建構主義視域下的STEAM教育探析

摘要：在“互聯網+”和“雙創”背景下，STEAM教育依托物聯網、云計算等新一代信息技術在教育領域興起。STEAM教育推進跨學科知識融合，強調在幫助學生融會貫通科學、技術、工程、藝術、數學等知識的基礎上，培養學生的興趣驅動力、動手實踐的能力和創新思維。

關鍵詞：建構主義；學習理論；STEAM教育

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）13/14-0084-04

近兩年，STEAM教育、創客教育已成為教育領域熱烈討論的話題。STEAM教育不同于創客教育，它強調在幫助學生融會貫通科學、技術、工程、藝術、數學等知識的基礎上，培養學生的興趣驅動力、動手實踐的能力和創新思維，因此，跨學科知識融合的STEAM教育是創客教育的基礎。

筆者通過對國內針對STEAM教育的大量研究文獻調研發現，STEAM教育的許多核心特征和課程整合模式與建構主義學習理論存在諸多相似性，可以說，STEAM教育建立在建構主義學習理論之上，可以看作是這種學習理論的教學實踐。本文正是基于這一思想，探尋STEAM教育與建構主義的聯系，以建構主義學習理論的視角解讀與闡釋STEAM教育的核心特征和STEAM課程的整合模式，并從建構主義的角度出發，為STEAM教育發展中可能存在的問題嘗試給出建議。

STEAM教育并不是科學、技術、工程、藝術和數學教育的簡單疊加，而是將五種學科知識融會貫通、有機整合，使其在人們分析和解決問題的過程中相輔相成。在STEAM教育中，科學支持人們認識世界的規律；工程與技術支持人們根據社會需求改造世界；藝術幫助人們以美好的形式豐富世界；數學則為人們發展與應用科學、工程、藝術和技術提供思維方法和分析工具。[1]

● 用建構主義學習理論闡釋STEAM的核心特征

STEAM教育具有以下幾種核心特征：跨學科性、趣味性、情境性、協作性、藝術性。[2]下面，筆者用建構主義學習理論對其進行闡釋。

1.跨學科性

建構主義打破傳統認知主義的觀點，認為學習的結果是學習者已有知識與外界新知識經過“同化”和“順應”的新產品，最終形成非結構性的、網狀的知識體系。布洛非的研究指出，“在教與學的活動中，不必要組成嚴格的直線型層次，因為知識是由圍繞著關鍵概念的網絡結構組成的，它包括事實、概念、概括化以及有關的價值、意向、過程知識、條件知識等”。[3]即知識結構是從金字塔形向蜘蛛網形轉變。已形成的網絡也不是固定不變的，當新的“網點”加入時，既成的網絡就會被打破，更為復雜的網絡被重新構建。因此，知識應是無限開放的。

按照建構主義這一知識觀，知識不應過細地進行分門別類，各學科不僅應獨立形成完備的知識體系，還應認識到知識是一個“大家族”，族中的每一位成員都有關聯，可以由此及彼，由彼及此。全面發展的人應既具有自然科學知識，又具有人文社科知識，既具有工程技術知識，又有藝術美學知識，所以應改變課程結構那種過于強調學科本位、缺乏整合的現狀，設置綜合課程。而STEAM教育很好地實踐了建構主義知識觀的這一內涵。STEAM教育的核心特征就是學科融合，打破學科知識之間的“壁壘”，不再將重點放在某個特定學科或者過于關注學科界限，而是將重心放在特定問題、特定項目上，強調利用科學、技術、工程、藝術、數學等學科相互關聯的知識解決問題，實現學科界限的跨越，從多學科知識綜合應用的角度提高學生解決實際問題的能力。例如，在中小學，教師可以圍繞“水”這一話題設置STEAM課程，將語文中關于“水”的課文、思想品德中關于“節約用水”的美德、化學中關于“水”的一系列化學反應、地理中關于“水循環”的知識、物理中關于“求水的流速”的各種問題融入課程中，實現學科知識之間的跨界與融合，這對培養學生的發散思維、創新意識都是十分有益的。

2.趣味性

建構主義打破傳統教學中以教為主的教學方式、替代性的教學策略，強調以學生為主體，何克抗教授曾把建構主義的教學模式概括為“以學生為中心，在整個教學過程中，教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協作、會話等學習環境要素充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神，最終達到使學生有效地實現對當前所學知識的意義建構的目的”。因此，學習的主體是學生，激發學生的學習興趣，幫助學生形成良好的學習動機是實施教學的前提。建構主義提出一種“拋錨式教學”的教學模式，即要求教師的教學要建立在有感染力的真實事件或真實問題的基礎上，采用創設情境來激發學生的學習興趣和主動探索精神，使他們始終處于主動探索、主動思考、主動建構意義的認知主體位置。這為STEAM課程提供了指導性的建議。STEAM教育主要是以基于項目的學習、基于問題的學習為主[4]，在實施過程中把多學科知識融于有趣、富有挑戰性、與學生生活相關的問題中，問題和活動的設計要能激發學習者內在的學習動機，問題的解決能使學生有成就感，課程設置需要有趣味性。因此，STEAM教育在中小學要落實兩個方面：一個方面是要考慮如何培養學生的創新意識和創新精神，另一個方面是要考慮如何讓學習變成一件有意思的事情。

