D-C-STEAM项目课程设计研究

2021-09-08潘春波朱蕾林珍建

数字教育 2021年4期

潘春波朱蕾林珍建

摘要：近年来，我国教育部门通过发布文件强调利用STEAM等新型跨学科教育探索教育改革的新模式，注重用跨学科方式培养学生的核心素养。本研究在整合分析现有STEAM教育研究的基础上，通过构建D-C-STEAM项目课程设计框架，并以温州市瓯海区外国语学校的龙舟课程为例，探索如何联结发现学习和文化育人的双重理念，推进STEAM教育的本土化实施和有效应用。本研究将促进中国传统优秀文化与学校教育的整合探索，也在STEAM教育的融合创新方面为领域相关研究和实践提供借鉴和思考。

关键词：D-C-STEAM教育;发现学习;文化盲人;课程设计;龙舟课程

2015年9月，教育部办公厅印发《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）》，文件首次提到探索STEAM教育、创客教育新模式。2018年2月，教育部办公厅发布文件《2018年教育信息化和网络安全工作要点》，指出要探索信息技术在跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等教育教学新模式中的应用，逐步形成特色课程体系。实际上，在开展STEAM教育的过程中，由于其属于舶来品，很多教师对其内涵理解不够深入等原因，现阶段STEAM教育实践存在不具本土化特色、教育目标错位、无多学科交叉、商业利益介入、改革动力不足和教学资源匮乏等问题[1]。本研究从发现学习（Discovery learning）和文化育人（Cultural education）的双重理念出发，结合项目式STEAM教育的跨学科教学方式，构建一种D-C-STEAM项目课程设计框架（基于发现学习和文化育人引领的STEAM项目课程设计框架），并在温州市瓯海区外国语学校的龙舟STEAM项目课程中进行应用，丰富STEAM教育的内涵和特征，促进中国传统优秀文化的有效传承。

一、研究现状

（一）发现学习理念的内涵与发展

发现学习源于教育心理学家布鲁纳提出的认知—发现学习理论[2]，布鲁纳指出发现学习是学习知识的最佳方式。他反对以刺激—反应为联结这样的方式来解释人类的学习活动，而是把研究的重点放在学生获得知识的内部认知过程和教师如何组织课堂以促进学生“发现”知识的问题上。发现学习理念关注信息的加工提取与直觉思维的价值，提倡学生利用教材或教师提供的条件独立思考，自行发现知识、掌握原理及规律。也就是说教师要设置必要的情境，引导学生质疑并解惑，促使学生运用已学知识，通过思考发现并建立新的知识体系[3]。

国内学者对发现学习也展开了大量研究。戴日新等基于该理论提出了适合我国学生学习英语的主谓一致教学策略[4]。段丹萍分析了“微世界”模拟软件支持的科学发现的活动过程和学生存在的困难，从技术应用与支持学生科学发现学习认知过程两个维度构建了“微世界”支持小学生科学发现学习的策略框架[5]。陈刚等在领域知识的发现机制、结构及学习活动设计三个方面构建了科学发现学习的认知模型[6]。毛志新在分析这一理论核心观点的基础上，从认知结构方面对成人学习者进行了分析，进而提出成人教育学科建设的方法与路径[7]。王富英等基于分析数学定理发现了学习的概念、类型及结构，总结了数学定理发现学习的类型[8]。陈荣等指出创客教育来源于杜威的“做中学”，但在实践中却面临“有做没有学”的挑战。发现学习的出现为创客教育提供了理论基础[9]，促进学生在创客活动中通过行动去探索发现，实现深度学习，解决了“做中学”所面临的问题。李晓丽提出布鲁纳的认知—发现学习理论对教学工作具有重要借鉴价值，如教师要注重学生内部动机，培养其对学习材料本身的兴趣，促进学生主动学习，改革评价方式;注重学科知识结构，改变教学方式，培养学生的创造性思维[10]。这些观点逐渐被教育工作者认同，我国的发现学习实践基本沿着这个方向发展。

综上，发现学习自被提出后就引起广大学者的重视，开始从基础教育拓展到成人教育及终身教育;在应用的学科方面，发现学习逐渐应用到科学、英语、数学等学科。近年来，尤其在STEAM教育、创客教育等新型教育中凸显出重要的价值。

