基于MOOC的高校STEAM教學模式構建研究

馮林霞

摘? 要 通過分析STEAM教育內涵與現狀、MOOC課程平臺，發現MOOC和STEAM教育的互補性和耦合性。然后借助六維度分析模型構建基于MOOC的高校STEAM教學模式，并詳細分析項目設計、課程設計、課程學習、項目探究四個核心模塊。研究表明，MOOC能推動STEAM學習中資源獲取、學習方式、評價等的發展，期待本研究能夠推動MOOC支持的STEAM教學的進一步發展。

關鍵詞 MOOC;STEAM;教學模式;課程資源

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）22-0006-05

Construction of College Teaching Model of STEAM based on MOOC//FENG Linxia

Abstract By analyzing the connotation and current situation of STEAM education and the MOOC curriculum platform， the article finds the complementarity and coupling of MOOC and STEAM education. Then， based on the six-dimensional analysis model， the STEAM teaching mode based on MOOC is constructed， and the four

core modules of project design， curriculum design， course learning and project exploration are analyzed in detail. Research shows that

MOOC can promote the development of resource acquisition， lear-ning methods and evaluation in STEAM learning， and expects that

this research can promote the further development of STEAM tea-ching supported by MOOC.

Key words MOOC; STEAM; teaching model; course resources

1 問題提出

2015年9月初，教育部發布的《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中提出，推進信息技術在日常教學中的深入、廣泛應用，有條件的地區要積極探索新技術手段在教學過程中的日常應用，有效利用信息技術推進眾創空間建設，探索STEAM教育、創客教育等新教育模式，使學生具有較強的信息意識與創新意識。STEAM教育一詞在教育部正式文件中第一次出現。

STEAM教育作為一種跨學科教育模式，在美國由來已久，但是在中國剛剛起步。STEAM教育代表目前國際上一種新的綜合學科背景下的教育思潮，倡導將各個領域的知識通過綜合的課程結合起來，加強學科間的相互配合，發揮綜合育人功能，讓學生在綜合環境中學習，在項目活動中應用多個學科的知識解決問題[1]。STEAM教育旨在培養學生的科學理工素養。目前，國內關于STEAM教育的研究多集中在中小學，包括3D打印教育、Scratch編程教育和機器人教育三個主要領域，且存在數量偏少、研究停留在實踐層面等問題;而在高校領域少有研究，且資源和環境支持方面也存在一定缺陷。

MOOC是一種面向社會的通過免費開放教育資源和學習服務而形成的新型課程模式、學習方式、教育模式和知識創新平臺，它將分布于全球各地的學習者和教學者通過網絡連接起來，通過網絡實施教學的全過程。MOOC涵蓋海量的優質課程資源（如視頻、導學案、課件、測試等）、互動（交互性論壇和學習社區）、評價（習題測試）等。

改革開放后，我國高等學校教育推行“重基礎，輕專業”的模式，造成學生專業能力比較缺乏，綜合問題解決的能力偏弱，畢業后不能很快地勝任企業工作。那么，高校STEAM教學如何展開？課程資源、教師資源如何進行整合與配置？MOOC能夠提供怎樣的支持？STEAM教學如何銜接學校專業教育與企業職業教育？這是本文研究的內容。

2 STEAM教育的內涵和現狀、MOOC與STEAM

教學的耦合

STEAM教育的內涵和現狀? STEM一詞語來源于美國，是Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Mathematics（數學）的英文首字母簡稱，在美國1986年發表的《本科的科學、數學和工程教育》報告中被首次提出，旨在加強美國K12關于科學、技術、工程以及數學的教育。STEM教育不僅僅是四個學科知識的學習，更是在傳統應試教育理念上的轉型，是一種新的教學方式，一種新的綜合學科背景下的教育思潮，旨在培養學生的科學、技術、工程、數學多學科綜合素養、問題解決能力、動手實踐能力和創新能力。STEM教育強調由傳統的分科教學走向學科交叉融合，由強調知識點的掌握和解題能力的提升走向基于真實問題的學習，由強調知識點的獲得走向知識與能力并重[2]。

STEAM教育在原STEM教育的基礎上增加了Art（藝術）一詞，是在STEM教育基礎上延伸的新的教育模式，強調藝術人文教育和科學工程教育的融合。STEAM教育注重學習與現實世界的聯系，強調的是問題解決背后的學科綜合知識的運用;注重學習過程，認為學習是一個探究世界相互聯系的過程[3]。STEAM教育具有跨學科、趣味性、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性、實證性、技術增強性等特征[4]。