3.情境性

建構主義認為，生活中普遍存在的是大量非良構的知識，可以說，在所有的領域，只要將知識運用到具體情境中去，就都有大量結構不良的特征，我們不可能將已有知識簡單提取去解決實際問題，只能根據具體情境，以原有知識為基礎，建構用于指導問題解決的圖式。斯皮羅等人認為學習分為初級學習和高級學習兩種，高級學習要求學生把握概念的復雜性，并廣泛而靈活地運用到具體情境中。[5]因此，知識需要在具體問題中針對具體情境進行再創造，學生只有在不同的問題情境中靈活運用所學知識，才能進行有效的“意義建構”。而STEAM教育也很好地體現了這一原則。STEAM教育具有情境性特征，它不是教授學生孤立、抽象的學科知識，而是強調把知識還原于豐富的生活，結合生活中有趣、具有挑戰性的問題，通過學生的問題解決完成教學。需要注意的是，STEAM課程的情境應與現實情境相類似，以解決學習者在現實生活中遇到的問題為目標，學習內容要選擇真實性任務，不能對其做過于簡單化、理想化的處理，使其遠離現實的問題情境。此外，情境下的學習任務應是復雜的，反對兩者必居其一和二者擇一的環境。學習是基于情境的，是發生在社會環境中的一種活動，這也是建構主義為STEAM教育帶來的啟發。

4.協作性

建構主義非常看重在學習過程中，小組的協作學習和討論交流，“協作”和“會話”是建構主義的重要屬性。如下頁圖所示，協作會話發生在學習過程的始終，協作對學習資料的搜集與分析、假設的提出、學習成果的評價直至意義的最終建構均有重要作用。學習小組成員之間必須通過會話商討如何完成規定的學習任務。此外，協作學習過程也是會話的過程，每個學習者的思維成果為整個學習群體所共享，從而達到有意義的建構。

馬諾新技術高中是美國一所推行STEAM教育的學校，該校所有的課程都被拆分為一個個的學習項目，在每個項目結束時，學生團隊要在一個座談小組里報告自己的成果，每個學生每年都要做50～65次公開演講，到畢業時，他們將會有200次機會登臺演講，報告自己的研究成果。而反觀我國，大多數教師實施STEAM教育僅限于機器人課程中。如果把STEAM教育比作蚌殼，那么其中珍貴的珍珠應是通過協作解決復雜問題的能力、批判性思維能力以及流暢的表達能力，這些也是21世紀需要掌握的重要技能。

5.藝術性

建構主義學習理論的教學模式中，有一個“社會文化模式”，該模式要求把科學史、科學哲學和科學社會學的有關內容引入中小學科學教育，以期促進學生對科學本質的理解，培養他們的科學精神和創造力。這一模式不是將大量的學科知識內容簡單相加，而是從社會、歷史、哲學等角度對自然科學內容進行重新編排。例如，在中學物理課程中，學生不僅可以學習到物理學課程中的概念、命題、公式、定理等，還可以學習到科學史、科學哲學等方面的內容，從而認識到科學的本質。

按照這一原則，將藝術“A”加入科學、數學、工程、技術的理工學科中也就不足為奇了。藝術“A”包含較廣泛的人文藝術科目，涵蓋社會研究（social studies）、語言（language）、形體（physical）、音樂（musical）、美學（fine）和表演（performing）等。美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授曾表示：“藝術加入科學、技術、工程、數學教育中，是對這四類課程的良好補充，能幫助學生優化不同學科知識的理解與應用。學生運用溝通和語言的藝術能更好地實現知識共享；通過美術，學生能更好地了解過去和現在的文化和美學；學生了解人性、道德、自由和藝術等知識，有助于理解社會的發展。”

● 用建構主義學習理論闡釋STEAM課程的整合模式

STEAM教育具有學科知識整合模式、生活經驗整合模式、學習者中心整合模式三種模式。筆者將用建構主義學習理論對其進行闡釋。

1.學科知識整合模式

學科知識整合模式一般采用基于問題和情境的學習模式，這也是建構主義所倡導的學習方式。

建構主義提倡教學不以傳授知識為主要任務，而以培養學生的問題解決能力和創新能力為目標。教師不僅要告訴學生怎么做，而且要引導學生體驗解決實際問題的過程，在探索中開啟學生的創造力，培養學生與他人通過合作、交流來解決問題的能力。這與STEAM教育所提倡的模式不謀而合。STEAM教育提倡打破傳統教育中各學科分別獨立存在的知識結構，將各學科內容按照跨學科的問題重新組織課程，通過不同的、復雜的、基于現實生活的情境有機串接起各學科知識，使課程要素形成有機聯系。

