“學習－研究－生涯發展”導向下的初中STEAM教育課程設計研究

吳永和 常馨予 王佳雯 郭守超

摘要：隨著核心素養的提出、新高考政策的發布和場館教學的發展，STEAM教育被賦予了新的內涵。該文通過分析國內相關文獻，總結了STEAM教育在教學目的和教學空間上的變化，從單一關注創新能力的提高轉變為關注多方面核心素養的發展;從以創客空間為主要活動場所轉變為整合多方面社會資源。該文以上海自然博物館為例，從學習、研究、生涯發展三個層面，立足于課程分析、活動設計、活動開展、教學評價四個階段，構建出以“學研生”為導向的初中STEAM教育課程設計模式。學生置身于館校結合的空間中，學習學科知識、以3D打印為主的成品制造技術和科學研究的方法，通過多種形式的學習活動，達到“學研生”三個層次的教學目標。

關鍵詞：STEAM教育;非正式學習;研究性學習;生涯教育

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、研究背景

2014年9月，國務院頒布《關于深化考試招生制度改革的實施意見》，大大拓展了考生選擇考試科目的空間，給予了考生“學其所好、考其所長”的機會。這種與未來職業息息相關的“專業導向”考錄模式，對中學的課程設置、教學方式提出了新要求。2016年9月，中國學生發展核心素養研究成果正式發布，顯示了我國對高質量基礎教育的需求。但是，調查顯示，高中生在選擇高考科目時仍存在著一定的盲目性和隨意性，“不知己好”的情況非常普遍，學生生涯規劃能力的發展逐漸受到了各界的重視。劉華等人指出，目前中小學缺少生涯發展的相關課程，開展生涯教育需要探究多種形式，從不同角度，以不同方式為學生的生涯發展服務。吳永和等人從深度學習、研究體驗、生涯指導三個維度設計了機器人相關教學活動，實踐結果表明此種形式的教學方式對學生的生涯發展能力起到了促進作用。

作為非正式學習的一種，場館學習是對于發生在博物館、展覽館等非正式學習場合中的學習的統稱。目前，我國正在大規模建設各類科技場館，場館的硬件設施有了顯著改善，但支撐其教育功能的活動項目、員工素質、參觀服務等軟件資源并未完全建立。鮑賢清指出目前場館環境仍存在“重陳列、輕教育”等情況。隨著基礎設施的逐漸完善，順應教育改革趨勢，整合社會資源，提高社會場館的利用率，探究基于場館學習的教育新方式迫在眉睫。

場館學習具有情境性、自主選擇性、主動探究性等獨特的優點。本研究旨在將正規教學和非正規教學相結合，構建“學習-研究-生涯發展”導向下的STEAM課程框架。借助場館資源，發揮STEAM課程的優勢，培養學生的核心素養以及生涯發展能力。

二、國內STEAM教育研究現狀

STEAM教育起源于20世紀80年代美國人提出的STEM教育，在原有的科學、技術、工程、數學四個學科的基礎上，加入了藝術這一人文元素，形成了STEAM教育。本研究以“STEAM教育”為主題詞在中國知網數據庫中進行檢索，收集到近五年來STEAM教育的相關文獻共122篇，其中2014年發表3篇，2015年發表4篇，2016年共24篇，2017年共59篇，2018年1-5月共32篇。從整體趨勢來看，2016年開始國內有關STEAM教育的研究論文明顯增多，反映出越來越多的研究者開始關注STEAM教育，并投身于STEAM教育的研究當中去。

目前國內針對STEAM教育的研究可大致分為理論研究、調查研究、實踐研究、教師專業發展研究四個類別，為進一步分析目前STEAM教育的研究熱點，本研究依此對122篇文獻進行編碼，結果如表1所示。編碼統計的結果表明，目前國內STEAM教育相關研究集中在實踐研究方面，其中STEAM課程體系的構建是實踐研究的熱點，STEAM課程體系構建的研究主要包括教學模式、方法、策略、課程設計等內容。

