实施STEAM教学的几点思考

俞晓东

摘要小学科学课在教学形式上与STEAM有着先天的共性，二者有交集却不能等同。本文尝试厘清科学课与STEAM在课程理念上的交集，挖掘STEAM理念的核心内涵，辨析当前科学课融合STEAM教学中暴露的典型误区，探索科学课与STEAM的融合方向，以STEAM理念优化教学组织形式，更有效地落实课程目标。

关键词 小学科学课 STEAM理念 课程目标

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.042

Reflections on the Implementation of STEAM Teaching

YU Xiaodong

（Zhejiang Deqing Qianyuan Central Primary School， Huzhou， Zhejiang 313216）

Abstract： The teaching form of science course in primary school has inherent commonalities with steam， but they have intersection but cannot be equated. This paper attempts to clarify the intersection of science course and steam in the curriculum concept， excavate the core connotation of steam concept， analyze the typical misun？ derstandings exposed in the current science course integration steam teaching， explore the integration direction of science course and steam， optimize the teaching organization form with steam concept， and more effectively implement the curriculum objectives.

Keywords： primary school science course； STEAM concept； course objectives

小学科学课由于其实践性、综合性等特点，在课程理念上与STEAM教育不谋而合，有着与STEAM教育共生的先天基础。当前，科学课融合STEAM教学尚处于探索阶段，科学教师在理解STEAM理念、制定STEAM教学策略、实施STEAM教学活动等方面存在着困惑和分歧。本文尝试厘清科学课与STEAM在课程理念上的交集，挖掘STEAM理念的核心内涵，辨析当前科学课融合STEAM教学中暴露的典型误区，探索科学课与STEAM的融合方向，以STEAM理念优化教学组织形式，更有效地落实课程目标。

课程交集——科学课与STEAM存在理念共性却不等同

STEAM是一门課程，还是一种理念，这个问题现在已经逐渐清晰起来了。STEAM作为一门课程存在是事实，而在科学课上，基于科学课程内容开展STEAM教学时，STEAM自然作为一种理念被应用。经过一定的实践研究后，很多科学教师发现STEAM理念下的科学课似乎放大了学习情境的创设、方案设计、评价量规等要素，但是这些教学要素在STEAM兴起之前就已经在科学课堂教学中被提倡使用了。因此他们困惑，STEAM是不是就是旧理念冠了新名词？STEAM理念下的科学课与常规科学课的本质区别究竟是什么？

2017年，STEM一词首次在《义务教育小学科学课程标准》（以下简称课程标准）中出现。课程标准在第四部分“实施建议”的“教学建议”第五条“学科关联建议”中提出“倡导跨学科学习方式”，对STEM教学给出了明确的解释：“科学、技术、工程与数学，即STEM，是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体（如图1），有利于学生创新能力的培养。科学教师可以尝试运用于自己的教学实践。”“尝试运用”一词暗指STEM或STEAM不同于常规科学课的组织形式，STEAM的创新在于课堂组织形式的新。

小学科学课在教学形式上与STEAM有着先天的共性，二者有交集却不能等同。STEAM理念的核心内涵，即STEAM不仅是一种项目化学习形式，而且是跨学科的项目化学习。

理解误区——当前STEAM理念下的科学课日趋模式化而缺内涵

小学科学教材中的工程制作类内容的STEAM教学已经积累了一定的实践研究成果，形成了较为清晰的教学流程：问题情境—方案设计—模型制作—改进修正—评价展示。科学课融合STEAM教学逐渐模式化，有利也有弊，利在于教学环节清晰了，便于推广应用；弊在于教学设计盲目“套公式”，甚至错误地认为以上五个环节缺一不可，反而使STEAM理念的内涵被忽视。以下几个设计欠妥的教学案例，暴露了小学科学课中应用STEAM理念的理解误区。

1.学习情境似真非真，任务驱动显乏力

课例：《斜面的作用》

一位教师将本课改造为STEAM项目教学：

（1）创设项目情境：出示教学楼前的残疾人通道照片。

（2）揭示研究主题：这个斜坡有什么作用？

（3）回归教材斜面模型的研究，学生通过实验得出斜面能省力，省力程度与斜面坡度大小有关。

结课时，教师试图返回项目情境：“现在有一位腿受伤的同学坐在轮椅上，怎样帮助他省力地上台阶？”学生给出的却是“抬上去”“背上去”等出乎意料的回答。最后教师只能无奈地提示，让学生的思路回到斜面作用上来。

