儿童STEM课堂合作学习中资源的应用研究

张珐

摘要：STEM课堂的合作学习是一种拥有不同環节、高度依赖学习资源、借助多学科知识，解决现实复杂问题的有效方式，不仅能促进学生对知识的理解和综合应用，还能加强学生之间的沟通交流，提高学生的合作交往能力和实践创新能力。文章从STEM课堂合作学习应用的背景出发，阐述儿童STEM课堂合作学习过程中学习资源的应用效率低下的现象，分析STEM课堂合作学习中资源应用的影响因素及存在的具体问题，并提出几点针对性的建议，以期促进儿童STEM教育的进一步发展。

关键词：学习资源；STEM课堂；合作学习；应用；影响因素；建议

中图分类号：G424文献标志码：A文章编号：1008-3561（2022）20-0053-04

一、引言

随着科技进步，人们面临着越来越复杂的现实问题，社会对人才的需求逐渐由专业型人才转变为综合型人才，传统的分科课程已不能满足社会的需求。由此，STEM作为一种新型、整合型教育便成为未来教育发展的趋势。STEM课堂所创设的情境贴近现实生活，所涉及的问题真实且综合，倡导通过合作学习的方式，让学生在互助协作中高效解决问题。区别于传统的合作学习，STEM课堂的合作学习高度依赖学习资源的支持，学习资源的应用情况将直接影响STEM课堂合作学习的效果。

学习资源作为学习内容与活动的载体，是合作学习过程的重要组成部分。STEM课堂中的合作学习与其他课堂中的合作学习有很大区别，它所涉及的问题更强调情境性和跨学科性，更突出对学生运用跨学科知识解决真实问题能力的培养。因此，这个过程包含诸多学科的知识及动手实践活动，而这些复杂的知识和活动都以学习资源为载体。

在STEM课堂合作学习过程中，学习资源是将知识与实践相结合的桥梁，也是学生交流讨论的媒介，更是解决问题的工具和手段，学习资源的高效应用有利于提高学生的参与度和合作积极性。然而，当前儿童STEM课堂合作学习过程中资源的应用缺少专门的研究探索，大家对学习资源的应用价值认识不够，再加上STEM师资力量欠缺，绝大多数STEM教学由单一学科背景的教师完成，他们没有经过专业的系统化培训，应用学习资源的能力不足，这直接导致应用效率低下，甚至干扰学生的合作学习。

为促进STEM课堂的合作学习，提高对学习资源的应用效率，本研究将切入实际的儿童STEM课堂合作学习过程，考察真实的STEM课堂合作学习中资源的应用特点和应用效果，并总结学习资源应用存在的问题及影响因素，针对性地提出有价值的建议，从而推进儿童STEM教育的进一步发展。

二、STEM课堂的合作学习与学习资源

1.STEM课堂的合作学习

美国为提升国家竞争力首先提出STEM教育，但它并不是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Math）这四门学科知识的简单叠加，而是强调将分散在四门学科中的内容自然整合，形成整体的学习项目，让学生在教师引导下基于项目进行自主合作探究学习，培养学生综合运用跨学科知识解决问题的能力。

STEM课堂的合作学习与一般的合作学习有相似之处，比如它是一个从教师布置学习任务到小组完成汇报的完整过程，主要包括“明确目标”“组内分工”“探究实践”“汇报交流”和“评价反思”五个环节，而且具有合作学习必有的五大要素。然而，STEM课堂的合作学习与一般的合作学习也存在一定差异，因为它所涉及的研究问题往往是真实复杂的，学生的合作学习方式类似于真实世界，需要在合作的不同环节借助信息技术等手段解决各种阶段性问题。这种“多技术交叉融合的跨学科式”合作学习，有利于学生之间的协作与启发，能够提高学生的合作竞争意识和交往承受能力，使学生在脱离课堂的生活情境中也能将合作学习的能力进行迁移。

