基于STEAM教育的教學模式設計與研究

摘要：本文基于STEAM教育的理論與課程系統教學實踐相結合、教師教學設計與學生應用相結合、學習技術與項目整體相結合，提出了基于STEAM教育的教學模式，并對此模式的應用實例和原則進行分析，希望為從事相關工作的研究者提供一定的參考。

關鍵詞：教學設計;教學模式;STEAM教育

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2019）010-0077-05

隨著計算機網絡技術登上舞臺，人類社會已經進入“全民皆網”時代，我們的生活、工作、溝通等方面都在發生著巨大的改變。教育作為國家發展過程中的重要一環，其理論和實踐界已經開始聚焦于教育信息化模式。教育的目標是提高教學質量，追求高效的課堂。信息化教學模式其理論上的紛繁復雜、無體系性、無規律性的生搬硬套已經成為信息化教育界的共識。[1]探索信息技術在STEAM教育基礎之上的教學模式，對于教師從事中小學STEAM課程設計以及培養面向未來的創新型高素質人才，具有引領作用。

STEAM教育下的教學模式

當前我國對STEAM教育的教學模式的探索處于初級階段，多停留在國外相關理論的引進和成果介紹層面，缺少課堂教學應用方面的實證研究以及基于研究理論建構，尤其缺乏可供推廣的有效課堂教學模式。[2]跨學科的培養方式與傳統的教學方式相比具有很大的差異，這對于師生雙方都是一個極大的挑戰。STEAM素養與實踐類型如圖1所示。[3]

STEAM教育通過創新實踐以及學科實踐兩種實踐方式為教師實施STEAM教學提供支持，達到培養學生問題解決能力、協作能力、創新能力、交流能力以及創造性思維能力的目的。

1.傳統教學模式與STEAM教育下的教學模式

從學習文化理解的角度可以對傳統教學模式和STEAM教育下的教學模式進行比較。學習文化是指影響或制約學習者學習活動的價值觀、資源、過程、模式、方法能力和習慣等方面的總稱。[4]傳統教學模式與STEAM教育下的模式比較如下頁表1所示。

2.基于STEAM教育的教學模式設計

經過研究中外文獻，我們整理出了教學模式中所具備的共同要素，包括真實情境、關鍵問題、方案設計、實施、改進以及形成最終產品后的交流展示。[5]傳統教學的學習方式是教師傳授，學生被動接收，這樣的方式容易使學生疲憊?；赟TEAM教育下的教學模式能夠將理論與實踐相結合，將學生的有意注意與無意注意相互結合。本文設計的基于STEAM教育的教學模式如圖2所示，整個教學模式包括課前、課中、課后三個模塊。

（1）課前

知識準備，教師組織教學資源并且設計教學內容，對課堂情境進行預設，課上的教學資源推送給學生，學生提前自主探究學習。教師對學生進行診斷性評估，根據評估結果對學生進行分組。課前教學模式設計如圖3所示。

①理論基礎。構建STEAM教學模式的理論基礎為全面發展理論、構建主義學習理論、從實踐中學理論。

②教學目標。以培養STEAM素養為基本目標，培養學生的設計思維、創造性思維以及協作能力，以促進學習者高階能力發展為根本目標。

③評估學生。此次教學評價采用診斷性評價，在創設問題情境前，首先需要對學生現有水平有一定的了解，為后期學生分組做準備。

④學生分組。根據學生評估結果、能力要求、起點水平和學習風格進行分組。

⑤創設情境。為學習者營造出一個真實的問題情境，加強所學習的知識和技能與真實世界的聯系。強調對學習主題內容的遷移能力，發現問題、分析問題、解決問題能力的培養。[6]這樣一方面激發學習者學習的熱情;另一方面，真實的情境具備不確定性和復雜性，給學習者更大的挑戰，綜合各學科的知識與環境，這與STEAM教育強調的面向現實世界問題相互契合。

（2）課中

在STEAM的教學活動中，學生是主體，教師扮演教學活動的組織者、發起者和學生學習過程中的輔助者的角色。課中教學模式設計如下頁圖4所示。

①定義關鍵問題和探究。關鍵問題能增加學生的學習興趣，為學生的研究提供方向——探究式的學習環境。師生共同參與收集信息以及對已有信息進行加工等。對于已經確立的問題，在現有知識不能解決的前提下就需要收集相關信息來解決問題。借助報刊、專著、領域專家、互聯網等方式獲取一定的信息，在收集的信息達到飽和的情況下對信息進行加工，分析如何解決問題，并且研究出解決問題的最優方案。學生分析教師引入的問題情境，明確需要解決的問題，并且對要解決的問題進行探究。

②建構和創新。如果這個問題曾經遇到過，那么學生增長的是知識與技能、新知識與舊知識的建構;學生遇到類似或是全新的問題，那么前者增長了學生的分析能力，后者增長了學生的創新能力，學生的知識與技能仍會得到滿足，并且提升了學生的跨學科思維能力。

③團隊協商。學生對教師的前置問題有一定的研究后，進入團隊協作探究階段，在這個階段，團隊圍繞主題進行更加系統的討論。在完成一個有難度的問題時，根據團隊成員的擅長領域進行人員分工，綜合各個成員觀點[7]，確定問題的解決方案。教師在過程中應當密切關注各個團隊的討論進程，在團隊遇到問題時，加以引導。