從STEAM課程的教育目的來看，因受到國內創客教育發展的影響，大多數研究關注了創新能力的提高。師保國等人多角度分析了STEAM教育對學生創新素養的影響及在教學中的實施策略。孫江山等人通過實證分析證明了3D CAD支持的STEAM課程能夠在一定程度上提高創造力。除此之外，國家對新世紀人才培養的迫切需求促使核心素養作為教育目的逐漸受到關注。袁利平等人從理論上探討了STEAM教育與核心素養對接的必要性，并從人才觀，教育觀，知識觀三個角度分析了其可能性，為STEAM教育的發展指出了新的路徑。

從教學空間來看，STEAM課程往往借助傳統教室、創客空間等校內場所開展教學活動。例如，王同聚針對STEAM教育與創客教育的發展現狀，提出了創客空間的改進策略。然而STEAM教育所涵蓋的情境絕非僅限于課堂，非正式教育突破了正式教育在時間、空間上的局限，更多社會資源的加入可以促進STEAM教育的形式多樣化。宋怡等人指出我國應加大對非正式教育中STEM教育的投入與實踐力度。除政府和教育部門外，鼓勵社會第三方組織提供學習資源和活動內容，加強STEM校本課程和非正式課程建設，實現STEM教育在學校教育與非正式教育中的地方性整合。

教學目的和教學空間的變化反映了STEAM課程正逐漸由單一走向多元。盡管如此，STEAM教育尚未被考慮用于促進學生的生涯發展，且非正式學習環境下的實踐案例相對匱乏。因此，本研究圍繞核心素養的培養，構建了“學研生”導向下的STEAM教育課程設計模型，并借助場館設施展開活動設計。

三、“學研生”導向的STEAM課程模型

（一）理論基礎

1.STEAM教育與研究性學習

研究性學習是學生在教師指導下，從學生生活和社會生活中選擇和確定研究專題，主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。袁磊等人在理論研究基礎上，提出STEAM教育理念與小學研究性學習課程深度融合的基本思路，并分析了兩者融合產生的價值，即學生自主力與探究力提升、知識教育向綜合素質教育轉變以及學生社會基礎能力建設。趙玉婷等人分析了STEM教育與研究性學習課程在教學理念、教學目標和學習過程等方面的契合點。在教學理念方面，STEM教育強調知識的整合運用，而研究性學習同樣重視知識的綜合運用，學生根據研究課題運用所學的知識。在教學目標方面，STEM教育和研究性學習都是為了解決現實生活的問題，提升學生解決問題的能力和動手實踐的能力。在學習過程方面，STEM教育和研究性學習都要求學生首先要確定活動主題，了解相關的主題資料，進而明確問題，通過小組合作，得出解決方案并交流成果。

2.STEAM教育培養核心素養

STEAM教育具有基于真實任務開展、跨學科性等特點，為核心素養的培養提供了支持。秦瑾若等人認為STEAM教育以推動科學探究精神為核心任務，以培養學生的創新能力、發散思維和跨學科素養為教育目的。2007年頒布的《創新美國：擬定科學、技術、工程與數學議程》中提出STEAM素養為“在知識經濟中個人適應和接受新技術帶來的變化的能力、與他人進行跨界合作的能力、與不同層面的人進行有效交流與溝通的能力，以及找到針對當今難以想象的問題的創意性解決方案的能力”。STEAM素養的概念與核心素養的要求不謀而合，均強調了問題解決能力、創新能力等高階技能的培養。

（二）“學研生”導向的STEAM課程模型構建

“學”是指深度學習，解決學生如何學會學習的問題，特別是主動學習、自主學習的方法。其內涵包括又不限于科學知識的學習，是對“STEAM”中“Science”的拓展與升華。“研”是指“研究”，通過研究體驗解決學生規范化科學研究和工程實踐的問題，其中研究性學習作為STEAM教育落地實踐的重要形式之一，其所提倡的任務驅動與STEAM教育中的工程思想有異曲同工之妙。對“學”和“研”的關系進一步分析發現，“學”為“研”提供了知識基礎，“研”為“學”提供了實踐途徑，“以學促研”的同時，“研”又可以加深對“學”的理解，提高“學”的興趣。

