协同理论视域下中小学STEAM课程体系的建构及实施

摘 要 STEAM课程作为一种融合科学（S）、技术（T）、工程（E）、艺术（A）和数学（M）多学科领域的跨学科教育活动，是近年来发展迅速且被西方国家普遍认可的创新型课程改革模式。在教育强国建设及基础教育高质量发展的时代背景下，探索中小学STEAM教育显得尤其重要。从中小学STEAM课程体系建构及实施两个方面出发，深入分析协同理论在STEAM教育中的适用性，进一步明晰STEAM课程的基本性质、核心理念，探索STEAM课程体系建构框架及在协同理论指导下的课程实施方略，旨在用STEAM课程理念打破学科壁垒，推进教育变革，将不同学科进行整合，以探索真实世界的问题及潜在解决方案。

关 键 词 协同理论；STEAM课程；教育高质量发展

引用格式 曾亚琼，贾伟.协同理论视域下中小学STEAM课程体系的建构及实施[J].教学与管理，2024（30）：75-80.

新时代教育高质量发展的趋势迫切要求加强STEAM教育。美国格雷特·亚克门教授及其团队在STEM教育的基础上提出STEAM教育（科学、技术、工程、艺术和数学），构建了STEAM教育框架，设计了STEAM教学过程卡，并开展STEAM教育的培训认证。STEAM教育以跨学科的理念将不同类科目整合，为现代社会的发展提供优秀的人力资源支持[1] 。由于STEAM教育符合我国对实践型、创新型人才培养的紧迫需要，2015年教育部在《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）》中提出，“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”，展开了对STEAM教育及其课程实践的本土化探索[2] 。2016年6月教育部印发的《教育信息化“十三五”规划》中明确指出：要推进信息技术在教学中的应用，有条件的地区应该努力探索信息技术在“众创空间”、STEAM教育、创客教育等新型教育模式中的应用[3] 。2017年，中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发的《关于深化教育体制机制改革的意见》强调要“注重培养支撑终身发展、适应时代要求的关键能力”。2023年，教育部等十八部门发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，健全课程教材体系，完善科学教育标准。适应科技发展和产业变革需要，加强中小学科学及相关学科（物理、化学、生物、地理、信息科技/信息技术、通用技术等）课程标准及教材修订完善工作，凸显学生核心素养培养，强化年级学段有机衔接，统筹规划科学教育与工程教育，体现实践性、综合性[4] 。2023年11月，在法国巴黎举行的联合国教科文组织第42届大会通过决议，在我国上海设立“教科文组织国际STEM教育研究所”，这是教科文组织的一类中心首次落户我国，其重要意义不言而喻[5] ，也势必在我国创新教育领域掀起研究实践的热潮。

在教育强国建设及基础教育高质量发展的时代背景下，为培养勇担民族复兴大任的时代新人，深入探索中小学STEAM教育显得尤为重要。中小学STEAM课程作为一种融合科学、技术、工程、艺术和数学的跨学科教育活动，是近年来发展迅速的一种新型的课程改革模式。STEAM教育以STEAM课程体系的建构与实施为核心，以“多学科协同育人”为策略，由多学科教师协同并进，在课程设计、开发、实施、评价的各个阶段，寓教于乐的将多个学科的项目与活动相结合，既立足学科、基于学科，又打破学科、统整学科，kXWKmpqB5SE6S9Qa/mJBcQ==发挥多学科育人功能，促进儿童的全面发展与整体建构[6] 。STEAM教育是被世界公认的信息时代培育创新型人才的重要举措[7] 。STEAM课程旨在打破学科壁垒，体现综合运用各学科知识共同解决真实问题的跨学科学习思维、高阶思维和创新思维的教育理念，适应了我国人才培养的新需求，有助于消除学生孤立地看待各门学科知识的现象，形成完整的世界观；有助于学生探寻各门学科知识之间的内在联系，以发现新的知识；有助于培养学生广阔的认知视野，提升学生的知识整合能力，为培养具有创新意识和创新能力的创新型人才打下坚实的基础[8] 。

虽然STEAM课程研究近年来成果颇丰，也得到了广大学者的普遍认可，但普遍缺乏面向全体学生的基础性STEAM课程体系架构，学校现有的STEAM课程较多呈现出零散的各自为政状态，许多STEAM课程开发缺乏层次性和系统性，而国外引进的STEAM课程也存在不能进行本土化有效实施等问题。因此，本文将基于协同理论的观点，从STEAM课程的内涵特征、课程构建原则、课程实施方法和实施路径进行探析。