学生出现尴尬回答的主要原因是项目情境与学生的学习活动脱离。STEAM项目情境应该基于学生现实，以真实问题驱动学生的学习欲望和学习规划。显然，本课中的学习情境是一个伪情境。倘若教师将结课时的问题放在课开头，让学生真实感受抬轮椅、推轮椅等不同方式所需要的力，实测与模型研究相结合，想必学生能够切身沉浸到斜面作用的研究之中。

2.设计时间大幅提升，方案规划却茫然

课例：《设计制作小车》

第一课时，教师明确项目主题——制作一辆能够行驶3米或者更远的小车，并出示了大小不同的轮胎、橡皮筋、气球、金属片等丰富的材料。本课主要任务是方案设计，分为总体设计和细节设计两个环节。一节课40分钟，设计占20分钟，集中研讨占10分钟。尽管如此，学生设计的方案依然暴露出两个问题：

（1）总体设计基本成形，但记录单上小车的细节设计基本空白。

（2）多组方案趋同，研讨话题单一，设计可行性的讨论天马行空，缺少实证。

学习需求是设计的内驱力，现实到需求的差距驱动学生修正、改进。在丰富的材料和充足的时间的支持下，学生设计出了小车的初步构想。但缺少实测机会，缺陷无法直观暴露，学生在细节设计环节无从下手。如果在第一步总体设计后，给学生尝试制作、实验的机会，他们就会发现小车在材料、组装等方面的问题，以及能否实现行驶3米远的目標，细节改进的思维就被打开了。

3.量性评价从不缺席，质性评价被冷落

课例：《建高塔》

学生用胡萝卜和牙签，以30分钟为限，比赛哪个小组建的塔高。虽然学生设计的结构图多种多样，但在建造过程中几乎全部抛弃了原先的设计，加入速度和高度的竞赛中。结果，全班10个小组的高塔在结构上几乎没有差异。

“比高度”确实能激发学生的学习热情，也能在一定程度上检验高塔的稳定性，但是这个评价标准局限了学生对高塔造型、结构的创造性。本课处于“抗弯曲能力”“框架结构”等学习内容之后，科学原理的综合应用也是本课的学习目标。教师应结合量性评价与质性评价，除了比高度，还应将高塔造型的美观度、创意说明、科学原理应用等标准也纳入评价体系中，甚至可以让学生感性地投票。

出现以上应用误区，一定程度上是因为教师被模式化的教学流程束缚。是不是把任务驱动、方案设计、量化评价等环节放大了就是STEAM课呢？并非如此。就好比买房子，必定有驱动力——刚需或者投资。买了房自然要装修，需要设计图、造价预算、挑选材料。期间会出现各种问题，有的地方甚至需要返工修改。房东验收、评价时会说花了多少钱，与设计图是否一致，甚至在朋友圈晒个“好评”或者“差评”。在这整个过程中，驱动、规划、设计、实施、评价自然形成。因此，独立地来看任务驱动、方案设计、量化评价等，只是项目化学习呈现出来的特点，这些要素在项目化学习过程中的集中呈现才是STEAM理念。

融合方向——教材内容的整合升级是开展STEAM教学的基础

“项目化学习”和“跨学科”是STEAM教学的核心内涵，科学课如何融合STEAM教学的问题，其实就是如何将教材内容向STEAM项目升级和如何跨学科教学的问题。

1.教材活动的项目化升级

STEAM项目包含科学探究活动，并且上位于科学探究活动。大多数科学课中包含一个或者多个探究活动，一个探究活动往往聚焦一个问题，研究结论指向一个科学概念。而STEAM学习是循环往复地“暴露问题—分析问题—解决问题”，且这些问题是多向的、发散的。如果把“杭州到苏州三日游”看成一个STEAM项目，美食攻略、交通攻略、游玩路线等就是其中的探究活动。这些探究活动需要整合，而且是有逻辑地整合，就好比驾车途经一个景点时既要游玩，又要吃美食。

