例談基于STEAM理念的科學探究課程的實施王越玲

STEAM教育注重學習和現實生活之間的聯系，有利于培養學生三大核心素養（批判性思維、開放性思維以及社會使命感）和七大能力（創新創造能力、團隊合作能力、問題解決能力、科學探究能力、動手實踐能力、自我反思能力）。科學探究的形式多樣，但其目的均是解放學生的天性，激發學生的創造力和想象力，培養學生的綜合實踐和動手能力，同時也推動教師自身的發展。而這一目的與STEAM理念不謀而合。在此，將以“橋梁”一課為例，討論如何基于STEAM理念開展科學探究課程。

一、以學生為中心，促進學習能力的形成

基于STEAM理念的科學探究課程以培養學生核心素養為宗旨，讓學生圍繞實際問題思考可行的解決方案，注重對學生自主學習、合作探究以及思維方法的鍛煉，試圖通過思維碰撞，促進學生深層次、理解性的學習。教師可通過以下方法引導學生。

1.選擇恰當的教學方法

“橋梁”一課分為四個單元：“橋梁小家族”“梁橋”“拱橋”“橋梁大比拼”。每個單元都由一些小的項目組成，并以問題為中心展開。如在“梁橋”單元，學生將研究“不同形狀的桁架對于梁橋穩定性有什么影響”，同時經歷“分析問題—提出可行方案—實踐—提交報告”的學習過程。這一自主學習過程可以采取項目式教學法進行。即以項目問題為學習起點，通過小組討論和研究中心問題展開實踐，最后進行匯報及總結。在這個過程中，學生需要主動學習，而教師則更關注問題的提出，并保證學生以項目為導向。

2.建構學科知識框架

STEAM教育提倡打破學科界限，強調知識的整合并將其轉化為學生容易理解和掌握的形式，因此要對知識框架進行建構。知識框架是對繁雜知識的簡化，有目的地搭建學科知識框架能夠讓學生更全面、快速、深入地分析問題與解決問題，從而提高學習新知識的效率。搭建“橋梁”一課的知識框架經歷了如下過程。一是分析學生需要掌握的前概念。要對學生提出更高的要求，需要學生在知識和能力方面有一定的準備。二是在已有知識和能力的前提下，挖掘學生與其前概念相匹配的知識能力。三是將與本課相關的全部知識與能力分別歸入STEAM五大學科分類（見表1）。

二、保護學生好奇心，促進創造性思維的發展

STEAM課程本身極富創造性。教師可以教授學生一些創造性思維策略，鼓勵學生在項目設計中保持獨立的思考和創新精神，促進學生創造性思維的發展。

1.創設有趣的情境

在學生思考造橋因素時，筆者組織了一場辯論賽，引導學生們從經濟、社會、自然、人文等因素方面論述在山區建橋的合理性，由此激發他們主動探究問題、解決問題的熱情和興趣。這也符合STEAM課程希望學生根據現實問題的需要將各個學科的零散知識整合在一起解決問題的要求。

2.課前有效的角色代入

與其給學生設計代入一些他們無法接觸和想象的事物，不如以實際生活為切入點，賦予他們一個合適的主題角色。當學生進入另一個角色時，更容易產生探究的熱情，提升解決問題的創造力。例如，在搭建拱橋時引導學生化身工程師解決造橋問題。自我代入需要根據不同的課程內容進行設計，教師可按需而制。

3.重視頭腦風暴的應用

頭腦風暴由美國學者奧斯本提出，是一種打破常規思維方式的討論形式。在頭腦風暴階段，學生的思維高度活躍，是培養創造力的絕佳時期。例如在“橋梁大比拼”這一單元，筆者首先要求學生在小組內進行頭腦風暴。學生要思考設計哪種類型的橋，以及搭建模型需要多少材料。針對這兩個問題，小組內羅列出多種方案，并從中選取最有利于解決問題的方案，最后要在全班發言。頭腦風暴可以明顯減少對學生思維的局限，更好地體現學生思維的獨特性和創造性。

三、加強評價的多樣性，促進學生全面發展

1.增加學生自評與互評

教師的評價要有一定的延遲性，可先由學生進行自評和互評。如在“搭建拱橋”單元，學生對組內設計進行匯報時，教師可請其他組的學生評價該組方案是否可行。在完成拱橋的最終搭建后，由每個小組選派的驗收人員進行投票，選出最優設計方案。由學生點評，不僅能提高學生的語言表達能力，還能促進其對本組設計的反思。

2.結果性評價

在實際應用中，最終選用的一定是成功的方案，所以要重視結果性評價。如“橋梁”一課設置的檢驗環節，就是根據項目要達成的目標進行評價，篩選最優設計的過程。實踐表明，結果性評價能提高學生良性競爭的意識并促進學生反思。

四、注重反思，師生共同進步

1.重視反思后的完善

反思性學習可培養高階思維。在整個項目過程中，從前期的理論知識到最后的模型展示，歷經較長周期，學生通過反思，變被動學習為主動學習，優化了學習的思維過程。反思有多種表現形式。一是小組展示交流時，立刻反思在設計討論過程中出現的問題以及解決辦法，包括知識層面和團隊合作層面。二是在搭建橋梁結束后，回顧整個過程，并對小組設計進行優化和完善。

2.加強教師的課后反思

作為學生的領路人，教師必須對教學進行不斷反思。STEAM課程沒有明確的界限，知識涵蓋面廣，對教師的能力要求較高。課后反思能讓教師對教學內容有更深刻的理解，從而不斷提高專業水平。

基于STEAM理念的科學探究課程的設計、實施、評價與反思，需要教師持續的探索與實踐，從而促進學生在探索過程中鍛煉動手實踐能力，在積極動腦發散思維中提高創造力和想象力，在交流合作中切身感悟科學的真諦與精神，真正做到動手、動腦、動心。

（責任編輯 ? 郭向和）