綜合學習視野下的STEM教育：工作坊學習

李王偉 徐曉東

[摘 要]剖析作為一種學習方式存在的STEM教育的本質，立足本土STEM教育實踐和發展趨勢，探索并構建出STEM教育實踐的創新路徑——工作坊學習，并通過具體范例說明其可行性。

[關鍵詞]STEM；綜合學習；工作坊；范例

從國內外的教育實踐來看，STEM教育沒有固定不變的法則，只有各具特色的STEM實驗室、STEM校外項目、STEM校園創客空間等。國內STEM教育由于缺乏標準化的設計和策略指引，多數依舊是以校本課程、科學課程等為依托，實施過程欠缺規范，學習效果不一。這使研究者不得不反思STEM教育的本質，探索和選擇更富成效的實施方式和路徑，進而為學生發展核心素養的落地提供指引。

一、STEM教育：回歸綜合學習的本質

2017年10月，在加拿大多倫多約克大學舉辦的“全球STEM教育高峰論壇”上，密歇根州立大學的朱莉安娜·特克斯雷（Juliana Texley）教授將STEM教育定位于一種新的學習方式，得到了眾多與會者的共鳴，為全球STEM和STEAM教育研究提供了新指向[1]。這一顛覆傳統的新型學習方式不再將理解基本概念放在第一位，而是著重強調學習的社區性和實踐性，讓學習者在真實問題實踐中逐步理解概念，通過“學習—實踐”，培養科學探究與問題解決的思維和技能。

綜合學習是一種將學習融入自然、社會、生活領域，通過學生真實體驗、調查、演講、建構作品等，來增進其直接經驗和動手實踐能力，并對真實情境概念深刻理解的學習方式[2]。它具有涉及領域（學科）廣泛、實踐靈活性強、富有地區生活特色、強調團隊協作學習的特征。事實上，STEM教育正是學生在自組織學習、情境認知學習和多元智能理論指導下，基于自身建構的思維、能力、深層知識、創新、價值等五大學習目標，以及核心學習特征（跨學科統整的真實情境學習）的新型學習方式，它有三大典型特征，即真實性、綜合性、發展性。

二、STEM教育的創新路徑：

工作坊學習模型構建

綜合學習視野下的STEM教育更注重學習者思維、能力、知識、創新、價值等全方位的發展。目前的STEM教育探索和創新大多采取項目實踐或課程學習的形式，但往往由于對其綜合性學習的本質認識不足，在跨學科真實情境下的學習效果未如預期那樣有明顯提高。為此，STEM教育需要創新實施路徑來促進綜合學習視野下的教育統整目標的實現。

1.STEM工作坊學習的提出

工作坊（workshop）一詞起源于教育學與心理學領域，20世紀60年代由哈普林將其引至社會交往中，成為群體交流、創新、問題解決的情境支撐[3]。在教與學領域，工作坊一般是基于10至20人左右的群體，采用自由、靈活的組織方式，由富于經驗的核心成員引導其他個體就某個共同話題展開探討與實踐，最后由小組成員協作制作出“產物”。因此，工作坊是一種集體驗式、參與式、互動式于一體的學習模式，它有利于參與者將所學知識融會貫通，并獲得豐富的成長體驗。這種“學習社區”式的學習理念在早前的教師專業發展中得到了成功實踐，如名師工作坊、網絡教研小組、在線實踐社區等[4]。這種工作坊學習也可以成為STEM教育的最佳實踐方式。

2.STEM教育路徑的創新

筆者在回訪廣州一些開設STEM課程的中小學時發現，STEM教育大多沒有標準的教學或學習模型可供借鑒。為此，基于綜合學習本質的STEM教育目標，分析綜合學習視野下的STEM教育“學習—實踐”統整特征和STEM工作坊學習要素后，構建了STEM教育的創新路徑即基于工作坊的STEM學習模型（見圖1）。

基于工作坊的STEM學習模型是在多元智能理論、情境認知理論等指導下，以STEM素養目標為統領，滲透STEM“學習—實踐”的核心特征，以STEM工作坊情境為支持的綜合學習模型。多元智能理論和建構主義視角下的STEM素養目標包括知識、能力、思維、創新和價值。其體現為學生在工作坊中的探究過程、創意產出和評價中。此外，STEM工作坊情境對學習過程的支持至關重要，它不僅融合了STEM學習空間支撐，更體現在STEM學習過程的設備工具、信息技術、跨學科整合學習方法、STEM教師、家長以及社會的合作與支持上?；诠ぷ鞣坏腟TEM學習是一個包括三個階段八大學習環節的完整的非線性工作坊學習路徑。