一、协同理论的内涵及其理论适用性

STEAM教育强调跨学科整合，注重学生创新能力的培养，而协同理论的核心思想是系统各要素之间的相互协作产生整体效应，实现整体目标。因此，协同理论可以为STEAM教育提供理论支持和实践指导。

1.协同理论的基本内涵

协同理论由西德斯图加特大学的赫尔曼·哈肯教授提出，是20世纪70年代以来在多学科研究基础上逐渐形成和发展起来的[9] 。协同理论是透析事物自组织规律的行为科学，它从演变的角度来探究人类社会系统和外界信息、物质之间的相互联系[10] 。协同理论强调系统的各个要素和子系统之间整体上能够呈现出一个有序化的结构，事物自主协同、自发生成不同类型的有序结构。协同理论的基本内涵体现在以下三个方面。

（1）协同理论的伺服原理

伺服原理的核心思想是将系统的控制任务分解为多个子任务，每个伺服机构负责完成其中的一部分。这种分散式的控制结构使得系统具有更高的可靠性和可扩展性。通过子任务系统的协同工作，各个伺服机构共同完成对系统的控制，实现更精确、更稳定的控制效果。在协同实践过程中，成员之间的相互作用和反馈可以产生一种伺服机制，从而实现任务的协同完成[11] 。这种伺服机制类似于控制系统中的反馈控制，能够及时调整和纠正协同过程中的误差和偏差，从而使得任务完成更加准确和高效。在教育领域中，协同理论伺服原理可以应用于分层行政协同模式、分层教学协同模式、合作学习模式、虚拟仿真实验教学模式等等，通过这些应用可以有效地提高教学效果，培养学生的协作精神和创新能力。

（2）协同理论的协同效应

协同效应是组织或集体中的成员通过合作或协作而产生的一种正向的互动关系，使得整体效果超过单个成员所能达到的效果。协同效应可分外部和内部两种情况。外部协同是一个集群由于相互协作、共享特定资源，将比作为一个单独运作的个体取得更高的能力。内部协同则是不同环节、不同阶段、不同方面共同利用同一资源而产生的整体效应。协同效应的实现与成员之间的互动关系密切相关，需要通过信息共享、资源互补、经验交流等方式进行合作。在教育生态系统中，各个子系统之间内在联系构成协同效应，整个系统整体产生的效应大于子系统独立运行累计总和。在一个区域开放的教育大系统内，不仅存在各个子系统独立学校的独立运动，同时也存在子系统各学校之间的关联运动，在一定条件下，关联运动作用会逐渐凸显，进而产生协同效应[12] 。

（3）协同理论的自组织原理

自组织原理是协同理论的重要支撑，它揭示了复杂系统内在的演化进程。自组织原理认为，在一定的外部能量流、信息流和物质流输入的条件下，系统会通过大量子系统之间的协同作用，形成新的有序结构[13] ，这种协同作用是系统有序结构形成的内驱力。自组织的提出是相对于他组织而言，从意义上理解，自组织指向于组织自我规则的自主产生与发展，其内部的结构是有序且自主形成，指向子系统从无序到有序的变化，且各个子系统相互影响[14] 。在一个自组织系统中，正负反馈两种形式形成对个体内部的互动循环，也使得个体间与组织结构的关系趋于稳定和自适应。协同理论的自组织原理能够用来解释系统中行为和组织结构发生互动与交换现象，使得发生过程更加明晰化。

2.协同理论与STEAM教育的契合性

（1）协同理论与STEAM教育理念具有高度的稳合性

协同理论主要研究远离平衡态的开放系统在与外界有物质或能量交换的情况下，如何通过内部协同作用，自发地出现时间、空间和功能上的有序结构。协同理论认为，不同系统之间存在着相互影响和相互作用的关系，通过协同作用可以实现系统整体优化和各子系统间的协同放大效应[15] 。STEAM理念注重实践性和问题解决，强调知识跨界、场景多元、问题生成、批判建构和创新驱动等方面。协同理论和STEAM理念都注重不同学科领域间的交叉融合和协同作用，也都强调系统的整体优化和各子系统间的协同效应。同时，协同理论的观点和STEAM教育的理念高度稳合，协同理论强调学习者在与他人协作中学习知识和技能的重要性，认为学习者可以通过与他人互动，例如深度的对话、分享观点、讨论实践和想法、分析问题和模式，来改善彼此的思维方式，从而掌握知识和技巧，这对有效实施STEAM教育具有启发价值。

