學習為本的STEM課程開發：價值、設計與策略

謝少菲 黃甫全 陳思宇 曾文婕

“學習為本”亦稱“學本”，強調學生學習過程的重要性。近年來，主動學習、互動參與等帶有“學本”屬性的要素成為STEM課程設計的重要元素，并被證實有利于學生在STEM學習中的表現與成功率[1]。國內外已有學者從“學習力[2]”“深度學習[3]”與“學習生態[4]”等角度對STEM課程中學生的學習過程及其內在機制進行探討。學習為本的STEM課程開發正悄然興起。

一、學習為本和學本課程

“學生中心”是杜威教育思想中的重要部分，在課程改革的歷史上發揮了重要作用。但隨著課程改革的不斷深入，“學生中心”逐漸顯現出“形式化、娛樂化”等弊端[5]。事實上，只有活動中的學生才是真正意義上的學生，“學習”成為更重要的命題，教育理念應從“生本”向“學本”深化[6]。

“學習為本”即以學習者的學習為中心[7]，強調學習者學習的過程及其本質[8]。學本理念起源于19世紀末的美國進步主義運動，以素質教育思想、終身學習理論和建構主義學習論等為基礎，并以促進學習者和諧成長和全面發展為目的。

學習為本的課程，簡稱“學本課程”，是指設計以促進積極學習過程為重點的課程[9]。以學習為本的方法規劃課程，有助于教師和學生之間建立對話，并在學習結果和教學方法及評估目標之間建立一致性[10]。學本課程具有學術、道德與社會三方面的意義。其學術意義在于：使學生作為知識的主動建構者，在嵌入的項目與問題中學習多種知識與技能，并轉化為一系列的能力;道德意義在于：發展學生的自我調節能力與責任感;社會意義在于：分享探索的權利、專業知識與責任，使共同體（community）建設成為學生知識建設的一部分[11]。“學本課程”這一概念，突出了課程的學習取向和促學意蘊[12]。

二、學習為本視域下STEM課程的價值探析

STEM教育作為一種跨學科的教育形式，具有基于真實問題情境、強調學生的親身體驗、注重小組合作探究等學本特征，能有力地促進學生的發現學習、具身學習與合作學習。

1.基于真實問題，促進發現學習。STEM課程本質上是一種基于建構主義的情境化學習模式[13]，學生在課程中主動建構問題背后的新知識，并運用新知識來解決問題，具有“問題導學”式的學本特征：以問題發現、問題生成與問題解決為主線，學生圍繞問題開展自主合作探究學習活動[14]，有利于學生的發現學習。

2.強調親身體驗，促進具身學習。STEM課程不以講授和筆記為主，而更重視學生與現實世界的聯系，注重學生的探究經歷與動手體驗，體現了更強的“具身性”。一是調動身體多感官的參與，有利于對知識進行多層次的加工與吸收;二是與同伴或教師的互動可刺激腦中的鏡像神經元，有利于向他人學習，改變自身行為，提高動手操作能力。促進具身學習的STEM課程，體現了學習為本的深刻內涵。

3.調動多元主體，促進合作學習。在多元主體參與的STEM課程中，學生需要就知識內涵或產品設計等與教師、同伴、家長或專業人員進行交流。這種交流不僅能促進大腦皮層語言功能區與語言環路的發展，更能通過與他人的合作來實現任務導向下相互促進的學習[15]。它改變了以往學生獨自學習的方式，體現了學本理念下知識的合作建構。

三、學習為本的STEM課程設計

1.課程目標設計。STEM課程在發展中形成了兩種價值取向：作品開發取向與科學探索取向。作品開發取向強調形成物化成果，如3D打印作品等;科學探索取向強調知識性成果的生成，如調查報告或解決方案[16]。這兩種取向與“知識創造型”學習中人造物和新知識的創造有較為一致的內涵[17]。學本STEM課程開發可圍繞這兩種取向設置課程總目標，結合學生實際情況設置分目標，具體維度包括思維、知識、能力、創新與價值觀等。

2.課程內容設計。STEM課程是多學科融合的產物，內容常圍繞某個項目或主題呈現。學本STEM課程要推動學生的發現學習與高效學習，在內容設計方面要注意三點。一是應緊密聯系學生生活，以促進學生的發現創造;二是應符合學生的興趣、需要與身心發展規律;三是跨學科內容之間應有緊密的邏輯關系，便于學生的遷移與應用。