（1）階段一：基于STEM主題的科學技術探究

環節1，共同參與。STEM工作坊學習情境依托工作坊和STEM實驗室空間。教師基于學校和社會支持，準備材料，布置STEM主題探究情境；學生基于興趣驅動和家長及學校的支持，共同參與工作坊中的STEM學習；工作坊協調員負責組織、協調師生及社會參與STEM工作坊的學習過程。

環節2，定義問題。師生共同對STEM工作坊學習情境進行觀察并解釋現象。教師鼓勵學生提出多種問題解決的想法，并幫助工作坊成員進行分析，提供概念腳手架；工作坊成員基于材料分析和先驗知識共同確定問題，定義問題性質。

環節3，明確目標。教師基于確定的STEM問題情境，在工作坊情境中引導建構核心概念，幫助工作坊成員明確STEM學習目標，提示STEM目標分析思路；工作坊成員就問題理解、給定材料及腳手架，與同伴一起確定知識技能和創意產出目標。

環節4，頭腦風暴。工作坊空間支持成員的頭腦風暴，教師和協調員引導學生討論和評估自我的替代性想法；學生同伴之間積極地就共同的STEM學習目標進行對話，設定初步計劃，討論并論證其可行性。工作坊成員在頭腦風暴中激發創新思維和想法，進行多方思考性學習，增強批判性，發展辯證思維。

（2）階段二：基于STEM主題的工程設計

環節5，合作設計。工作坊成員的合作設計是STEM學習實踐過程的開始，教師和協調員鼓勵學生展開合作，包括設定任務、完成計劃和實踐方案；同時，小組成員利用給定腳手架的提示，完成概念建構，利用工作坊空間進行相互啟發式的合作設計。

環節6，協同建構。STEM工作坊學習將概念建構和技能培養過程連通，目標之一就是促進學生深層次知識建構，培養學生的遷移思維和實踐能力。工作坊成員基于先前設定的方案動手實踐，利用腳手架的支持進行實驗制作，在深化概念理解的同時進行思維建構；教師和協調員在實踐中發揮助學者和導師作用，支持學生探索，并提供反饋建議[5]。

環節7，測試評估。測試評估是保證STEM工作坊成員參與學習和獲得學習成就的重要環節。測試評估要包括對產品原型的測試和創意產出的評估，工作坊小組間相互評定，組間成員依據教師和協調員的建議對創意產出進行改進，并完善學習過程材料，準備分享內容。教師和協調員要依據不同的成員想法和產出，給定個性化的建議、激勵以及評價。

（3）階段三：融合科學性和藝術性的深層知識建構

環節8，分享講演。學習者對STEM工作坊學習的協作反思和概念回溯是深層知識建構的關鍵，教師組織學生共同參與主題和創意產出的分享講演，讓其完成學習契約，實現深層知識建構和團隊協作能力的培養，同時使其在反思與互評中學會創新，進行STEM學習主題的拓展。

需要說明的是，在此提出的STEM工作坊學習模型是一個連續、分層的學習過程，是一個由理論基礎、學習目標和工作坊學習情境支持的完整的學習過程。

三、STEM工作坊學習模型課例

STEM工作坊學習模型描繪了一個STEM教育創新路徑的藍圖，但只有通過實踐才能檢驗其是否可行。當前很多學校正在大力開展依托跨學科學習的綜合實踐活動，為STEM工作坊學習的實踐提供了現實條件。

綜合實踐活動是一類跨學科實踐課程，注重引導學生在實踐中學習，在探究、服務、制作、體驗中分析和解決現實問題。這與具有綜合學習本質的STEM教育如出一轍。在此，以廣州某小學的一項綜合實踐活動為例，說明STEM工作坊模式的現實可能性。