“生”是指“生涯”，解決學生如何做好未來生涯發展的問題，關注未來，提升興趣。在前期的研究中，本團隊從深度學習、研究體驗、生涯指導三個維度設計了機器人教育課程，引導學生主動參與，規劃生涯。在此基礎上，本文總結了研究性學習對學生生涯發展的促進作用，“研”為“生”提供了實踐基礎與活動方式，“生”是“研”的思想深化和主題來源。“以研促生”的同時，生涯發展的明確又可以提高參與研究的動力，二者相互促進，共同輔助學生能力的提高，具體如圖1所示。研究性的學習方式與科學研究的方式相類似，后者可分為提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集數據、分析與論證、評估、交流與合作7個基本步驟。根據舒伯的生涯發展理論，中學生正處于生涯探索初期，“以研促生”主要體現在通過完成科學探究的步驟，主觀上明確自身能力傾向以及對職業的興趣，掌握一定的生涯規劃技能，客觀上初步了解某一個行業所需的知識技能及相關的職業道德等。

在明確“學”“研”“生”關系的基礎上，本研究建構了融合三者的混合式STEAM課程模型，從教學分析、教學活動設計和教學評價三個方面對該模型進行了詳細闡述，如圖2所示。以上海市普通初中生為教學對象，以與自然有關的多學科知識與技能作為基礎內容，以研究活動為重要學習途徑，以培養學生的核心素養、發展生涯規劃能力為主要任務，針對上海市普通中小學課程體系中拓展型課程展開設計。

四、“學研生”導向下的STEAM教育課程設計

（一）課程分析

本研究選擇上海市初中生為教學對象，以培養核心素養，發展生涯規劃能力作為教學目標，并在分析學情及明確教學目的的基礎上，選擇了綜合“學”“研”“生”三者的教學內容，校園與場館相結合的教學空間，展開“學研生”導向下的初中STEAM課程設計。

1.學情分析

從知識掌握層面來看，根據上海市課程標準要求，初中學生已完成小學自然、科學等課程的學習并具備基本的社會生活常識。從心理發展層面來看，初中生已具備了一定的自學能力，具有一定的閱讀能力、觀察力、思維能力以及分析問題的能力，但邏輯思維的發展尚處于萌芽階段，運用科學方法解決問題的能力有待提高。從生涯規劃層面來看，初中學生正處于生涯探索期，是確立人生理想目標，學會與人交往與競爭的黃金時期。

2.“學研生”三層次教學目標

隨著中國學生發展核心素養研究成果正式發布，傳統“三維目標”體系中，“知識與技能”“過程與方法”“情感、態度與價值觀”三方面的劃分方法，難以突出新型課程目標中核心素養的中心地位。因此，本研究圍繞核心素養的培養，從“學研生”三個層次對教學目標展開分析，如圖3所示。

從“學”的層次上來講，教學目標為借助場館資源，了解生物的起源及進化過程;體會人類活動與自然環境之間的相互影響，對未來發展提出建議;能夠利用3D打印技術，完成作品展示。其中，核心素養的培養體現在學會學習，活動以問題為導向，培養勤于反思的習慣;通過自主搜尋場館中的學習資源，提高信息意識。從“研”的層次上來講，掌握開展研究的基本步驟，培養理性思維。選擇“人類為什么要與自然和諧相處？”作為探究主題，培養社會責任感。借助場館活動，提高問題解決能力，初步形成對社會的責任意識。以“答案-反問”的形式進行問題引入，培養批判質疑的能力和勇于探究的品質。從“生”的層次上來講，通過職業體驗，明確自身能力傾向以及對職業的興趣，初步了解行業所需的知識技能及相關的職業道德，掌握一定的生涯規劃技能，提高自我管理能力。

3.教學內容

圍繞教學目標并結合STEAM活動特點的STEAM教育學習內容開發，應以跨學科、重實踐、面向真實情境的問題解決為主，并結合具體專題的特點。本文將教學內容分為科學、技術、工程、藝術、數學五個部分，具體如表2所示。