（2）协同理论对STEAM教育具有广泛的适宜性

协同理论认为协同现象普遍存在于各类系统之中，这些系统并非是相似或者相同的，而是由完全不同性质的不同类别的子系统构成。中小学STEAM课程体系不仅包括宏观层面的区域整体建构，而且需要将微观层面的学校课程建设纳入课程体系之中，具有高度的复杂性、层次性特点，协同理论对此具有适宜性。复杂性主要体现在：STEAM课程体系建设需要不同主体的参与，既包括学校场域中的教师、学生等，还包括教育生态系统中的教研员、社会人士及家长等，但是不同主体对于课程建设的理解不同；课程体系具有多层次结构，不同层次结构所代表的目标指向有所差别。当然，课程体系建构中各要素之间相互联系、相互影响、相互作用，能够在自身要素基础上形成与环境之间的良性互动，从而发生对于区域环境变化的适应与完善，促进课程体系建构的科学性和动态性。

（3）协同理论对STEAM教育具有重要的支持性

协同理论作为一种以建立多方关系为主要特点的理论，对STEAM教育有重要支撑性。该理论不仅能够帮助学生从多角度思考问题，zWrkmMGor1JA8B89eGs2expEuBLhXEa4z1+ixyAPujA=还能够发展学生的创新能力，培养他们在学习中生成更好的思维模式，可以有效地提升学生的学习效率。在STEAM教育中，协同理论还可以帮助学生更好地理解和运用科学和技术，提高他们的创新能力和团队协作能力。教师可以利用协同理论组建一个组织庞大、分工明确的学习小组，以激发学生的创新能力和技术运用能力，通过建构小组成员间的合作互动机制来推动多学科学习目标的达成。此外，教师也可以利用协同理论的协同效应，促进师生之间、生生之间、人机之间的协作互助，指导学生提高团队的协作攻关能力，进而促进创造性学习目标的达成。

二、中小学STEAM课程体系框架的建构

建构中小学STEAM课程体系是实施STEAM教育的关键，不仅需要理清STEAM的课程性质、课程理念等核心议题；还要确保STEAM课程体系内部逻辑的一致性，实现与相关学科的整合性与协同性，充分体现课程的层次性和阶梯性，直指学生创新意识、创新能力和问题解决能力的培养提升。

根据协同理论与区域中小学STEAM课程体系建构的契合分析，提出了如图1所示的框架，将协同建构的过程分为“形成”“实现”和“结果”三个阶段，三个阶段相互联系、相互影响、相互作用，各自发挥功能模块作用，通过在协同理论的“化学”反应下，形成整体的协同效应。

1.中小学STEAM课程的基本性质

STEAM课程是科学类、技术类、工程类、艺术类和数学学科的后置课程，具有明显的体验性和情境性、综合性和动态性、实证性和回归性的特征。STEAM课程要求学生能够通过研究模式让他们的学习更加逻辑化和具有实践性，从而体现出STEAM课程系统性的特点。同时STEAM课程内容要求培养学生良好的科学素养，又要有熟练的技能实践，从而提高学生在这些学科领域中的学习能力，使学生能够在实践自己所学知识的同时，更加全面地掌握科学理论。中小学STEAM课程体系建构也以协同理论为基底，形成对体系建构的作用力，促进体系的完成与实现。

2.中小学STEAM课程建构的基本理念

（1）以课程建设为平台的课程整合理念

课程整合是在课程分科教学遭遇困境之时所需要探索改革的重点。它是指改变现有的课程内容和结构，对课程结构、内容、资源、实施等各个方面进行的统整变革。以学科整合方式改造课程，能够更进一步拓展课程整合的空间和场域维度，使得课程理论者与课程实践者之间形成互通有无的系统梳理。课程整合要求在课程与教学中不再关注某个特定学科或学科界限，而是跨越学科界限，形成对知识体系的综合应用[16] 。

（2）以项目建构为通道的探究学习理念

项目式学习方法与STEAM教育开展具有紧密联系，原因在于项目式学习能够为STEAM课程教学的有效推进提供具体且明确的问题解决方案。项目式学习作为一种培养学生核心素养的有效方式[17] ，是一种在STEAM课堂中流行的教学方法，具有问题性、合作性、探究性、真实性以及评价的过程性和结果性五个特征[18] 。项目式学习让学生以项目为核心开展真实学习任务，着重要求在综合各类学科知识以及合作学习的条件下，设计并实施一连串的探究活动，并将探究成果进行表达和交流。