筆者通過“STEM教育”“STEAM教育”等關鍵詞對CNKI

中國期刊全文數據庫進行檢索，獲取文獻約40篇。通過內容分析，歸納STEAM教育的國內外研究現狀。

在國外，以美國為例，STEAM教育已形成“全民總動員”之勢，各種STEAM教育平臺已具備相當規模，多種STEAM項目已投入實踐并取得良好的效果，STEAM教育涵蓋K-12、本科、研究生及博士階段。

在國內，中小學圍繞STEAM教育進行課程改革，多與信息技術課程和通用技術課程進行整合，研究集中在3D打印教育、機器人教育、Scratch編程、VR智能教育等方面。同時，教育市場出現越來越多的科學教育產品，如小牛頓、樂高、鯊魚公園等。此外，涌現了許多社會性的STEAM教育平臺，如上海STEAM云中心、STEAM實驗工坊以及各地的創客教育空間等。

MOOC與STEAM教學的契合點? MOOC涵蓋優質的課程資源、互動和評價交流，STEAM教學需要教學資源、教學評價、支持服務、教學過程等多維度的支持，二者具有較高的互補性、耦合性。

1）MOOC優質的課程資源。筆者通過對幾大MOOC平臺進行內容分析，發現MOOC課程涵蓋了高校STEAM的科學、技術、工程、藝術、數學五大學科的內容。下面以中國大學MOOC平臺上的課程為例進行說明（截至2016年5月）。課程共計1239門，其中基礎科學課程（包括科學和數學）612門，工程技術488門，文學藝術164門。這些課程的特征為：MOOC課程涵蓋高校STEAM的科學、技術、工程、藝術、數學五大學科的內容;有些課程同時包含兩個或兩個以上的學科，如物理與藝術、橋梁設計等;MOOC課程按照知識點組織，為STEAM學習提供便利。

2）MOOC學習的網絡化。STEAM教學分為兩個階段，一個階段是相關知識點的學習，另一個階段是基于項目的探究。第一個階段不在課堂上完成，由學生在課外一定時間段內完成。MOOC的網絡化特征決定了學生可以在任何時間、地點，只要有網絡，均可以進行學習，而且可以自定學習步調。

3）MOOC平臺能滿足學生個性化學習的需求。MOOC可以根據每個學生的情況進行資源和課程的推薦，滿足了學生個性化學習的需求[5]。在STEAM教學中，每個學生的知識掌握水平差別較大，STEAM素養參差不齊，MOOC平臺的個性化推薦服務可以有效地滿足STEAM教學。

4）權威消失，學生和教師可以平等地進行交流。在MOOC課程學習中，學生與教師可以在討論區中平等地進行交流，在交流過程中相互分享資源和觀點，通過交流碰撞出新的知識和內容，不斷構建自己的知識網絡。在STEAM教學中，由于其知識的跨學科性和綜合性，學習需要通過交流討論來構建自己的知識網絡。

3 基于MOOC的高校STEAM教學模式六維度分析模型

本研究根據教學模式的內涵、教學活動的要素及謝幼如（2016年）[6]等人提出的“六維度分析模型”來構建基于MOOC的STEAM教學模式分析模型（圖1），該模型包括理論基礎、教學要素、教學方法、課程資源、教學評價和支持服務六部分。理論基礎包括建構主義、聯通主義、杜威實用主義和多元智能理論等多種理論，是教學模式的構建依據;教學要素是指教師、學生和教學活動，教師包括領頭教師、MOOC教師和STEAM教師（任課教師）三種身份，教學要素是整個教學模式穩健發展的基礎;教學方法包括講授法、基于項目的學習方法、研究性學習、小組協作學習、自主學習等多種教學方法，是師生共同完成教學活動的方式;課程資源包括STEAM課程資源和項目資源兩部分，是實施教學的必要條件;教學評價重在考查學生的科學、技術、工程、藝術、數學五方面學科素養和團隊協作能力、動手實踐能力、創新能力、學習者自我管理能力等，是對整個教學活動效果及學生發展情況的反饋;支持服務包括平臺支持、交流工具支持、工具支持、項目支持、小組協作支持、資源庫支持、個性化支持以及對教師教學的支持，是整個教學活動的支撐。

