STEAM教育理念下问题解决能力培养策略研究

何雪仪 黄馨

摘  要 首先分析STEAM教育理念与问题解决能力的关系，阐述STEAM教育理念下培养问题解决能力的优势，构建STEAM理念下问题解决能力的培养策略，并以案例的方式进行验证，最后提出相关建议，以期为STEAM理念下问题解决能力的培养提供参考。

关键词 STEAM教育;问题解决能力;PISA;创新型人才;知识建构;动态型问题

中图分类号：G640    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）01-0003-03

1 引言

国际经济合作组织（OECD）2012年PISA（The Programme

for International Student Assessment）测试结果显示，上海的学生互动型问题的解决能力远远低于静态型问题解决能力;中国学生擅长学习知识，却不会运用知识解决实际问题，严重缺乏运用知识解决问题的能力。这反映了我国学生存在嚴重的“高分低能”问题，也从另一个角度反映了我国基础教育存在的不足，即对学生问题解决能力（problem solving skill）的培养力度不够。随着各个行业对人才的要求不断提高，创新型人才培养显得尤为重要。创新型人才培养不再是以教师灌输、学生被动接受为主的过程，而是学生主动地、不断地实践探索的有意义活动。传统的“以教为主”的学习已经不能满足知识经济时代的要求，学生要有热爱思考、敢于探究的意识和精神，能够运用所学知识解决真实生活中的各种问题。

STEAM（Science，Technology，Engineering，Art，

Mathematics）教育不是五个学科的简单相加，而是强调科学、技术、工程、艺术、数学五门学科的有机融合，主要以项目或问题为任务驱动，通过学生的合作交流与自主探究相结合的方式，有效地完成项目或解决问题，旨在培养学生的创新思维、创新能力及问题解决能力。STEAM教育以做中学为宗旨，注重学生在实践中应用知识并体验学习任务和作品的完成过程，以便促进问题解决能力的发展。可见，STEAM教育对问题解决能力的培养有着重大意义。

2 STEAM教育理念与问题解决能力的关系

问题解决能力的培养现状  20世纪80年代以来，越来越多的国家将培养学生的问题解决能力作为教学的目的，国外的学者创建了一系列可以提高学生问题解决能力的教程，如心理学家鲁宾斯坦的一般问题解决模式、弗斯坦教授的思维工具强化教程、德波诺关于思维训练的科尔特（CORT）

教程等[1]。经过多年发展，基于问题的学习理论逐渐形成PBL模式。PBL模式被广泛应用，国外的各级院校大多采用这种模式进行教学。目前，国际上对于问题解决能力培养是比较重视的，从2003年开始，国际经济合作与发展组织（OECD）在PISA测试中加入问题解决能力测试模块，更加奠定了问题解决能力在学生培养方面的重要地位。

20世纪80年代以来，国内专家也在问题解决能力培养方面提出很多建议。如马云鹏在《小学数学教学论》（第四版）一书中专门编写了关于数学问题及其教学的章节，介绍了数学问题及其解决的一般过程与方法，同时提到如何培养学生数学问题解决能力的一般策略[2]。国内很多一线教师在日常教学中也总结了大量单科问题解决能力培养的经验并提出各类培养建议，如特级教师李光树提出的数学问题解决能力的培养措施[3]。有很多教师认为，在培养学生问题解决能力时，首先要让学生学会发现问题并提出问题;其次让学生掌握解决问题的策略。“问题解决”与“项目式教学”在2017年的高中信息技术课程标准中被多次提及，可见问题解决能力的培养与项目式教学在实际教学中的重要性。清华附小的“1+X课程”在数学与科技领域，配合国家数学和科学课程的课程标准，补充相应的数学与科学阅读、数学与科学游戏等整合内容。

国内关于问题解决能力的培养大多集中于单学科领域，这不利于学生的全面发展。生活中的真实问题是不局限于某个学科的，一般都涉及多个学科的知识，所以单单培养学生某个学科领域的问题解决能力是远远不够的。现实生活中的劣构问题大多需要应用跨界思维与多学科知识解决，这与STEAM教育主张的跨学科理念不谋而合，学生解决问题应该以跨学科知识融合为基础进行问题的分析与思考，进而解决问题。赵慧勤等人提出STEAM教育理念可以指导21世纪学生必须具备的四项能力即“4C”能力的培养，分别是批判性思维能力、沟通能力、协作能力、创造创新能力[4]。为此，本文旨在基于STEAM理念，通过设计与开发一系列案例，进而培养学生的问题解决能力。

STEAM教育过程与一般问题解决过程的关系  STEAM教育的教学过程可以分为五个步骤，分别是确定问题、规划、尝试、修改和交流[5]。OECD在PISA 2003中将问题解决能力定义为个体在没有明确解决方案的情况下，利用认知过程来理解和面对真实的、跨学科的问题情境并寻求解决方案的能力[6]。本文主要从一般问题解决的过程进行研究与分析，一般问题解决过程即解决问题时个体所涉及的认知过程。不同的研究者对于个体在一般解决问题时的认知过程的理解是不同的，但也有很多共同之处。其中，最为典型的分析就是PISA 2012将问题解决过程概括为四个方面，分别是探索与理解（Exploring and understanding）、

表征与建模（Representing and formulating）、计划与执行（Planning and executing）、监控与反思（Monitoring and reflecting）[7]。

STEAM教育的教学过程中的关键步骤与问题解决的一般过程是相符的，两者的联系如图1所示。STEAM教学过程的“确定问题”环节与一般问题解决过程的“探索与理解”“表征与建模”两大环节相对应;STEAM教学过程的“规划”“尝试”环节与一般问题解决过程的“计划与执行”环节相对应;STEAM教学过程的“修改”“交流”环节与一般问题解决过程的“监控与反思”环节相对应。由此可以得知，利用STEAM教育理念培养学生的问题解决能力是可行的。