運用6E模式實施STEAM實作課程的教學策略研究

■孫偉

(四川廣播電視大學，四川 成都 610073)

隨著經濟的發(fā)展和產業(yè)結構的調整，社會對人才的需求越趨專業(yè)化，培養(yǎng)具備批判思考能力、溝通能力以及解決復雜問題能力的創(chuàng)新人才是當今高等教育的重要使命，培養(yǎng)創(chuàng)新人才一直是教育界追求的方向[1]。6E教學模式、STEAM教育理念的出現(xiàn)，為高校在創(chuàng)新人才培育中提供了有益的教育方法和路徑。6E模式是以學生為中心的教學模式，是在5E模式的基礎上將工程設計(Engineer)作為新的步驟加入的教學模式[2]。《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中提出：積極探索信息技術在跨學科學習(STEAM教育)等教育模式中的應用，促進學生全面發(fā)展。STEAM教育有別于傳統(tǒng)的單學科、分科教育，是一種跨學科、跨領域整合的教育模式。在跨學科跨領域整合的教學架構下，學生專心在特定的主題上，而不被局限在單一學科，讓學生能學習到完整的知識，進而整合應用、增加解決問題能力，并提升批判思考能力，以利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、設計、動手實作能力以及溝通能力。本研究基于6E模式探索STEAM課程教學策略，希望能激發(fā)大學生積極參與、主動探索等學習行為，使其獲得STEAM跨領域、跨學科整合的能力，進而提升實作能力與美感素養(yǎng)等。

一、6E模式教學行為準則

6E模式在實作課程中運用時，首先需確定主題并引發(fā)學生的興趣，使學生能積極“參與”其中，讓學生確實投入到實作活動；在建構、理解主題的過程中“探索”學習問題，做出假設、預測，并得出自己的結論；接著在“說明、解釋”階段理清自己的想法，使其有更深的理解，讓學到的知識更加完善；“工程設計”階段是將概念轉化為實作的應用，使其能把學習到的概念加以具體設計或形成創(chuàng)造性的方案；然后在“豐富、深化”階段更深入地探索所學到的知識并應用在更復雜的問題上；最后通過模型成品對學習進行“評價”，確定學習和理解的程度。

6E教學模式可以幫助學生探索科學概念，并協(xié)助教師規(guī)劃課程教學活動，以促使學生能深刻理解老師所教授的知識內容，且能激發(fā)學習動機、提升創(chuàng)造與實作能力。6E模型改變了教師傳統(tǒng)的教學策略和課程內容，并使得每個學生都有一個平等的學習機會，通過6E教學模式能積極地提升學生對知識內容的掌握、改善學習成果以及擴大思考空間。6E模式強調“以學生為中心”的教學模式。在該教學模式下，教師并非是一個主導的角色，而是一個協(xié)助、引導、溝通與鼓勵的角色。在教學實施過程中，教師應該適時地向學生提出相關問題，并鼓勵學生進行團體或分組討論，激發(fā)彼此的創(chuàng)造潛能，以引導學生對學科內容不斷地進行思考和探索。

二、STEAM跨學科整合教學

國際技術與工程教育協(xié)會構建了STEM整合教育模式，在STEM基礎上融入藝術而發(fā)展起來的STEAM教學模式對課程組織架構給予了新的啟發(fā)，更有利于提高學科之間的知識交互程度，發(fā)揮STEAM教育優(yōu)勢與效能[3]。目前教學中，多是以分科教學模式為主，較少重視學科之間的聯(lián)系，要讓學生對未來的職業(yè)發(fā)展做準備，他們就必須超越學科界限進行學習思考。

(一)學科知識整合模式

知識整合模式常采用基于問題導向的學習模式(Problem-based learning)，將各學科知識內容統(tǒng)整為以問題為導向的課程體系，通過系列問題串接起各學科知識的連結應用，用相互關聯(lián)的知識解決問題，以達到不同學科知識融合、提高綜合應用的效果[4]。利用跨界知識在交叉融合中產生新的知識，是實現(xiàn)創(chuàng)新教育內涵式發(fā)展的有效途徑[5]。該模式強調將學習設計融于復雜的問題情境中去，通過學生合作的方式解決嵌于真實情境中的問題，從而促進學生對知識的理解和應用，學習到隱含于問題背后的相關知識，進而提高解決問題的能力。問題是觸發(fā)學生自我學習和探索的觸發(fā)器，也是多種學科知識融合的整合點與交叉點，更是創(chuàng)新學習的有效方式，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是STEAM教育的重中之重[6]。

(二)生活經驗整合模式

生活經驗整合模式是基于學生的需求，從學生適應社會的角度進行知識結構化設計，讓學生在結合生活經驗過程中，將學科中學術性知識轉化為可以解決實際生活問題的可用知識，學習到多學科中的綜合知識及技能。活動是STEAM課程的有效組織形式[7],強調將多個學科的知識融合到真實的項目式學習中去，還強調社會實踐活動的參與以及解決社會問題的能力培養(yǎng)，并通過項目式學習尋找各學科知識的整合點。作品實作是這種學習模式的重點，學生在作品實作過程中獲得跨學科的知識和技能，并獲得創(chuàng)造性運用知識的能力，強調對學科內容以外知識的體驗，其目的是為了豐富學生對事物的認知、注重生活經驗積累。該學習模式中，整個學習過程真實可信，以反映真實情境與現(xiàn)實生活的體驗式活動為主，促進學科知識與實際環(huán)境的交融互動，使學生成為一個全面發(fā)展的人。