2.学习资源

学习资源，就是支持学习的资源。笔者在梳理前人关于学习资源定义的基础上，结合本研究课题，给出最恰当的解释和说明，现从学习资源的内涵和分类两个层面展开论述。

（1）学习资源的内涵。“学习资源”主要有两大类定义。从广义角度来说，一切与学习内容相关的信息来源都是学习资源，可分为人力资源与非人力资源。传统意义上的人力资源主要指教师和学生，而其余能提供学习信息的资源均属于非人力资源。从狭义角度来说，学习资源指向一切非人力资源，是学习内容和学习活动的载体，体现的是学习资源的物质性，主要来自以下两个方面。一是专门为学习目的而创造设计出来的资源，二是现实世界中原有可被利用的资源，但其被利用时需要经过教学化的过程，即资源使用主体需要对其进行选择、加工、组织后再运用到实践中。本研究将选择学习资源的狭义定义，将STEM课堂合作学习中的学习资源理解为学习内容和学习活动的载体，体现了学习资源承载学习内容和支撑学习活动这两大功能。

（2）学习资源的分类。依据不同标准，学习资源有不同的分类。第一，基于学习资源的功能，可将其分为内容载体类资源和活动载体类资源。前者指的是用于承载学习内容的学习资源，如课件、信息化数据等。后者是指用于支撑学习活动的学习资源，如模拟实验室、模型制作材料等。第二，基于学习资源在传播活动中发挥的作用，可将其分为硬件资源和软件资源。前者是外部支持条件，其在课堂上以各种实物设备的形式存在，如计算机、投影仪等。后者是内部支持条件，其在使用过程中能使学生在认知、情感和技能等领域产生一定的变化，主要是指除了设备以外的其他能提供学习信息的资源，如教材、教学课件、教学情境等。第三，基于学习资源产生的时代背景，可将其分为传统学习资源和新型学习资源。前者在传统课堂上扮演着最基本、最朴实的教学角色，如教材、黑板等。后者则指在信息化时代背景下运用于新型课堂的现代信息技术及工具，如编程软件、平板电脑等。

三、儿童STEM课堂合作学习中资源应用的影响因素

学生是合作学习的主体，合作学习顺利展开的前提是學生具有学习兴趣和学习动机，兴趣和动机的强弱会影响学生学习的积极性和迫切性，从而影响学习效果。在儿童STEM课堂的合作学习中，资源使用者素养和资源性能会直接影响合作学习的效果，而教师的教学设计和激励机制，都要通过激发学生的学习兴趣、增强学生的学习动机而间接促进学生的合作学习。因此，形成如下图所示的儿童STEM课堂合作学习中资源应用的影响因素模型。

1.内部因素对资源应用的影响分析

（1）“教学设计”的影响。教学设计是指教师在教学前期对与学习资源相关内容的选择、修改、加工等，在此环节教师需要对课堂上可能出现的问题做出预设，找到解决办法。教师所设计的学习资源的质量会影响学生的学习兴趣，如果资源内容重复，或对学生来说毫无挑战性，就会让学生产生厌倦情绪。对于在STEM课堂合作学习过程中高频出现的一些工具性资源，教师通常会先向学生详细演示，再让学生自主应用。殊不知，这类资源作为解决问题的关键工具，有助于培养学生的动手能力和系统思维，而教师的演示则会剥夺学生独立思考和动手操作的机会。由于STEM课堂的任务要求比较复杂，而学生的思维又是发散的，所以教师应尽可能准备更多学习资源，满足学生从不同角度解决问题的需求。如果教师提供的资源有限，会限制学生的想象力，甚至会使每个小组都得到一样的“标准答案”，使学生失去独特性，使合作学习失去意义。