2.生活經驗整合模式

生活經驗整合模式一般采用基于項目的學習模式，注重知識的社會功能，這也是建構主義所倡導的學習方式。

STEAM課程是基于項目的學習，學科知識很大程度上是在活動中體現的。建構主義認為，學習者與環境這兩個因素對建構主義來說只是必要條件，但學習真正發生，還有賴于聯結個體與環境的活動，因為正是兩者之間的具體互動創造了知識。因此，STEAM要將基于項目的學習推廣到所有學科，從科學到藝術，教師和學生一起開發學生感興趣的現實情境活動。例如，在美國馬諾新技術高中，一位英語教師和一位世界史教師組織學生上演了一場二戰期間如何處置越獄逃犯的話劇，在為期三周的項目學習中，他們不僅帶領學生探討了極權主義的興起和二戰的起源問題，同時也探討了《饑餓游戲》這部小說的語言風格和藝術問題。

3.學習者中心整合模式

學習者中心整合模式采用學生主導項目的方式，學生以小組為單位，完成小組調查、發現問題、搜索和選擇學習資料，運用跨學科知識解決項目問題。在項目問題解決過程中，教師發揮協調、指導、檢查、監督、計時和評價作用。這也是建構主義所提倡的在教師指導下的、以學習者為中心的學習模式。

建構主義教學模式強調發揮人的主觀能動性。學生是知識意義的主動建構者；教師是教學過程的組織者、指導者，意義建構的幫助者、促進者；教材所提供的知識不再是教師傳授的內容，而是學生主動建構意義的對象；媒體也不再是幫助教師傳授知識的手段、方法，而是用來創設情境、進行協作學習和會話交流，即作為學生主動學習、協作式探索的認知工具。而STEAM教育也充分體現了與之相似的教育以人為本的思想，它強調學習者的成就感和自我效能感，強調學生好奇心與興趣的維護與保護，強調分享、創造的愉快。

建構主義學習理論強調教師不能只關注知識傳遞、認知的發展，還要關注學生情感、態度、價值觀的發展，于是教學評價機制發生了根本性的變革。建構主義提倡建立以學習者知識建構過程為核心的評價，注重評價學生的高級技能、問題解決能力、反思能力、元認知能力和自我控制能力，提倡建立多側面、多形態、動態化的評價機制。這也給STEAM課程的評價以啟示。學生在綜合運用不同學科知識的過程中，或集成，或模仿，或創新，在與實際教育情境和技術手段融合的時候，也可能會出現制品類的學習成果，因此過程性評價顯得尤為重要，所以應將學生在過程中探究與創新的能力、反思與批判思維水平、通過協作解決復雜問題的能力等都納入到教學評價的內容中，多維度、多層次評價其學習結果，全方位、多角度、發展地評價學生。

● 結語

本文概括總結了建構主義學習理論的核心觀點以及STEAM教育的發展，在余勝泉教授等人總結的STEAM教育的特征和課程整合模式的基礎上，探析STEAM教育和建構主義學習理論的聯系，以建構主義學習理論的視角闡釋STEAM教育的特征和課程整合模式，并嘗試從建構主義的角度出發，為STEAM教育發展中可能存在的問題給出建議。

值得注意的是，STEAM這個概念是從美國舶來的，如果我們只是一味地照搬和模仿美國的STEAM課程，也許會適得其反。我們應重新審視與分析我國的教育現狀，形成具有中國特色的STEAM教育。在看到STEAM教育在快速復制、熱點頻出的同時，我們也應該認識到STEAM在我國仍然面臨著諸多困難與挑戰，如果可以把STEAM看作是一種典型的建構主義教學實踐，那么當實踐遭遇挑戰時，也許可以在理論中找到突破口。

參考文獻：

[1]趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM教育，提高學生創新能力——訪美國STEAM教育知名學者格雷特·亞克門教授[J].開放教育研究，2016（10）：4-10.

[2]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（21）：13-22.

[3]方艷紅.認知主義與建構主義知識觀的比較和評價[J].井岡山醫專學報，2004（5）：28-29.

[4]李小濤，高海燕，鄒佳人，等.“互聯網+”背景下的STEAM教育到創客教育之變遷——從基于項目的學習到創新能力的培養[J].遠程教育雜志，2016（1）：28-36.

[5]張建偉，陳琦.從認知主義到建構主義[J].北京師范大學學報：社會科學版，1996（4）：75-82.

作者簡介：時慧，學生，本科。