基于五年級科學課“種子與大自然”綜合實踐活動主題課程的相關知識和學生對種子發芽現象持續的好奇心，教師與學生商定， 依托學?？茖W探究的溫室實驗室，開展“種子發芽”實驗。全班分為5個工作坊小組，每組約4至6人，溫室中配備一名實驗協調員和一位指導教師?！胺N子發芽”工作坊學習和探究大約持續一周（見圖2）。

第一天，教師準備種子發芽材料，布置溫室工作坊情境；學生在教師和家長支持下參與溫室空間，熟悉與“種子發芽”相關的材料和實驗要求。溫室提供的實驗材料有綠豆、草類等，發芽周期預計一周。

第二天，助教傳授種子發芽的相關核心概念，讓學生討論分析實驗材料，了解并建構核心知識；師生共同確定“種子發芽”的工作坊學習主題，分析組內成員的各自優勢，確定組內分工。例如，比較細心的學生承擔觀察和記錄任務，動手能力強的學生承擔每日澆水、施肥任務等。

第三天，教師階段性評估學生的知識建構，學生利用學習單明確“種子發芽”的知識和技能目標，明確創意產出和實驗報告要求，提出種子發芽的初步實驗計劃。

第四天，教師引導學生的初步計劃，每組學生利用同一思維導圖進行合作討論，運用科學、技術、工程和數學知識和工具分析替代性想法，制定種子發芽計劃，完成STEM記錄單指引。

第五天，教師指引學生預設“種子發芽”的工程設計模型，工作坊小組成員利用跨學科知識和核心概念合作設計“種子發芽”實驗方案，并利用STEM記錄單完成“種子發芽”創意產出的設計過程。

第六天，教師和協調員觀察工作坊小組成員制作“種子發芽”進程，小組成員依據計劃實施方案，預測種子發芽與水量的關系，觀察發芽種子的生長情況，得到“種子發芽”的創意產出（如種子發芽條件與生長周期對照表、種子發芽過程形狀變化圖等），進行反思并可修改設計方案，繼續進行實驗。

第七天，教師組織協調員、家長、小組成員評價工作坊小組種子發芽創意產出情況，引導學生進行同伴互評、分享講演和客觀點評，并利用評價量表和在線調查問卷對實驗參與者進行終結性診斷（如種子發芽知識測驗，學生與他人互動頻率及表達能力等）。學生以多種形式分享深層知識和創新思維建構過程。最后，小組成員圍繞“種子發芽與水量的關系”興趣主題拓展探究，如“水污染與環境保護”實驗，擴展創新思維和能力培養的維度。

以上在溫室空間開展種子發芽歷程的探究活動，呈現了STEM工作坊學習路徑創新的現實范例?？梢?，工作坊學習創新路徑可先落地中小學校園，這也是STEM教育本土化的一種方式。此外，如何豐富STEM工作坊學習的實施情境，探索基于中小學STEM（創客）實驗室、創客空間、學習社區的工作坊學習實施路徑，是今后STEM教育創新和本土化的重要方向。

四、STEM教育創新路徑的未來

“重新想象學習空間”成為近年來《地平線報告》的常客，未來學習空間泛在性的趨勢昭然可見。如何基于泛在的學習空間展開學習和工作？展望STEM教育的未來，基于不同的世情、國情、校情，其路徑在不斷創新和循證發展。但如何提升STEM教育的深層學習效果，如何以其推動教育變革是STEM教育創新路徑能否全面落地和推廣的關鍵?；诠ぷ鞣坏腟TEM學習路徑已被證明可融合多元空間進行“統整”的綜合性學習，具有可操作性和合理性?？梢灶A期，這一學習路徑可成為于泛在學習空間中展開泛在學習的一個恰當基點。

參考文獻

[1]胡畔，蔣家傅，陳子超.我國中小學STEAM教育發展的現實問題與路徑選擇[J].現代教育技術，2016（8）：22-27.

[2]鐘啟泉.綜合實踐活動課程的設計與實施[J].教育發展研究，2007（3）：43-47.

[3]左靖，董冰峰.工作坊：藝術家是如何工作的[M].北京：新星出版社，2010.

[4]Lorna Uden，Yu-Hui Tao.The 2nd International Workshop on Learning Technology for Education in Cloud[M].Berlin：Springer，2014.

[5]鄭碧波.工作坊式協作學習教學模式研究[J].中小學心理健康教育，2010（8）：13-14.

（責任編輯 郭向和）