（二） C-STEAM教育的概念及价值

STEAM是集科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）与数学（Mathematics）多领域融合的综合教育。C-STEAM则属于我国学者所创造，指如何基于本土文化、弘扬中国优秀传统文化与中华民族家国情怀，采取跨学科方式进行教学育人。詹泽慧等在2020年首次正式提出C-STEAM的概念。C為Culture的简称，即本土文化，让学生通过理解文化、践行文化，以达到传承文化的核心教育目标。C-STEAM具有培养学生核心素养的育人价值、传承优秀传统文化的载体价值、打造区域特色文化的社会价值。詹泽慧等从培养方式出发构建了ETIC框架，区分出感受体验型、技艺训练型、探究学习型、创新创作型四种典型的C-STEAM项目模式[11]。他们还依托情境认知理论和基于设计的双循环探究模型建构了C-STEAM教育6C模式，包括文化情境感知、文化内涵理解、文化特征探究、文化制品创作、联系社会推广及总结评价反思六个核心环节及若干关键活动[12]，并基于教育公共治理视角，从家庭、学校、政府、文化机构与市场五个主体出发，提出五元主体联动的C-STEAM教育区域推进策略，还阐述了各主体层面的具体推进举措与联动机制[13]。总之，现阶段的C-STEAM教育的相关研究还比较少，研究学者也比较单一，但是C-STEAM思想为我国STEAM教育的推广与实践提供了一个非常好的理论参考视角。

（三）基于项目的STEAM学习

项目式学习和STEAM教育的存在有一定的内在联系。项目式学习（Project-based learning， PBL）是以学科概念与原理为中心，旨在让学习者通过小组合作的方式制作出有形的产品，从而探究现实情境中的问题，提升学生真实问题解决的能力[14]。PBL以项目任务为驱动，将分散的单一学科问题集中分析解决，能够促进学生对跨学科知识的整合。且在评价阶段，教师还可以请家长参与，给学生提供跨学科之旅[15]。STEAM具有天然的跨学科性、情境性、实践性[16]。STEAM教育需要围绕相关实践活动，而不应是基于传统学科知识的被动接受式学习[17]。PBL和STEAM教育都是新型教学模式，都强调以学生为中心、学科交叉、协作探究学习、作品呈现、过程性评价和对学科概念进行多角度深度挖掘与理解[18]。而STEAM教育中最突出的教学正是PBL，国外学者通常用STEAM PBL来表示基于项目的STEAM学习。

基于项目的STEAM学习还在培育理性思维、增强人文素养、培养自主学习意识、强化问题解决能力等方面具有重要价值，这与发现学习理念的内涵相一致，都强调教师要设置必要的情境，通过相关课程来促进学生发现，引导学生自己去质疑并解惑，突出学生在学习中的自主性。两者有多方面的契合点，这为STEAM 教育与发现学习的对接提供了可能性。同时，文化传承是STEAM课程建设越来越突出的核心目标。传统文化与基于项目的STEAM学习相结合不仅具有一定的适切性，也能够弘扬中国优秀传统文化与中华民族家国情怀。因而，将发现学习、文化育人的双重理念融入基于项目的STEAM学习，能够丰富STEAM教育理念，培养学生的核心素养，推进STEAM教育在我国的发展[19]。

二、D-C-STEAM项目课程设计框架的搭建

PBL教学具有六个关键特征：驱动问题设计、关键目标的聚焦、认知工具的支持、多方协作的参与、有形产品的输出、真实情境的导入[20]。查阅资料发现，北京师范大学余胜泉教授团队提出了跨学科项目设计模式，即先以教学任务引入，接着进行教学分析，然后进入问题或项目，再针对问题或项目进行工具和资源设计、学习活动设计、学习支架设计、学习评价设计，紧接着是总结与强化练习，最后是项目方案试用与改进[21]。北京师范大学董艳教授指出，我国要尽快从学生反馈素养的培养与发展、教师教学干预策略等角度入手，构建面向学生自主发展、師生协同进步等多层次反馈育人体系[22]。本研究基于发现学习和文化育人的双重理念，通过分析PBL教学、STEAM教育，并借鉴上述研究，搭建了D-C-STEAM项目课程设计框架如图1所示，并对D-C-STEAM项目课程设计脉络进行清晰呈现。

