以深度学习助力STEAM教育理念落实

朱立明

STEAM教育的本质是一种跨学科学习整合。STEAM教育模式打破了传统的单学科教育壁垒，强调利用项目或真实问题引领学生经历发现问题和解决问题的过程，充分运用跨学科资源完成学习任务。如何以STEAM教育理念优化学科教学组织形式，更有效地落实课程目标？如何以综合性主题、实践性活动、数字化资源等为抓手，开发并实施STEAM校本课程，促进学生创造力的发展与素养提升呢？本期，我们探讨上述问题。

作为推动中小学课堂教学变革的一种重要方式，STEAM教育的核心理念主要包含跨学科融合、真问题解决与新技术赋能三个层面。有效落实STEAM教育理念能提升学生解决问题的能力、创新思维能力和合作学习能力，使学生更好地融入班级中，感受学习的乐趣。深度学习实质上是基于有效学习的教学设计范式，它与STEAM教育在目标上具有一致性，在内涵与实施路径上具有统合性。如何在中小学教学中，以深度学习促进STEAM教育理念的有效落实呢？

一、STEAM教育理念在中小学落实的价值

首先，STEAM教育理念的落实有利于不同学科之间的融合。STEAM教育融合了科学、技术、工程、艺术、数学五个学科的内容，它不仅仅是将各个学科的知识整合在一起，更重要的是融合具有学科差异性的教学实践过程和精神内涵。中小学开展STEAM教育，可以在一定程度上破除学科壁垒，发挥不同课程的合力，借此打破零散、单一、线性的知识构成方式，使长期以来的分科教学走向融合教学，以更好地培养学生的核心素养。

其次，STEAM教育理念的落实有助于培养学生问题解决的能力。STEAM教育所要解决的问题是具有一定实际背景的问题，教师可以借助实践活动，引导学生通过跨学科知识的理解、迁移与运用推动问题解决。这个过程强调学生对问题中所蕴含的信息的提取与分析，以及创造性地选取问题解决策略。

最后，在中小学落实STEAM教育理念可以实现个性化学习，促进教育信息化。关注个性化学习、实施因材施教是班级授课制下的难题。STEAM教育能通过现代信息技术的运用，有效观照学生在学习过程中的情感参与，如利用人工智能相关技术，可以使学生获得身临其境的学习体验，为学生个性化发展提供环境支撑。

此外，通过重构“重显性、轻隐性”“重行为、轻认知”的分裂式学习目标，STEAM教育可以帮助学生像学科专家那样对问题进行深入思考与研究，促进学生批判性思维的发展及自主学习能力的提升。

二、深度学习何以助力STEAM教育理念的落實

深度学习指向学生能动地参与学习，以培养学生高阶思维与问题解决能力为导向，要求学生在多种情境下实现知识与技能的运用。深度学习的教学逻辑与学科思维发展、学科知识整合、问题解决以及方法迁移等教学核心问题密切相关，它能融合STEAM教育所强调的跨学科融合、真问题解决与新技术赋能理念。教师可以通过基于深度学习的教学设计与实施，引导学生进行基于核心内容的主题学习，在此过程中发展学生的高阶思维和关键能力，促进STEAM教育理念在教学中的有效落实。

第一，STEAM教育理念的落实，需要深度学习提供条件与工具。首先，STEAM教育具有跨学科融合特征，强调帮助学生建立不同学科之间的有效联结，获得综合性知识，树立对于世界的整体认识和全息观念;深度学习的教学逻辑面向复杂概念或知识的理解与认知，需要学习者对所学信息进行深度加工与意义阐释。深度学习作为一种教学改进的理念和实践模型，是促进学科融合的有利条件与工具。其次，STEAM教育理念下的“真问题解决”旨在发展学生深刻理解和灵活运用知识解决现实问题的能力，深度学习可以采取任务驱动的方式，为学生提供真实的学习情境和问题场域，将现实生活中的知识融入问题的理解与解答过程中，进而转化为学生的综合能力。最后，STEAM教育理念下的“新技术赋能”主张借助智慧环境下的课堂教学和现代化信息技术手段，提高学生的课堂参与度，而深度学习力求凸显学生在学习过程中的参与、体验和理解，两者结合能帮助学生更好地储存、维持与运用所学内容，进而拓展认知结构，发展高阶思维。

第二，深度学习是实践STEAM教育的重要课堂教学范式。深度学习遵循“学习理解—学科活动—结构拓展”的发生机制，使学习者在初步理解的基础上，重新认识由新内容带来的认知冲突，在分析与创造的同时加深对新内容的理解。具体来讲，学生仅通过有意义接受的方式记住某个概念是远远不够的，还要通过能动地参与学科活动，深度理解概念的价值、本质及其所处的知识结构。学科活动涵盖学生的外显活动与内隐活动，分别指向教学过程中学生的“做”与“思”。学生要通过学科活动参与到学习过程中，经历从感性认知到理性认知的升华过程，进而深刻把握所要学习的内容。在此过程中，学生要借助操作与思考，通过建构同一学科不同知识或不同学科知识的结构体系，将新知整合到原有的认知结构中，使认知结构得以整合和拓展。上述深度学习的教学设计理念，是教师引导学生在STEAM课程学习中生成核心素养、培养高阶思维、提升问题解决能力的实际抓手。

