设计STEAM课程 促进学生探究

◇常秀丽（辽宁：建昌县教师进修学校）

一、设计教师提供的教学路径与STEAM 概念模型

在过去的二十年里，美国呼吁对STEM 教育采用“新方法”。这些呼吁的核心是转变教学方法，教育者正在将课堂教学目标从我们需要知道的内容转向如何在探究过程中支持学习者。同时，教育工作者正将教学模式转变为学生可以协作参与探究、制造和创新技能的过程，如STEAM 教育。现有的STEAM 教育研究主要集中在STEAM 的概念化、STEAM 跨学科性质的理解、它可以吸引学生探究学习的方式，以及人文、技术与其他学科的融合。关于STEAM 教学对学生影响的研究较少。STEAM 代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）。STEAM 教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学于一体的综合教育。STEAM 教育支持学生以学科整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养学生解决问题的创新能力。STEAM 教育具备新的核心特征：跨学科、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性。很少有研究考察教师在设计和实施STEAM 课程中所起的作用。然而，课程改革最终由教师实施，如果教师缺乏实施改革的知识、信心和支持，那么改革就很难发生。本研究的目的是了解小学教师如何设计和实施STAEM 教学实践，以此支持STEAM 课程。

（一）教学实践的设计和实施

人们普遍认为，当教师被排除在设计过程之外时，课程不能得到有效实施或根本没有实施。但是，设计课程需要特定的专业知识，需要参与设计过程和开发课程所需的知识和技能。教师需要的知识是多方面的，涉及课程设计专业知识、学科知识、教学内容知识和课程一致性专业知识，具有创意生成技能、材料选择技能、系统课程设计技能和实施管理技能等。研究人员发现，在摆脱过去课程开发方式的过程中，对教师的支持至关重要。他们呼吁跟踪教学实践的设计和实施，对改革进行更多研究。

（二）学科整合与课堂环境

STEAM 概念模型，第一维度是学科整合,是教师通过基于问题的单元连接多个学科或内容领域的方式。这个维度的属性可以定义为多个内容领域相互关联的思想。第二个维度是课堂环境，考察教师构建课堂环境来促进解决问题。这个维度包括基于问题的方法、真实的任务、解决问题的多种方法、学生选择、技术集成和教师引导。第三个维度是解决问题的能力，涉及教师通过各种教学活动支持学生认知、互动和创新技能发展的方式。该概念模型让教师定期为学生提供机会，让他们在不同的环境中练习这些技能，同时鼓励学生探索多种途径来解决问题，这提供了激发创新技能的有利条件。该模型帮助教师设计解决问题的任务和课堂环境，指导需要同伴支持和协作的学生学习。提供了STEAM 场景以及课堂环境、学科整合和问题解决技能的学习环境。

二、教师如何设计和实施STEAM学习环境

为了了解教师如何设计和实施这一新课程，我们使用基于STEAM 观察量规的方案进行了一项定性研究，并回答以下研究问题：教师如何设计和实施STEAM 学习环境？教师在计划期间，在其年级范围内的教学团队中工作，同时制订STEAM 单元计划。教学团队由每个年级4～5 名教师组成。所有年级的团队一起设计了这些单元。数据来源是单元计划、反思、课堂观察和实地记录。

（一）新课程的设计和实施过程

在秋季和春季学期，他们设计一个基于问题的单元很有优势。科学教学团队能够设计一个单元，基于一个问题为学生提供探究机会（如何在春季做出健康的选择，以及如何在秋季帮助受伤的动物）。本质上，设计的课程包括以问题为基础的、真正设计的任务，结合了学生的选择和多个学科。在他们实施这些单元时，我们观察到，从教师教学向引导学习的转变是课堂上推广STEAM 的最大障碍。春季单元以教师主导的在大自然中漫步开始，鼓励学生提问，并提供一个促进探究的平台。尽管如此，在他们的学生教室里设计和实施的STEAM 课程，主要侧重于与解决问题无关的数学和制作技能。

一年级秋季和春季单元计划都包含学生需要解决的相关问题。秋季，学生研究一个与“树叶变黄了”有关的话题：春天树叶是绿色的，到了秋天，树叶为什么会变黄？教师还制作了一本好看的书签，引导学生学习为什么“树叶变黄”，让学生到校园里去亲自观察其他的树叶是怎样变黄的。秋季和春季都有学科整合。

三年级设计的课程包括一个单元，其中包括以学生为主导的探究、参与多学科、地图创作的选择以及通过使用Adobe Spark 的创新技能。秋季单元范围更广，这个广泛的问题导致学生对这些任务如何与生活联系起来感到困惑。春季期间，围绕极端天气的问题场景，给在调查中探究、学科整合和高水平的学生直接提供了学习的机会。重点是观察、探究等创新技能，由教师指导活动。例如，三年级第四单元“地球上的水资源”，通过大量的图片、视频播放，引发学生思维、激发探究欲望。教师利用白板的注解、编辑功能，实现对难点的突破。

学生参与了与他们探究相关的各种调查，尝试以不同方式解决问题、进行探究。然而，在春季，对一个解决当地水质问题的探究，学生的兴趣不大，在实施过程中产生了挑战。在春季观察和观察后的汇报中，我们注意到，教师很难创建与问题相关的真实任务。五年级能够将Google Docs 整合为头脑风暴工具，教师注意到这支持了学生的探究。学生能够在线集思广益，并根据感兴趣的领域（食物、空间、实用程序等）进行分组。五年级能够在秋季真正实现学科整合，但是，在春季设计的课程不允许学科整合。虽然该主题可以包含学科整合，但这在实施中并不存在。这表明了问题场景设计和支持学生感兴趣的真实学习的教学方法的重要性。

（二）真实的评估为学生选择提供机会

教师设计单元使STEAM 具有相关性的方式因所教的学生而异。为了更好地支持教师，未来的发展目标是我们与教师一起考虑如何引入STEAM 问题。对于STEAM 教育，在规划过程的设计阶段，有必要为教师提供建模和支持，以帮助学生理解相关性。这可能包括调查学生、评估对社区问题反应的全班讨论。确定问题情境是否与学生的生活相关，可以确保教师发现有趣、相关，甚至更具体的问题，从而让学生看到与情境相关的任务、问题的真实性。在整个研究过程中，我们注意到，如果教师计划让学生参与创新技能并融入多个学科，那么他们就会更容易真实评估学生的能力。创新技能的使用促进了学科整合（涉及工程、科学、数学和人文），模拟了试图解决这类问题时实际发生的情况。真实的评估与要解决问题一致的方式设计时，通常会通过选择激发学生的兴趣，因为有多种方法可以解决问题。

三、结语

这项研究证明了教师使用基于问题的单元促进学生探究的方式设计STEAM 课程的重要性。数据表明，这对于制定学科整合、教师引导和真实任务至关重要。然而，有时设计和制定的课程之间不匹配。这种不匹配表明需要支持教师针对他们课程的特定策略，以解决学科整合、教师引导和真实任务。此外，虽然该数据仅代表一所学校，但显然需要针对年级水平的实施模型。对小学课堂的支持是广泛而多样的，应该反映这些课堂所代表的独特性和发展阶段。

STEAM 教育在美国的迅速发展，引起了各国对STEAM 教育的重视，我国在STEAM 教育方面的重视程度也在逐渐加强。STEAM 教育强调跨学科的整合教育，小学科学课与此理念的契合度非常高，所以二者之间的相互融合成为国内学者探索小学科学课的趋势。这必定会对学生的问题解决思维、工程设计思维、创新能力等产生重要影响。