（3）以多元协同为框架的教育生态理念

中小学STEAM课程体系的建构，无论是从过程还是从结果上而言，都体现出体系建构的整体性和系统性。以教育生态学的理念为课程体系建构的指导，就是将课程体系建构涉及的相关要素置于彼此联系中，以及与维持并受它们影响的更广泛的社会之间的联系中来加以审视。这个联系中不仅包括一般意义上的教育教学环境构造，也包括教育系统内个体的生理和心理等内在的环境因素。

3.中小学STEAM课程体系框架建构流程

（1）三层进阶的课程设计思路

中小学STEAM课程体系设置要充分体现针对不同群体的适宜性，体现区分度，因此课程建构既要考虑学生的年龄特征和知识储备，又要考虑面向全体学生，还要照顾学生的个性发展。小学低段学生以体验性课程为主，小学中高段学生以实践性课程为主，初高中学习则以知识运用的验证性和创新性课程为主。基于此，中小学STEAM课程设计包含了三个层次：一是面向全体、易于开展的基础普及课程，二是针对兴趣、链接比赛的个性提高课程，三是凸显创新、培养人才的志趣养育课程。

（2）立足本土的课程标准设置

STEAM课程的衡量标准包含学科关联度、跨学科性、可操作性、系统性、科学技术赋能、优秀传统文化。虽然STEAM教育的方式是全球性的，但我国教育者有义务让学生通过STEAM学习来解决自己的问题，了解祖国璀璨的传统文化，增强国家认同和民族自信，这也是STEAM本土化的根本所在。因此，STEAM课程标准设置以其课程性质定位为依据，通过链接现实生活的真实问题，以项目式学习为主要形式，积极调动创新思维和高阶思维，开展深度学习和实践创新活动，培养学生创新思维能力、创造能力、团队协作能力和运用知识解决实际问题的能力，丰富学生的实践体验、价值体验、合作体验和情绪情感体验，提高学生的核心素养。

（3）三维共育的课程体系架构

新阶段的STEAM课程体系应包括以下三个方面（如图2）：一是面向全体的基础普及课程，其项目与《义务教育小学科学课程标准k4Nkm4wa7POLRqtC2qMobkbWO4tA5Xjp11f5h8y1Fas=（2017年版）》进行对标，将课程设置为六个相对独立的单元项目。从物质科学领域、生命科学领域、技术与工程领域、艺术与传统文化等设置STEAM课程。二是针对个性提高的拓展课程，面向科技创新项目开设，让学生在探索中去发现，在实践中解决问题。三是指向志趣养育的特色课程，有条件的学校针对国际国内比赛项目开设有助于基础教育拔尖创新人才培育的课程。

（4）主题资源的课程内容建构

根据STEAM教育理念，其内容要充分整合现有国家课程，对标学科核心素养内涵，构建STEAM课程资源中心，因地制宜重构、研发针对分科课程的本土化STEAM课程资源。为了充分体现STEAM课程的真实性、趣味性、体验性和融合性，从小学到中学STEAM课程内容设置了11个板块（如图3）。其中小学设计了五个主题内容：保护好奇心的探索发现主题，体现动手操作能力的能工巧匠主题，体现发明创新的机械世界主题，体现数字信息素养的信息时代主题，体现绿色生活的节能环保主题；中学设计了六个主题的内容：体现智能制造工匠精神的能工巧匠主题，体现低碳生活的智慧环保主题，体现传染病日常防护的疫情防控主题，体现技术运用的智能编程主题，体现AI人工智能的万能机器人主题，体现创新实践的放飞梦想主题。

三、中小学STEAM课程实施方略

中小学STEAM课程的有效实施是教育生态的系统性工程，需要政府、教育行政部门、学校、教研科研机构、平台空间和教师培训等形成合力，以此实现多元主体、多维路径、多重资源及多种平台的系统性协同，达成STEAM课程实施效益最大化。

1.行政、学校、教研科研协同，保障STEAM课程的实施

首先，行政支持是STEAM课程有效实施的关键。从政府行政层面、教育行政层面、学校行政层面等不同层级为STEAM课程实施提供政策支持和资金投入，以确保STEAM课程所需的资源和设施得到充分保障，并对课程实施进行顶层设计、整体规划，形成自上而下的区域STEAM课程实施意见，打通STEAM课程实施的政策通道。其次，学校落地执行是STEAM课程实施的重要环节。学校从整体出发推进STEAM课程在学校的落地，需要学校为STEAM教育提供必要的场地、设备和人员支持，必要时学校还需与校外机构和企业合作，争取更多的资源支持。最后，区域教研科研协同与学校形成联动是STEAM课程实施的重要抓手。构建区校联动、校校联动教研科研格局，有利于形成STEAM教育区域协同自组织效应，促使教研人员和教师不断开发STEAM课程，不断优化课程内容和教学方式，提高教师的专业素养和教学能力。