3.學習活動設計。學習活動是整個課程開發的核心，也是落實STEM課程目標的載體[18]。在我國學者提出的FFS學本課堂模式中，學習活動的思路是問題發現（Findings）、問題生成（Form）、問題解決（Solve），最后進行問題拓展[19]。STEM課程較多采用基于項目的模式（Project-based Model），即STEM PBL模式，其中體驗式、實踐式及學生主導式的項目更容易使學生獲得STEM知識[20]。STEM PBL模式以項目為驅動，學生在項目實踐與合作學習中發現和解決復雜問題，與FFS模式具有一致的內在追求。在基于FFS模式的學本STEM課程中，項目選擇應該由學生自主完成，其前提則是核心問題的發現。實際上，項目選擇常由教師決定，缺少學生“問題發現”的環節。雖然學生在項目實施中仍會不斷發現和解決問題，但都與最初的“問題發現”不同，即沒有從一個更大的框架中去領悟生活中的真正需求。為此，學本STEM課程應依照“真實情境—項目選擇—項目計劃與實施—項目評價”的過程進行，增加真實情境中的問題發現、項目選擇與評價等環節，與FFS模式一致（見圖1）。

4.學習環境設計。學習環境是由多個不同要素構成的復雜系統，包括物理環境與社會心理環境。從廣義來說，物理學習環境設計包括設施環境、自然環境和時空環境。社會心理環境則包括班風與課堂氛圍等[21]。物理環境如美國麻省理工學院的STEM教室，配有網絡教學系統、3D立體視覺仿真圖形與個人實時反饋系統等設施，以促進學生知識的吸收、轉化與回饋[22]。在重視技術環境的同時，學本STEM課堂還要營造一個充滿愛與關照意味的民主化學習環境。一要給學生提供必要的學習資源，并有教師的指導與關心;二要給學生充分的自由，如自由組隊、發表想法等;三要形成學習共同體，營造樂于分享、互幫互助的氛圍。

四、學習為本的STEM課程開發策略

1.課堂記錄工具的開發與使用。在FFS模式的學本課程中，研究者開發了多種問題學習工具單，如“問題發現評價單”與“問題生成評價單”等[23]。這些學習工具的使用是評價嵌入學習過程的體現。一方面，學生可以及時發現自己的疑惑;另一方面，教師可以利用這些工具了解學情及課程效果。在學本STEM課程中，可以開發相似的工具，與課堂的不同環節相對應，由學生自主反思填寫，教師及時予以指導，師生可根據記錄的情況改進實踐，從而共建高效課堂。同時，課堂學習記錄工具可與大數據相結合，在提高評價效率的同時，了解學生自我認知的偏差，培養學生的自主學習與元認知能力。

2.課堂實踐成果的交流與分享。在學本STEM課程中，應注重項目成果的交流與分享。典型的案例是美國和諧公立學校的STEM學生登臺秀模式（STEM Student On the Stage，簡稱STEM SOS）。該模式中，學生可將自己的項目用故事的形式進行數字化演示，并上傳至YouTube頻道或Google Drive;同時，學校會定期舉辦科學挑戰賽、STEM博覽會或網頁設計大賽[24]，學生可以設計與發表自己的項目手冊，并在這些活動中與他人交流分享經驗。交流與分享可促進學生與同伴、人造物以及共同體之間的交互，使學習空間擴大到教室以外的更大環境，營造“愛學習、愛創造”的校園文化。

3.現代智能技術的使用與融合。技術作為學習三元模型的重要中介，在學習者的學習中起著腳手架的作用，有利于擴大學習者知識獲取的范圍，拓展學習共同體的人員構成和互動時空[25]。信息技術與教育正在迅速結合，如3D立體視覺仿真技術、智能黑板、高清音視頻交互技術、多種傳感技術與遠程課堂同步技術等，在智能引導、自適應學習環境創設、學生學習情況實時記錄追蹤與反饋、資源推薦與知識共享等方面對課堂產生了重要影響[26]。STEM課程的開發與多種技術相結合，可幫助學生實現深度學習。

4.教師專業知識的豐富與深化。學本STEM課程以學習為本的探究式學習的屬性要求教師知識的多樣化，米什拉（Mishra，P.）等提出的整合技術的學科教學知識（Technological Pedagogical Content Knowledge，簡稱TPACK）理論框架顯得格外重要[27]。即STEM教師應該具備TPACK框架下的技術知識、教法知識及學科知識。為此，學校與教育主管部門應積極組織教師參與STEM研習會或技術培訓，以擴展自身的學科內容知識與技術手段;要組織教師之間的課堂觀摩與學習，提高教師的STEM教學技能;教師也可以自主組隊負責某個STEM項目，通過實踐、交流、分享與評價，提高自身的綜合素養。

五、總結

綜上所述，學習為本的STEM課程開發具有如下特點。一是課程目標依據STEM課程的價值取向與學生的具體情況設計，主宰著課程開發的方向;二是學習活動是課程的核心，可在STEM課程已有活動模式的基礎上，結合FFS模式進行創新;三是課程內容設計與學習環境的創設是學習活動的兩翼，要在跨學科特點的基礎上融入學本理念，推動學習活動有效進行;四是通過工具優化、活動優化、技術優化與人員優化等策略，推動學本STEM課程向深度發展。

在學本理念的關照下，STEM課程彰顯出更大的生命力與更強的時代價值，勾勒出學習型社會建設中感性與理性彼此碰撞融合的圖景。

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（責任編輯? 郭向和）