程中运用了多学科的知识，也有意识地对学过的知识进行实践。但只有不到10%的学生认识到自己使用了3个以上的科学原理，说明创新还不足，或者是归纳还不够。

研究的不足之处与改进预想  一是完善评价体系。

除了以项目成果进行评估外，学生的三维目标还需要完整的评价才能真正体现活动收获。评价结果的来源应该更加多样，但具体的实施需要有硬件支持。

二是项目可再创新。

未来将对活动的生活性、趣味性进行提炼，设计更多项目。在项目的难度上，对学生进行分层设计，以针对不同学生的特点在实施过程中加以调整。

三是尝试其他理念实现方式。

STEAM教育理念的融合需要一个长期的过程，在课时有限的情况下，无法充分开展，学生的多维目标实现结果未能明显呈现。坚持在课堂中探索新的实现方式，在社团活动中开拓新课程，在校园大范围中开展普及性活动，是研究者的实现目标的有效途径。

（作者单位： 广东省深圳市怡景小学）