4 基于MOOC的高校STEAM教學模式的設計

基于MOOC的高校STEAM教學模式彌補了傳統教育在培養學生科學理工素養、動手實踐能力、綜合問題解決能力、創新能力等方面的不足，是“做中學”的教與學的活動。本文基于上述分析維度模型構建了基于MOOC的STEAM高校教學模式，如圖2所示。

基于MOOC的高校STEAM教學模式將學生作為中心，模式依據教與學的活動來運行。從“教的活動”來講，課堂之外，教師進行項目的設計與課程的設計;MOOC平臺上，教師為學生答疑解惑;項目中，教師引導學生進行項目的探究。從“學的活動”來講，MOOC平臺上，學生根據教師設計好的課程進行學習、交流和測試;項目中，學生進行各種各樣的探究活動。通過“項目設計—課程設計—課程學習—項目探究”的教與學活動的流程，學生能夠獲得STEAM課程學習和項目探究的完整體驗，在此過程中培養STEAM素養，提高問題解決能力、跨學科綜合運用知識的能力、動手實踐能力和創新能力。

基于MOOC的高校STEAM教學模式不同于傳統的基于項目的學習和基于知識點的分科學習，在兩種學習方式間尋找一個平衡點，將課程學習和項目學習先在一定程度上分離，后再進行整合。在學習的初期，教師將項目涉及的非結構化知識進行結構化的設計、組織和整合，更加符合學生的學習習慣，方便學生進行學習。同時，在項目探究階段，學生綜合性地運用先期學習的課程知識來解決實際遇到的問題，在問題解決過程中不斷建構、完善自己的STEAM知識網絡。

項目設計? STEAM教育倡導將各個領域的知識通過綜合的課程結合起來，高校中STEAM項目的設計要結合學生的專業，融入主流課程。一方面可以幫助學生內化專業知識;另一方面依托其熟悉的專業領域，學生可更好地將STEAM學科知識與之融合。

1）項目主題設計：專業與STEAM融合分析。STEAM教育中的項目強調和學生專業的融合，選擇學生專業中的一個主題，由領頭教師團隊來尋找此主題與STEAM學科的可融合點。領頭教師作為各個專業的帶頭人、STEAM專家，針對專業主題，設計與之相關的科學問題、技術問題、工程問題、藝術問題和數學問題，項目主題一般圍繞“工程問題”來設計。比如針對熱學中一個能量的傳遞問題[7]，科學問題是為什么杯子中的熱水會變涼，技術問題是如何測量水的溫度，工程問題是如何設計太陽能熱水器，數學問題是水溫變化曲線滿足什么關系。因此，在項目設計時就可以以太陽能熱水器的設計和制造為主題。

此外，由于STEAM教育本身的跨學科性，項目設計時可以選擇跨專業（專業擴展）的形式，尋找多專業的契合點，進行專業和項目整合。這種形式的項目往往比較復雜，需要由多個專業的教師和多個專業的學生來聯合完成。

2）項目活動設計。劉景福[8]總結了基于項目的學習活動需要具備的特征，分別是挑戰性、建構性、與學生個性的一致性。挑戰性要求問題具有一定的難度和復雜度，活動要與現實生活相聯系，要使學生能夠在不同的情境中運用所學的技能。建構性要求學生在問題解決的過程中能構建并生成自己的知識網絡，能分析和深加工信息，能聯系自己之前所學積極地進行創造。與學生個性的一致性是指能夠適合學生各種智力技能的學習和學習風格，給他們提供個性化且豐富的信息。

3）項目評價設計。項目評價重在考查學生的科學、技術、工程、藝術、數學五方面學科素養和團隊協作能力、動手實踐能力、創新能力、學習者自我管理能力等。評價方式包括學生自評、同伴互評、小組評價和教師評價。評價應堅持發展性、主體性、過程性和多元化（評價主體、評價內容、評價方法、評價工具等多元化）的原則。在評價學生跨學科解決實際問題或運用學科知識到實際項目中的能力時，可以根據項目組的項目匯報和答辯，統籌考慮學生學習過程，進行同伴互評;或者根據學生在項目進行中表現（參與度）、貢獻、責任心、知識獲取和掌握、知識應用、團隊協作情況、動手實踐能力等進行小組評價。