（一）D-C-STEAM项目课程设计框架简介

D-C-STEAM项目课程设计主要分为基于发现的跨学科学习内容——科学、技术、工程、艺术、数学与传统文化，以及基于发现的跨学科学习方式，即基于发现的项目式学习。在基于发现的跨学科学习内容方面，主要通过STEAM本身五大学科的内容，并融合传统文化，最后通过教学实施达到文化育人的目标。在实施过程中，注意搭配六方面课程内容的比例，关注学生学习效果，再根据学习效果不断修订课程内容。在基于发现的项目式学习方面，融入了发现学习理念，在这方面主要分为关键环节和支撑环节。关键环节包括促进发现的学习资源设计、问题设计和学习活动设计。关键环节是项目课程设计的最重要部分，是学生能否达成学习目标的关键。支撑环节包括促进发现素养达成的评价设计和教学反馈机制设计，支撑环节是整个项目课程设计的保障，在评价和反馈的支撑下，课程实施得以良性运转，成为一个动态的不断反馈、评价、改进修订的循环过程。

（二）D-C-STEAM项目课程设计的关键环节

促进发现的学习资源设计主要涉及基于发现的项目式学习过程中学生如何获取相关资源，分为学习资源与平台、搜索工具、协同工具、项目管理与评价工具，它们起到支撑、辅助的作用，尤其是作为项目管理与评价工具的发现学习单。在这些学习资源的支持下，学生能够自主进行项目学习，更容易地进入文化情境的感知中，更能够理解文化内涵，探究文化特征，以小组协作的方式输出内容。

促进发现的问题设计是教师需要在基于发现的项目式学习中设计一系列的问题，督促及引导学生进一步输出内容进行发现、感知、理解。具体来说，就是教师基于发现学习理念，设计针对学生具体课程内容的发现学习单，发现学习单中会有很多引导性的、驱动性的问题，通过这些问题能够对学生进行方向性的引导。这正如建构主义学习理论所指出的，问题是驱动学生投入到学习的最好要素，问题可以像锚一样，锚定学生的学习方向和注意力。

促进发现的学习活动设计是基于发现的项目式学习的核心，也是D-C-STEAM教学设计的核心环节。主要包括支架设计、小组分工协作设计、文化探究设计、项目计划制订。支架设计是指教师需要对学习过程中的支架（如给出范例）进行设计，为学生提供发现学习问题、探究跨学科知识的梯子;小组分工协作设计是指教师按照文化项目的主题情况、学习资源配比情况对学生进行分组，进行责任和任务分工设计;文化探究设计是对学生文化项目的发现探究环节进行设计，使发现学习探究更顺利地进行下去;项目计划制订是对学生的文化项目发现学习进行整体规划，如规定文化制品的完成时间。同时，文化主题课程不同于一般的STEAM课程，文化的学习和感知往往不是普通的跨学科形式就能使学生学习到位的，而且也不仅限于项目制品完成之后就结束。D-C-STEAM要求实现文化传承的内涵，所以在文化制品完成之后，教师要鼓励学生尽可能地进行推广，这就要学生、教师及学校有关工作人员联系社会相关力量进行推广宣传，达到真正的文化传承的目的。

（三）D-C-STEAM项目课程设计的支撑环节

促进发现的教学反馈机制设计是关键的支撑环节，其中蕴含的发现学习理念对反馈的原则和方法做出了要求。在发现学习单的设计中，不仅对学习任务进行了阐述，还指出师生、生生之间的反馈要点。哪个项目出现了问题或者任务有困难，教师、学生就需要通过有效反馈及时调整，这种反馈包括寻求教师帮助、调整任务顺序等。师生在教学对话过程中的积极互动反馈，有助于促进学生对知识的深层次建构[23]，学生在此基础上能够进一步理解和剖析文化，反思个人与环境的关系，形成对文化内涵的深刻理解，进而达到文化育人的目的。

促进发现素养达成的评价设计包括过程性评价和总结性评价。D-C-STEAM以项目的形式开展，这种新型学习方式的发现素养达成的评价侧重于过程和结果方面的双重评价，评价形式也较为多元化，比如设置同伴互评、小组评价、线上和线下同时评价等。为了在教学活动过程中更好地促进学生积极表现，并在学习时做到文化传承，形成发现素养，教师需要在学生学习过程中不断进行形成性评价，在形成性评价过程中监测学生素养的变化。总结性评价是对学生最终的发现素养进行评价，其中重要的一部分就是间接评价，即对输出内容进行评价，也是输出内容推广之前的一个质量检测环节。当然，还要对学生的素养直接进行测评。基于发现的项目式学习所有的环节设计都融入了发现学习、文化育人的双重理念。