教材活动的项目化升级需要确定一个主题和一条线索。例如，将“环境和我们”单元的第1～4课整合为一个STEAM项目。项目的主题可以定为“垃圾问题的研究”。以“规划垃圾的一生”为线索（如图2），将减少丢弃、垃圾分类、回收利用、垃圾处理等教材内容合理地串联起来，建立逻辑联系，指引学生自主完成学习进程。

大体内容包括：调查垃圾日产情况；查阅资料补充垃圾分类知识；通过课堂模拟实验学习填埋、焚烧、堆肥等处理方法，并采访相关工作人员了解当地垃圾分类、处理的前沿信息；开展垃圾再利用的创意风暴活动，以及从产生、分类、处理等阶段提出建设性意见，优化家庭、学校或者社区的垃圾规划。

2.跨学科元素的融入

（1）挖掘学科之间的融合元素，创设跨学科学习时机。

在“STEM+”的理念下，除了科学、技术、工程、数学这四大基本学科元素，艺术、中医药、体育健康甚至文学等也能匹配到教材中的介入点（见表1）。

多学科元素在一个STEAM项目中的比重是由学生的学习需求而定的。比如《制作我的小乐器》一课，学生用吸管、橡皮泥等材料开展“做排箫”的STEAM项目。教师加入了听乐曲、辨音高、演奏展示等活动，学生被科学与艺术融合的韵味所吸引，徜徉于科学和音乐之间——科学为其他学科腾出更充裕的学习资源。

（2）制定学科维度的学习目标，指引跨学科学习路径。

从科学、技术、工程和数学四个学科维度，制定学习目标，能够促进学生跨学科素养的养成，有利于提升他们分析问题和解决问题的能力，有利于培养他们的创新思维和实践应用能力。以“做一顶多功能帽子”为例，教师可以为学生制定相关学习目标（见表2）。

学生在刚接触“做一顶多功能帽子”这一项目时，只有在科学、技术、工程和数学四个核心目标的指引下，才能建构起帽子模型。在此基础上，教师可以动态地、循序渐进地加入艺术、人文等其他目标维度。比如，当帽子模型升级为产品的过程中，艺术、人文的要素就会凸显出来，学生会针对帽子的使用人群或使用场景，设计个性化的外观图案、造型等，以提高帽子的商品属性，使模型更加贴近项目原型。

（3）建立多元一体的评价标准，形成跨学科学习成果。

STEAM理念下的科学课，提倡将项目的评价标准前置于项目实施之前。评价标准不仅起到测评学生学习成果的作用，还能为学生的项目学习指引方向。因此，建立科学、技术、工程、数学、艺术等多元一体的评价体系，并在评价标准中突出项目的主导学科元素，能够促进学生学习成果的多样化和创造性。

以“用纸造一座桥”为例，学生以3张A4纸为主要材料搭建一座纸桥。教师引导学生围绕两个问题展开讨论：我们造的纸桥应该达到哪些标准？建造完成后可以从哪些方面来评价各组的纸桥？教师根据学生汇报情况，整理、统一评价标准：

建造时间：40分钟。

尺寸：宽度不少于8厘米，跨度不小于15厘米得基础分1颗☆，宽度或跨度每增加5厘米加1颗☆，满分3颗☆。

承重：承重100克得基础分1颗☆，每增加100克加1颗☆，满分3颗☆。

美观度：基础分1颗☆，根据造型和设计感加分，满分3颗☆。

展示汇报：3分钟介绍作品设计亮点，运用的科学原理，分享项目实施过程中遇到的难题和解决办法。根据汇报形式、语言组织、时间把控等方面投票打分，满分3颗☆。

在活动之前制定评价标准既提高了评价的公平性，又能够指引学生按此标准开展建造活动。综合性的评价标准，暗示学生在纸桥的尺寸、承重能力、造型美观度等方面要有合理的时间分配和材料规划。学生建造的纸桥模型各有特色，特别是桥面抗弯曲结构的设计，有的用到瓦楞纸的波浪形结构，有的运用拱形结构，有的加固桥墩，还有的将纸搓成细长的管形……教师在巡视过程中要特别保护学生的创新意识，允许他们在搭建过程中有所侧重，比如有的追求承重，有的专注造型等。