（2）“使用者素养”的影响。使用者素养是指使用主体在使用学习资源时所体现的基本素养。STEM课堂合作学习过程中有时会出现一些新型学习资源，这类资源的使用对问题解决起着关键性作用，如使用者的操作规范和熟练程度。无论是教师还是学生，其资源使用素养都会对合作学习的效果产生重要影响。不同类型的资源对使用者的素养有不同的要求，如知识性资源和引导性资源重视的是内容的质量，对操作层面的要求比较低，而材料性资源和工具性资源重视的是操作规范。

2.外部因素对资源应用的影响分析

（1）“资源性能”的影响。计算机、投影仪、iPad等硬件资源的性能状况会直接影响合作学习的效果。比如在明确目标环节，教师需要借助计算机播放课件，若计算机出现卡顿问题，则不利于学生对问题的理解；在汇报交流环节，学生有时会借助投影仪呈现自己小组的作品，若投影仪的分辨率存在问题，则会影响展示效果。

（2）“激励机制”的影响。在合作学习过程中，学生之间难免会产生矛盾和冲突，对此，有些学生能积极寻求方法解决矛盾，但也会有一些学生消极应对，不利于合作学习的推进。所以，STEM课堂需要具有良好的激励机制，以激发学生的学习动机和解决问题的动力。这样，学生才能积极寻求学习资源，协助小组解决问题、完成任务，提高合作学习能力。

四、儿童STEM课堂合作学习中资源的应用存在的问题

第一，根据不同的意图，资源的选取并不灵活。教师为了促进学生对问题的理解，往往会选择使用具体的图表等信息化数据进行解释，而学生为了纠正队员的错误，通常会选用iMovie等软件进行演示。可以看出，学习资源的选择建立在意图之上。然而，有时主体会搞错不同意图之间的主次，把大量时间浪费在对某一种资源的使用上。例如，为激发学生的学习热情，教师使用大量图片刺激学生的感官，却忽略图片本身所蕴含的内容和问题，这不利于合作学习的有效推进，也增加了学生的理解负担。

第二，教师对资源的演示面面俱到，使学生丧失独立思考的机会。由于STEM课堂涉及很多新型学习资源，教师为了加快课堂速度，通常会事先为学生进行资源使用的演示，然后由学生自主探究实践。然而，这会让学生失去探索学习的过程，使学生对学习资源的使用变成对教师行为的简单模仿，这种合作学习是不完整的。

第三，学习资源的不合理配置，不利于培养学生合作学习的能力。STEM课堂的合作学习是一种新型学习方式，学生对其中的环节和步骤并不了解，不知道应通过怎样的合作方式来解决问题。这时，教师往往会给学生提供多种多样的学习资源，希望学生通过多种方式达成目标。但是，学生面对众多学习资源时，容易陷入茫然状态，无法形成强烈的合作目标和方向感，很难实现对合作学习的价值认同。

五、提高儿童STEM课堂合作学习中资源应用效率的建议

1.结合STEM合作学习类型精心设计学习资源的内容

知识性资源和引导性资源更多地是为学生提供内容层面的帮助，而工具性资源和材料性资源主要是为学生提供操作层面的帮助。STEM课堂的合作学习最基本的目的是帮助学生理解并学会应用所学知识，且不同的教学主题对学生的认知有着不同的要求与期望，所以学习资源的设计应该紧密结合STEM课堂合作学习的主题。

方案设计型STEM课堂主要涉及引导性资源和知识性资源，由于设计方案对学生的思维能力有很高的要求，所以教师对学习资源的内容进行加工时，需要注意体现启发性，不能限制学生的想象，也要体现引导性，培养学生严谨规范的思维习惯。而实验探究型STEM课堂和工程制作型STEM课堂类似，最重要的是材料性资源和工具性资源。前者对资源的使用并不是让学生简单地通过实验来观察和记录现象，而是让学生透过现象去理解背后的本质和原理，后者对资源的使用能有效提高学生的动手操作能力。因此，这些资源的内容必须具有严密的科学性。