課程設計? 項目學習是STEAM教學的核心和立足點，項目下的各個任務都是基于現實情境的，是連續性的復雜問題。因此，教師需要幫助學生對項目進行分解，將項目拆解成一個個的專題，再對專題涉及的知識點和模塊進行描述，通過對知識點和模塊的重構，生成新的STEAM課程。此外，各MOOC平臺上的MOOC課程都是按照知識點進行組織的，且涵蓋了許多科學、技術、工程、藝術、數學學科知識。因此，可以基于已有MOOC課程來重構STEAM課程，通過重新的設計、整合、組織和增加目前沒有的課程知識等方式來生成MOOC式的STEAM課程，方便學生進行線上學習。STEAM課程包括STEAM課程課件、STEAM課程視頻、STEAM

課程測試。此外，現有的MOOC平臺上的課程都是由一個教師單獨授課的，由于STEAM課程的跨學科性，本模式采用多個教師協同錄制MOOC課程的形式，即“多師同屏”。

1）STEAM課程視頻。教師在設計STEAM課程時，要注意在打破的、分散的學科和知識點之間取得平衡，還要注意進行課程重構時依據項目邏輯和專題邏輯，以及確保設計的問題和項目對所有學科基礎性知識結構的全面、均衡的覆蓋[9]。設計課程視頻時，綜合考慮項目的邏輯結構、知識點之間的關系和各知識點的難易程度等，設計知識點的先后講解順序、分配講解時間。視頻可以采取系統錄制方式，也可分開錄制，后期進行剪輯。

2）STEAM課程測試。傳統MOOC課程中的在線測試題主要是針對課程涉及的小的知識點，測驗學生對知識點的掌握程度，強調知識的獲得。STEAM課程的在線測試強調知識與能力并重，測試題目的設計要體現跨學科的特點，考查學生對知識間聯系的建構結果;測試題目要相對復雜一些，考查學生綜合運用知識的能力;測試要能夠體現學生在本專業、科學、技術、工程、藝術、數學等方面的素養，以便后期分配項目任務及因材施教。

課程學習? 模式前兩個模塊均為教師活動，本模塊以學生活動為主，教師提供線上線下的指導。

1）課程學習流程（圖3）。首先，MOOC教師將事先設計好的課程資源（包括課程概述、課程課件、課程視頻、課程案例、課程測驗等）、項目資源[10]（包括項目概述、項目用途、涉及領域、目標成果、項目任務分解等）、其他輔助資源（如一些用于課程拓展的文章之類）發布到MOOC平臺上，并向學生發布課程通知。學生接收課程通知，在正式學習STEAM課程前，先要對項目有一個宏觀的了解，這樣在課程學習時才能夠聯系項目進行思考。在對項目有一個綜合性的了解之后，學生在MOOC平臺上點擊“參與項目”，開始STEAM課程的學習。課程學習以視頻為主，之后學生參加在線測試，在線測試成績合格才可以進入下一個階段的“項目探究”，否則需要重新學習課程和進行測試。

2）交流答疑。分三個層次：學生與MOOC教師、學生與STEAM教師、STEAM教師和MOOC教師。關于學生與MOOC教師（團隊），借助于MOOC平臺中的討論區模塊，針對學生在STEAM課程學習中遇到的問題，教師為學生答疑解惑。關于學生與STEAM教師，除了線上交流答疑外，學生參加STEAM教師組織的課堂活動。STEAM教師幫助學生進行知識的內化，針對課程體系提出一些復雜的、具有引導性質的問題，幫助學生有效地從課程學習過渡到項目探究。關于STEAM教師和MOOC教師，雙方教師團隊需要就其在與學生交流過程中發現的問題進行交流。一方面，MOOC教師通過對學生課程學習問題的監控，衡量課程、測試題目的難易程度，以便與STEAM教師協同進行改進;另一方面，STEAM教師將其在引導學生進行項目探究中遇到的比較共性的課程問題反饋給MOOC教師，可能是某個知識點，也可能是知識間建立聯系的問題。

3）學習效果測驗。根據“課程設計”模塊中設計的測試模塊進行測試，除了隨堂的測試題目外，MOOC平臺要使用智慧化的學習工具來監測學習者的學習進度、STEAM各方面素養等。