三、深度学习助力STEAM教育理念落实的路径

1.以主题教学实现跨学科融合

深度学习下的主题教学能融合相关或相近学科的核心内容，使学生在主题任务的引领下，建构连贯、稳定、系统、整合的知识结构。借助深度学习主题教学，教师可以更好地对跨学科内容进行改造、拓展、重构、整合和迁移。以深度学习主题教学形式实施STEAM教育，有助于规避学生对孤立、分散的知识点的学习。这个过程需要关注“知识点”的分布，借助“主题线”的贯穿，形成“层次面”的支撑，促进“结构体”的建构。

从纵向上看，深度学习的教学主题，要注重STEAM教育中学生全面发展水平、跨学科融合水平、学科渗透水平、具体学科水平、学科课程水平五个层级水平的有效衔接与过渡。虽然跨学科整合是STEAM教育的典型特点，但在实际落实过程中，需要兼具技术整合与内容整合两方面。在内容整合方面，可以采取以某个学科为主、以其他相关学科为辅的方式进行，凸显内容整合的层次性与梯度，同时以核心素养培养为暗线，制订具体课程内容，厘清新知和旧知之间的关系，促进学生知识结构的深化与拓展。从横向上看，深度学习的教学主题要注重相互分离、各成系统的学科之间的联系与统整，通过对相关内容的重构及整合形成学习主题。笔者以STEAM教育理念在语文学科教学中的落实加以说明。如在教学与“月”相关的古诗词时，教师除了解读诗词本身，还可以进行拓展教学。从“嫦娥奔月”的传说到“嫦娥号”月球探测卫星发射成功，这是从理想到现实的一种转变，抓住这个转变并整合教学内容，能培养学生的民族自豪感与爱国热情，实现语文与历史、艺术、科技、政治等学科内容的自然融合。

2.以任务实践促进真问题解决

STEAM教育所强调的真实问题解决，旨在帮助学生批判性地获得新知，深度理解新知，并实现知识的迁移运用。这里的真实问题要具备两个基本条件：第一，包含与生活相联系的真实情境，能帮助学生在问题背景中提取大量信息;第二，能促进学生实践能力的提升。深度学习下的任务实践，以实际问题解决为驱动，引导学生将学习内容纳入原有认知结构，实现已有知识在新问题情境中的合理迁移和提升，注重培养学生将在特定情境中学到的新知运用于新情境、解决新问題的能力。实施路径上的统合，决定了STEAM教育真问题的解决过程就是深度学习任务的实践过程，两者相辅相成，相互促进。由于STEAM教育中的真问题强调实践性与创新性，所以教师可以依据深度学习的主题内容，采取项目学习的方式组织教学。例如，数学学科中有关数据收集内容的教学，教师可以开辟一个小型农作物田地，让学生建立一个属于自己的植物园，引导学生通过观察植物的成长过程，记录其生长周期，发现其生长规律，在践行劳动教育的过程中完成收集数据的任务，达到数学教学目的，实现数学与生物学及科学技术的整合。

3.以活动体验承载新技术赋能

这里的“新技术赋能”指智能技术与课堂教学的深度融合，即利用教育信息化手段对学习内容进行解构与重构，促进教学活动的开展，以此提高教学质量与水平。STEAM教育所倡导的新技术赋能可以为学生深度学习提供新的学习环境，如利用基于智慧课堂的学习体验，凸显教育信息化。具体来说，在教学评价中，教师借助STEAM教育技术可以采集学生的学习信息，形成评价大数据，使学生的学习过程、学习结果以及在学习中表现出来的情感、态度与价值观可视化，进而建构学生学习过程中思维变化的精准“画像”，从动态追踪的视角监测学生的学习。这样不仅可以帮助学生认识自我，而且能为教师选取教学策略提供数据支撑与经验借鉴，充分发挥评价的诊断功能。

深度学习强调活动体验，其体验过程需要STEAM教育新技术赋能。STEAM教育的智能技术手段可以引导学生积极探索、发现难以用实物或直观方式呈现的知识形成过程，以亲身体验促进学生与学习内容之间建立紧密联系，为学生高阶思维的培养与评价提供技术支持，使学生在体验中获得认知、情感等多方面的发展。STEAM教育新技术还能实现教学过程的重现，成为学生反思学习的技术载体，使学生通过反思获得对事物的理性认识，在自我改进的过程中提升高阶思维能力。

（作者单位：唐山师范学院教育学院）

[本文系河北省社会科学基金一般项目“促进深度学习的线上线下融合教学模式构建研究”的阶段性成果。项目批准号：HB21JY037]