当学生完成相关学习，也经历了评价的检验，教师需要进行分析修订，对自己的教学设计环节进行查漏补缺，进而进行针对性的修正工作。整个流程并不是单向性的，而是一个循环往复的过程，要根据现实教学条件和形成性评价的结果不断修订设计方案。

三、龙舟课程的案例应用

（一）龙舟STEAM课程缘起

乔哈里视窗是一种关于沟通技巧的理论。这个理论将人的内心世界比作窗，并将其分为四个象限（四个窗口），即公开区、隐藏区、盲区以及封闭区。课程学习本质也是一种人际沟通，师生、生生在这个时间和空间内进行着信息互换与共享，积极提供完整准确的信息有助于扩大交流各方的公开区，提高沟通效果。温州市瓯海区外国语学校独有的“发现课”的建设即基于此，其立足教师有效的教学设计和学生的学习文化，在学习中运用“发现备课单”“发现学习单”“发现评价单”，实现了师生学习盲区的扫除、问题隐藏区的流畅打开，形成了“135”活动主题模式、跨学科整合问题发现教研模式、跨场域校园文化发现模式等三大教学模式，真正让学习公开区最大化，让学生通过沟通获得更多的知识，让教学具备更高效的信息反馈。同时，向课堂外延伸，组织学生开展“发现之旅”、综合实践活动、研学活动等，积极践行“学习是一次又一次发现的过程”的理念。

龙舟在中国文化中颇具特色。作为首批STEAM教育试点学校，温州市瓯海区外国语学校已完成九年一贯STEAM课程架构，并已进入逐步实施开展阶段。学校探索性将龙舟纳入发现式课程体系，通过社会性活动打造特色实践课程。作为一种新型的课程形态，发现课能够解决办学规模大、学生年龄跨度大的难题。随着2022年杭州亚运会龙舟赛事落户瓯海区，学校龙舟课程项目教学组从龙舟文化、龙舟设计、龙舟构造、龙舟游戏等方面切入，进行课程内容设计和实施，目的是通过龙舟制作探究活动，帮助学生完成文化方面的学习，领会龙舟竞技精神，学习吃苦耐劳、奋勇争先的温州人精神，锻造学生自主、有序、专注、坚持的工匠精神，培养学生自信、勇于克服困难、团结一致、力争上游的精神和顽强的意志品质。为传承优秀文化、体现发现课的特色，培育和践行STEAM的育人理念，本研究结合温州市瓯海区外国语学校的龙舟STEAM课程开展D-C-STEAM项目教学设计的应用。根据前文提到的设计分为基于发现的跨学科学习内容设计、基于发现的项目式学习设计两大部分，基于发现的跨学科学习内容设计的应用方面，温州市瓯海区外国语学校以走进龙舟、话说龙舟、龙舟诗文、龙舟结构、龙舟设计、龙舟游戏等模块实现龙舟STEAM课程。从学科角度来看，主要内容分为以下六个部分，如表1所示。

（二）龙舟D-C-STEAM项目课程实施设计

温州市瓯海区外国语学校打造龙舟STEAM工坊，并将龙舟工厂、温州市龙舟公园作为课程实践基地。学校还建成有“龙舟”特色的STEAM木工坊，学习环境得到了极大的满足。基于发现的项目式学习设计主要分为五个方面。

1.促进发现的学习资源设计

学习资源来自教师制作，或从网上进行选摘供教师参考。包括与龙舟文化相关的视频、图片、文字等电子版和纸质版资源，以及雪糕棍、筷子、激光切割机、电脑及其他龙舟探究和制作活动需要的相关资源，最关键的还有学校基于乔哈里课程自主开发的发现学习单，这是发现学习得以进行的基础资源之一。

2.促进发现的问题设计

此环节主要包括发现学习的驱动任务及系列问题，在龙舟探究活动中，如问题“龙舟由哪几部分构成？”“龙舟的每个部分功能是什么？”“龙舟跟其他游轮、货轮相比有什么不同？”“龙舟为什么是梭形？”“龙舟底部窄怎样保证承重并稳定不会翻船？”“龙舟为什么不会进水？”“龙舟怎么拐弯？需要坐多少人？”“龙舟怎么安排受力？”基于这些问题，学生能够在寻找、发现答案的过程中对龙舟的结构、功能等知识顺利地进行探究性学习。