2.根据合作学习的阶段性目标灵活选取学习资源的类型

目前儿童STEM课堂合作学习中可用的学习资源有很多，但并不是每一次使用都能发挥很好的作用，因为资源并不是用得越多越好。简单重复、过量滥用会导致学生在合作学习过程中出现混乱、厌倦等排斥行为。学习资源的应用对合作学习的不同环节有不同的作用，为保证STEM课堂合作学习中资源的应用能有效促进学生的合作学习，教师需要根据合作学习不同环节所特有的阶段性目标确定学习资源的类型。

在明確目标环节，教师设计并提出问题，学生需要理解问题并确定小组的任务目标。教师对问题的描述与讲解可以更多地借助知识性资源，如图片、视频、数据图表等，这样不仅可以激发学生学习兴趣，还可以拓宽学生视野，发散学生思维。在组内分工环节，学生应该学会通过讨论来协商各自任务的分配，教师可以利用材料性资源引导学生结合小组目标进行分工，学生则能根据这些材料性资源使小组的目标更加清晰化。在探究实践环节，学生利用材料性资源或工具性资源将设想付诸实践，而教师可以起到辅导的作用，可以偶尔利用知识性资源启发学生思考、解决组内矛盾等。在汇报交流环节，学生需要借助工具性资源向全班同学展示小组作品，如投影仪、投屏软件等，资源设备必须确保运行状况良好。在评价反思环节，学生需要对小组合作学习的过程进行总结反思，教师则可以借助引导性资源如工作单、板书等，帮助学生从不同角度进行深入反思。

3.结合学生的学习需求确定学习资源的使用方式

教师和学生作为STEM课堂合作学习中资源应用的两大主体，他们对学习资源的使用都是为了达到一定的目的。由于每种资源都有其特定的功能特点和操作规范，因此面对不同的问题时需要根据实际情况选择最合适的使用方式，“一招吃遍天下”是不可行的。知识性资源通常是教师利用讲授的方式向学生传达知识和信息，这种方式比较省时，但效率不一定最高，因此教师可以让学生通过讨论方式自主挖掘资源所蕴含的信息，从而提高学生的表达能力和信息获取能力等。材料性资源的使用主体主要是学生，在搭建模型、绘制设计图等过程中学生对资源的使用方式主要是演示、讨论等。教师作为辅助者，并不是用不到材料性资源，而是运用引导等方式促进学生对模型的搭建和方案的设计。工具性资源对学生来说较为陌生，教师可以适当进行演示和讲授，但更多地还是要为学生的独立探究提供机会。

STEM课堂合作学习的主体是学生，教师则是引导者和辅助者。学生通过与成员之间的合作共同探索新型学习资源的使用，发现利用学习资源解决问题的过程中存在的奇妙之处，能够提高与他人合作过程中的沟通能力、解决矛盾的能力等。所以，教师应该多将资源的使用机会留给学生，增加学生讨论与合作的时间，让学生自主摸索学习资源的使用，体验发现问题的过程。

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Research on the Application of Resources in Childrens STEM Classroom Cooperative Learning

Zhang Fa

（Ministry of Education and Teaching， National Open University， Beijing 100039， China）

Abstract： Cooperative learning in STEM classroom is an effective way to solve practical and complex problems with different links， highly dependent on learning resources and multi-disciplinary knowledge. It can not only promote students understanding and comprehensive application of knowledge， but also strengthen the communication between students and improve students cooperative communication ability and practical innovation ability. Starting from the background of the application of STEM classroom cooperative learning， this paper expounds the low efficiency of the application of learning resources in the process of childrens STEM classroom cooperative learning， analyzes the influencing factors and specific problems of the application of resources in STEM classroom cooperative learning， and puts forward some targeted suggestions in order to promote the further development of childrens STEM education.

Key words： learningresources；STEM class； cooperativelearning；application；influencingfactors；proposal