④迭代。當團隊在討論的過程中遇到問題定義不準確時，返回最開始的問題明確階段，重新定義并且展開探究，問題的探究是一個相互迭代的過程。

⑤質詢。在遇到難以攻克的關鍵點時，團隊可以尋求教師的幫助，教師也應當隨時關注各團隊進度，在問題進入關鍵點時為學生提供引導問題探究的方案，防止學生偏離目標。STEAM教學模式中，教師輔導可以通過對話、郵件等多種方式進行，教師同時輔導多名學生，促進學習效率的提升。

⑥飽和總結。團隊成員一致認為探究問題的解決方案達到飽和時，對探究的信息進行總結，綜合各個成員觀點，得到一份可以用于展示交流的方案或作品。

⑦生成方案。STEAM教育強調的是面向真實世界的實際問題的解決，其課堂教學自始至終圍繞著這個關鍵問題的解決開展。這個問題可能是一個需要工程設計的難題、科學探究的疑問，為解決問題進行方案的制訂都是必不可少的，這是一個比較具體、詳細和可操作的過程。這個成果或產品可以是一個可操作、能推廣的方案或是一個根據方案制作形成的產品。

⑧學習技術支持。基于STEAM教育的教學模式，在學生團隊進行探究活動時可以提供各種工具和資源，其中可以涉及3D建模工具、3D打印技術[8]、機器人編程、虛擬現實技術、人工智能推理、大數據處理等高層次的技術。

（3）課后

本文采用了系統評價法，與傳統評價法注重結果不同，系統評價法重視客觀的評價手段、過程的評估。其目的在于建立一個螺旋上升的運動過程，以便對教學模式的運行情況作出及時的修正和完善。[9]系統評價要求學生根據教學目標教學以及教師制作的評價標準不斷地進行內部評價以及自我評價。本文采取多元主體對方案進行評價，其中評價主體有自我評價、內部評價、教師評價三個方面。課后教學模式設計如圖5所示。

①方案交流。學生個人獨立完成的任務和以小組為單位的合作探究，都以小組為單位匯報，在匯報過程中盡量使每位學生都參與，鼓勵學生將匯報過程錄音、錄像，供同學觀摩、研討。[10]召集學生對方案進行討論和交流，雙方交換意見以及測評，定義結果或評價，注意在評價過程中的公平性，定義清晰的目標和成功的標準。

②總結反思。教師在課后根據學生課上出現的問題進行反思，找到在教學設計過程中不完善的地方加以記錄改進，將學生提交的作品或者方案進行分析、評價。[11]學生將方案形成過程以文字、圖片、圖畫的形式記錄，注意總結在方案形成過程中所遇到的問題與創新點，舉一反三，加深對所學習內容的理解和記憶，仍然存在的問題尋求教師或團隊的協助。

③完善方案。學生傾聽多元主體所帶來的評價，汲取他人建議不斷對自己的方案或產品進行完善。

基于STEAM教育的教學模式的應用實例分析

基于STEAM教育的教學模式包括六個基本環節，本文在Scratch軟件中使用“靜態照片制作動態動畫”作為實例進行分析，為教學模式的實際應用提供參考和依據。

①Scratch背景下“靜態照片制作動態動畫”課程設計，Scratch背景下“靜態照片制作動態動畫”的課程設計如表2所示。

②Scratch背景下“靜態照片制作動態動畫”設計評價表如表3所示。

基于STEAM教育的教學模式的應用原則

各個地區學校陸續開展了各種創新課程，為提升學生的核心素養，做出了努力。但這種積極的教育熱潮背后存在著很多誤區，能夠真正了解什么是STEAM教學是極為迫切的，在進行STEAM教學實踐的過程中要遵循以下幾點。

1.培養全面發展的人

STEAM教育能夠使學生的德智體美勞各方面和諧發展，對學生的培養不能只停留在技能層面，應當將通過STEAM課程獲得的技能與學科知識聯系在一起。

2.重視學習過程

STEAM教育是一個不斷迭代的過程，教學模式沒有絕對的起點以及終點，要在“問題—設計—制作—調整”的循環過程中，培養學生的創造性思維。

3.重視活動過程中的科學性以及嚴謹性

STEAM教育在當前的大背景下容易流于形式。多數時候只重視STEAM的活動形式，課堂活躍，卻沒有將STEAM的內涵融進課堂。發現問題：STEAM教學一般是問題驅動的，從現實世界的問題中發現，運用各學科知識進行研究的，對于問題的確立一般可以從科學性、可行性、價值性、創新性四個方面進行考慮。探究問題：不單凝固于形式，而是開展真正的探究活動，鼓勵學生為主體互相討論探究，形成自己的想法，進行迭代，繼續修正進行探究活動，使學生的類屬不斷擴大，對于知識的理解不斷加深。在探究的基礎之上追求真正的結論：現階段學生存在過于追求特定答案的現象，但在STEAM的教學中其關注點不在于特定的答案而在于幫助學生學習形成良好的學習素養。

結語

本文提出基于STEAM教育的教學模式，并在模式的應用中強調將學習技術所產生的教學資源應用到實際問題中去，以教師為引導，以學生為主體，相互結合，相互促進，將理論與實踐相結合。該教學模式現階段仍處于理論階段，將其完全應用于實踐還需要進一步完善。

參考文獻：

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[11]王同聚.“微課導學”教學模式構建與實踐——以中小學機器人教學為例[J].中國電化教育，2015（02）：112-117.

作者簡介：劉文靜（1996，1—），女，漢族，河北石家莊人，碩士，研究方向為教育績效。