3.促进发现的教学反馈机制设计

教师设计通过龙舟相关问题导入，学生基于发现学习单开展发现学习，教师要针对学生的表现进行反馈，学生针对教师的反馈再进行反馈，形成反馈循环，并在龙舟教学过程中一直保持。教师设计对学生龙舟文化背景、龙舟探究等学习过程进行引导，促进发现学习的实现，开展有效教学对话，形成积极的互动反馈过程。

4.促进发现学习的活动设计

支架设计包括发现学习单中可能遇到的困难而设置的支架，主要有龙舟探究活动中的视频、图片、文字及教师提供的案例等内容，教师可以在预设的环节放出支架，也可以根据学生开展项目学习的实际情况进行随机调整。小组分工协作设计方面，教师可以根据学生及具体的内容难度情况进行安排，一般是3到6人為宜，设置的小组都要协作进行发现学习，每个小组用各种各样的材质来制作龙舟，比如纸板、雪糕棍、彩纸、瓶子等可以作为学生创作的素材。同时每个小组还会学习用新技术来“智造”龙舟，如激光切割机、3D打印就成为学生创新的工具。文化发现探究设计方面，包括设计画龙舟、赛龙舟、唱龙舟活动，设计主题作文诗歌比赛，促进龙舟诗词、温州龙舟历史、温州人的精神等中国传统文化的传承。

5.促进发现素养达成的评价设计

教师对学生发现素养的达成进行评价，主要是直接对学生的素养进行评价以及通过项目过程中的任务及项目结束后的龙舟制品进行评价。对项目过程中的任务评价即形成性评价，如对学生自己用激光切割机设计的龙舟模型和用雪糕棍、筷子制作的龙舟进行评价;也可以在项目过程中对学生发现意识、发现能力、合作能力等素养方面进行观察、测量，进而给出科学合理的评价。总结性评价如对学生最后发现素养的测量及评价;还有间接对小组所造的龙舟、小组答辩情况、产品展示、出售情况进行评价。发现学习能够创生以乔哈里窗为导向的各学科学生发现学习单和教师备课发现单来推进学科教研组全面实施龙舟STEAM课程。

（三）龙舟D-C-STEAM项目课程计划与修订

项目计划的制订是教师根据龙舟课程的情况进行安排，包括龙舟背景课程安排3课时;龙舟探究，即龙舟项目制品的探究、设计及制作课程安排23课时，其中龙舟结构与测量2课时、龙舟形状与漂浮2课时、龙舟动力与材料2课时、龙舟划手与技术动作1课时、人机交互龙舟4课时、赛龙舟4课时、实体龙舟8课时。最后，教师还可以与龙舟制船厂或亚运会合作做龙舟营地教育，传承龙舟文化，同时鼓励学生将所完成的较好的龙舟制品进行产品化，将这些龙舟制品包装加工成龙舟材料包进行推广使用，实现龙舟文化的宣传和传承。

该课程还践行多元智能理论，实现不同学生的个性化发展，融入了发现学习理念的教学设计能够在实际教学中发挥重要作用。最后，龙舟STEAM学习的每堂课后，教师都需要针对学生发现学习过程中的问题进行分析，然后对自己的教学设计环节及教学实施过程存在的问题进行查漏补缺，从而进行调整和改进，整个过程是循环往复的。

从构造龙舟到设计龙舟，温州市瓯海区外国语学校的龙舟STEAM课程正展示着独特的魅力。将经典的“造船”STEAM课程演化为龙舟STEAM课程，融入多种学科元素，为传统文化赋予了新的时代特征。D-C-STEAM项目教学设计在该龙舟STEAM课程中的应用极大地发挥出D-C-STEAM课程的文化育人价值，又使发现学习理念的功效发挥到最大，促进了龙舟STEAM课程以及学校的特色发展。

四、结语

21世纪人才培养理念与教学模式随着教育变革的推进，实现了突飞猛进式的发展。国家政策文件中已多次提到STEAM等概念，如何科学地进行STEAM教育是目前教育工作者在理论教育和实践工作中需要深入探索的问题。结合当下中国的发展现状，如何在五育并举、立德树人的教育背景下，发挥传统文化的优秀育人价值，挖掘文化育人的多维视角，将有助于破解STEAM教育和学科教学的融合难题。本研究设计的D-C-STEAM龙舟课程教学，能够丰富STEAM教育的内涵和特征，有效传承传统优秀文化，为推动项目课程的教学设计和实施提供一定参考。

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