4.教學空間

“學研生”導向下的STEAM課程活動分為校內、校外兩部分。校內活動中，教室作為主要場所，開展活動引入與交流展示，其教學功能如表3所示。校外活動主要依托于社會場館，上海市自然博物館以“自然·人·和諧”為主題，提供了多學科知識的介紹，為開展STEAM課程提供了豐富的資源。

本研究在對場館基礎設施條件的分析上，針對教學內容，選取了“上海故事”“未來之路”“人地之源”“演化之道”“起源之謎”五個展區，其教學功能如表4所示。

各展區的空間設施與展區的主題密切相關，學生在具體的情境中感受所學的內容，增加了課程的趣味性，有助于學習者形成可遷移知識。正規學習和非正規學習的結合，拓展了傳統單一的教學空間，豐富了學習內容。

（二）“學研生”導向的活動設計

STEAM教育的課程活動應重視活動形式的多樣性，通過小組討論、展示匯報等方式激發學生的學習興趣，在進行“學研生”導向的學習活動設計時，應根據學、研、生各個階段的特點組織合適的教學活動，三方面學習活動設計應體現遞進的過程，可逐漸增加活動的復雜性和多樣性，以此達到學生在掌握知識的同時其相應的能力得到鍛煉。圖4闡述了活動開展的整體流程。

在“提出問題”環節，教師步步引導，通過實際的生活案例引出問題“為什么人類要與自然和諧相處？”接著通過學生自由討論，提出猜想與假設，教師進行點評總結。“解決問題”部分包括“設計實驗”“進行實驗”“分析論證”以及“評估”四個環節。小組分別觀看滄海桑田、人地之源、起源之謎、演化之道展區，了解生態、歷時、天文及生物方面的知識。評估即各小組的內部評估、自我反思，不斷完善作品的過程。最后，全班范圍內以小組為單位進行成果分享，完成交流展示。

（三）活動開展

本研究在充分分析上海自然博物館的學習環境的基礎上，以夏令營的形式開展了課程活動。區別于傳統教學方式，“學研生”導向下的STEAM活動開展在教學目標、教學內容、課程體系、資源建設和教師能力等方面提出了不同的要求，如表5所示。

相關活動資源包括教師自主開發的課程資源及上海自然博物館活動任務卡片等。教師利用前課幫助學生了解探究的主題和自然博物館的概況。場館學習中，活動以小組形式開展，每小組4-6人，活動時長120分鐘，部分場館活動任務卡如圖5所示。教師利用后課指導學生完成作品展示。

（四）教學評價

以“學研生”為導向的STEAM課程重構了圍繞核心素養培養的三層次教學目標，與之相適應，教學評價應從“學習”“研究”“生涯發展”三個維度開展，如表6所示。黃樺針對香港“常識百搭”創新科學與環境探究課程提出了STEAM評估框架。該框架包括科學、技術、工程、藝術和數學五個方面，經整合修改，對“學習”和“研究”維度的評價具有一定的借鑒意義。“生涯發展”維度的評價可總結為自我發展能力、生涯探索能力及生涯管理能力三方面。

五、結語

STEAM教育在我國已成為一種發展趨勢，隨著國家對創新型人才的需求日益增多，未來其課程建設需要社會各界共同參與。首先，為創建豐富的STEAM學習環境，應充分調用各種校內校外的資源，重視將正式學習與非正式學習相結合。其次，政府應鼓勵多種教學模式共存，依托校本課程，開展基于項目的學習等多種形式的學習活動。最后，教師應重視學生核心素養的培養及其生涯發展，幫助學生樹立健全的人格。本研究構建了以“學研生”為導向的初中STEAM教育課程設計模式并在夏令營中開展了小范圍實踐，但尚未進行大規模的應用。未來研究可進一步拓展實踐范圍，探索不同年級學生生涯發展能力的持續培養。

作者簡介：

吳永和：博士，博士生導師，研究方向為教育大數據與學習分析、科創教育（創客教育、STEAM教育、科學教育、機器人教育等）、人工智能與智慧教育、教育信息化系統架構與標準（yhwu@deit.ecnu.edu.cn）。

常馨予：在讀本科生，研究方向為創客教育和STEAM教育（xychang00@163.com）。