2.任务、示范、考评激励协同，促进STEAM课程的实施

首先，任务驱动是促进STEAM课程实施的重要引擎。要完善教科书跨学科内容学科来源的分布，调整跨学科内容的融合模式，强化教师的STEAM教育理念，提升学生的跨学科素养[19] 。在教学中，教师以真实的问题或项目为基础，为学生设计具有实际意义和挑战性的任务，激发学生好奇心，让学生通过自主学习、合作学习和探究学习等方式，运用科学、技术、工程、艺术和数学等多学科领域知识解决问题。其次，示范引领是促进STEAM课程实施的重要助力。示范引领包括教学情景设置的示范、问题解决方案设计的示范、教学方式的示范、学生作品或成果评价的示范，让STEAM教师通过示范获得专业成长，让学生在学习中能深刻体验到参与感、价值感和成就感。最后，考评激励是促进STEAM课程实施的重要抓手。在把握STEAM教育理念的基础上，应明确STEAM教育评价的要求包括凸显真实性评价、突出创新型成果、侧重过程的评价[20] 。结合我国STEAM教育的实际情况，在STEAM课程实施中，建立科学的考评体系，创设良好的“全纳型”学习氛围，组建合适的学习小组和团队，为每一个学生个体提供适宜的挑战机会，激活学生的兴趣和博弈热情，给予学生肯定和鼓励，可以有效提高他们的团队协作能力和竞争意识，促使学生迸发出创新思维、高阶思维和解决问题的能力，同时也可以让他们在挑战中获得成就感和自信心，减轻学生的学习压力和焦虑情绪[21] ，提高学生个体及团队整体的学习效果。

3.平台、空间、队伍培训协同，助推STEAM课程的实施

首先，利用技术平台为STEAM教育实施提供工具和资源，是构建STEAM教育教学设计共同体和数字化的多元实施体系的重要着力点。在STEAM课程实施中，可以建立在线学习平台，提供丰富的STEAM教育资源和工具，如3D打印、编程软件、科学实验器材等，以便教师和学生使用。同时，通过在线平台教师可以分享教学经验、学生可以展示自己的作品和成果，从而形成一个良好的学习社区。其次，打造专门教育空间为STEAM课程实施提供适宜的场域。STEAM教育空间应该具备各种功能区，如科学实验区、工程技术区、艺术创作区、数学思维区等，并根据学生的年龄和兴趣进行差异化设计。同时，这个空间应该是一个开放和互动的地方，鼓励学生在空间内进行探究、合作和创造。最后，建设优秀的教师队伍为STEAM课程的实施提供保障。教师队伍的专业能力直接影响STEAM教育的质量，需要对教师进行STEAM教育理念和教学方式方法的培训，让STEAM教师遵循创新教育理念熟练掌握各种现代教育技术如数字设备、软件应用等，提升教师学科整合能力和跨学科教学的能力。

4.培训、项目、竞赛协同，引领STEAM课程的实施

首先，培训为STEAM课程实施扫清障碍。STEAM课程的实施需要提供系统化的STEAM培训，让教师深刻理解STEAM教育的本质内涵、教学目标、教学内容、应用前景，培训内容应涵盖科学、技术、工程、艺术和数学等多个领域，帮助教师打破学科界限，建立跨学科的知识体系，形成跨学科融合的教学模式。其次，项目为STEAM课程实施提供支持。STEAM课程的实施，需要设计具有实际意义的与真实生活关联度高的STEAM项目，学校可以与企业或社会组织合作，为学生提供实践机会和资源支持，引导学生运用多学科领域知识，充分发挥创新思维和团队合作精神，协同解决实际问题。最后，竞赛为STEAM课程实施提供赛道。组织学生参加国际、国内、校内的STEAM科创类竞赛，可以有效激发学生的创造力和竞争力，同时培养学生对STEAM课程的兴趣。竞赛可以涉及多个领域，如科学实验、技术创新、艺术设计和工程制造等。通过竞赛，学生可以展示自己的成果和才能，同时也可以与其他学生交流学习。通过培训、项目和竞赛的协同，可以更有效地引领STEAM课程的实施。学校应积极探索和实践，为学生提供更好的STEAM教育生态环境。

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[作者：曾亚琼（1968-），女，重庆人，重庆市渝北区教师进修学院，正高级教师，博士；贾伟（1988-），男，河南商丘人，重庆市教育科学研究院，助理研究员，北京师范大学教育学部，博士生。]

【责任编辑 郭振玲】