項目探究? 在上一階段的課程學習中，對項目形成宏觀了解之后，學生開始進行項目探究。

1）分組及制訂計劃。項目探究的復雜性決定了探究活動是基于小組協作的。根據前面課程學習情況對學習者進行智能分組。分組要綜合考慮學生的STEAM素養、課程測試成績、課程學習中的表現（如討論區中的活躍程度、問題解決的貢獻率）、興趣、動手實踐能力、思維能力、創新能力等，根據項目任務分配、組間同質、組內異質、強弱科搭配、性格搭配、興趣帶動等分組原則進行分組[11]，保證每個組內都有單科能力較強、綜合素養較強、具有動手實踐經驗等各一人，保障小組能夠促進每一個學生積極發展。此外，為每個小組提供協作支持類工具，包括小組任務分配表、進度表、組員學習情況監控表、小組評價表等。制訂計劃包括規劃項目探究流程、各流程所需要的時間、小組各成員任務分配等，規劃好之后向STEAM教師提交項目計劃表。

2）項目探究活動。學生按照先期設計的項目活動展開探究，針對項目需要選擇合適的研究方法和技術工具[12]。各小組定期向STEAM教師匯報項目進度、階段項目成果、項目中遇到的困難等，STEAM教師監控整個項目的進行，引導、指導學生進行探究。此外，提供工具支持類、項目支持類服務，工具支持服務包括項目進行所需要的各種制作工具和計算機編程工具，項目支持類包括項目指南、項目進度說明、項目階段成果表等。

3）成果交流與評價。項目完成后，各組撰寫一份項目報告，包括項目概述、項目目標、立項條件、項目任務、小組任務分配、各部分任務完成情況、研究方法和工具、項目成果形式等。項目報告上交STEAM教師，由STEAM教師和領頭教師共同評價。成果交流采用項目匯報的方式，包含小組匯報和提問環節兩部分。評價采用學生自評、同伴互評、小組評價和教師評價相結合的方式。但是由于此前學生參與此類評價較少，對評價標準不太明確，因此，為使學生更好地參與評價過程，教師應該為學生提供：

①清晰的考核標準;

②高質量作品的示范和準則;

③監控自己進展情況的機會;

④為同學提供建設性反饋的方法，以及如何整合同學的反饋以改進自己的作品;

⑤反思和改進學習過程與作品的時間;

⑥為將來的學習設立新目標與支持。

5 結語

STEAM教育由來已久，但因其跨學科、綜合性、創新性、實踐性等特性，在教育全球化發展的今天，各國都致力于探索STEAM在本國的發展之路。本研究嘗試構建基于MOOC的高校STEAM教學模式，期望能為教育工作者提供一些思路。但是STEAM教師資源缺乏、STEAM課程重構困難、學校長期應試教育的模式等都是阻礙STEAM進一步發展的絆腳石，因此，STEAM教育的開展需要廣大的教育者和研究者共同努力，需要政府、社會、學校的共同支持。■

參考文獻

[1]Project Lead The Way： Project[EB/OL].[2015-06-06].

https：//www.pltw.org/our-programs.

[2]Sanders M. STEM， STEM Education， STEMmania[J].The

Technology Teacher，2009，68（4）：20-26.

[3]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.

[4]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（4）：13-22.

[5]王永固，張慶.MOOC：特征與學習機制[J].教育研究，2014（9）：112-120，133.

[6]謝幼如，張惠顏，吳利紅，等.以MOOCs為代表的在線教育教與學模式的理論分析[J].電化教育研究，2016（3）：50-58.

[7]高云峰.真實情景下學科融合的創客教育：在第六屆“素質教育與邏輯思維”論壇上的專題報告[EB/OL].http：//www.360doc.com/content/16/0525/10/16067555_562110046.shtml.

[8]劉景福.基于項目的學習模式（PBL）研究[D].南昌：江西師范大學，2002.

[9]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（4）：13-22.

[10]胡慶芳，程可拉.美國項目研究模式的學習概論[J].外國教育研究，2003（8）：18-21.

[11]乜勇，張寶輝，張立國.“互聯網+”時代下的技術與教育創新[M].西安：西安交通大學出版社，2015：15-20.

[12]高志軍，陶玉鳳.基于項目的學習（PBL）模式在教學中的應用[J].電化教育研究，2009（12）：92-95.