(三)學生為中心的整合模式

以學生為中心的整合模式，是由學生個體或多人小組去發(fā)現(xiàn)問題、調查問題。該模式不僅強調對學生解決問題能力的培養(yǎng)，還強調對學生發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是一種依據學生需求，以學生生活經驗為背景去探尋各學科知識整合的模式。該模式清晰地體現(xiàn)了人本主義的教育思想。學生為中心取向整合模式常采用學生為主導項目的方式，以學生個人或多人小組為單位提出具體任務，在任務開展過程中不斷學習和運用跨學科知識。學生在所遇問題的解決過程中，教師需要有效協(xié)調、及時指導、嚴格監(jiān)督、全面檢查與詳細評價。該模式的優(yōu)點在于可使那些能力較強的學生擺脫結構化式課堂教學活動的約束，更能發(fā)揮好學生的個人能力表現(xiàn)；缺點在于導致那些能力較弱的學生不能適應學習過程中較為寬泛的自由發(fā)輝，從而更需要教師花更多的時間進行指導。同時，由于項目任務具有非結構化的特征，從而導致較難實現(xiàn)對學生掌握技能情況的有效評估。以學生為中心整合模式還強調創(chuàng)設學生可以自由主動介入并探索與發(fā)現(xiàn)的教育環(huán)境，讓學生在STEAM課程中進行發(fā)現(xiàn)、交互探尋出蘊含STEAM知識的整合點。

三、STEAM教學特征、步驟及評價

STEAM課程具有跨學科、趣味性、體驗性、情境性、協(xié)作性等特點，開展STEAM教育的目的在于提升學生STEAM各領域的學習動機與素養(yǎng)，并通過工程設計的實作活動來連結STEAM各學科的知識，增進自我成就感、建立自信，以及運用STEAM來解決真實情境中的問題，而形成一種整合性的學習。

(一)STEAM教學特征

富含跨學科整合性、實踐體驗性的STEAM課程在教學方法方面著重于學生的自我探索和設計能力培養(yǎng)。STEAM課程多是以問題導向及專題導向的學習方式為主，傳統(tǒng)教學法中的講授與示范教學仍是不可或缺，而應用學習過程資料、實踐學習(hands-on learning)以及合作學習都是STEAM課程教學的重要策略，主要目的在于提供學生更多設計、探究、分析、測試與評估。教育的價值在于它超越知識的另一個維度，實現(xiàn)能力提升[8]。在實施STEAM教育的課程時，教學策略的選用應是以學生為中心的學習，著重在幫助學生，更具體地察覺科學和數學知識與工程設計過程的連結等。

(二)STEAM教學步驟

STEAM課程教學步驟應基于跨學科的知識整合取向，分析相關學科間的知識關聯(lián)性，將各學科分散的知識進行跨學科結構化，通過對跨學科的問題進行探討并將各學科有機地串聯(lián)起來形成STEAM課程。STEAM課程教學步驟如下：

1.確認需求、引發(fā)學習動機和學習行為。在課程設計及進行教學活動前，對教學目標、能力指標進行分析。教師通過影片、圖像、實物與軟硬件操作，激發(fā)學生好奇心，并引導學生積極參與討論與探索。

2.連結實際應用與真實生活問題。選定主題并綜合考量跨學科的先備知識，擬定可以聯(lián)系現(xiàn)實生活問題的主題，并采取建構、主動與真實情境下的學習方式。

3.課程活動、小組討論。教師引導小組進行課程活動，小組成員在做中學的過程中完成作品制作。教師擔任協(xié)助監(jiān)督的角色，觀察各小組活動進行的表現(xiàn)。

4.團隊合作引入更多跨學科、跨領域的內容。通過一個知識點相關聯(lián)的故事發(fā)展到一個知識面，由點到面激發(fā)學生的學習興趣和主動學習的熱情。團隊合作通過共同擬訂策略、溝通協(xié)調等過程，訓練人際關系的技能、激發(fā)有創(chuàng)意的想法。

5.測試與修正。教師通過教學現(xiàn)場觀察學生們的反應了解課程的缺陷，隨時記錄以便于調整與修正。

6.發(fā)表與檢視。允許學生以各種方式呈現(xiàn)自己的作品，讓學生相互觀摩，以達到趣味性和激發(fā)成就感，進而引導反思并重新設計改良。

以上教學步驟中，STEAM課程教學還須考慮學生各學科的先備知識程度、設定單元課程的目標，以結合生活情境的主題，運用跨學科的知識內容來完成任務，過程中結合團隊合作與動手實做，學生方能對所學內容進行融會貫通及思考。

(三)STEAM教學評價

STEAM采用創(chuàng)造性問題解決導向的動態(tài)評價方式，從而促進學生實作與創(chuàng)新能力的核心素養(yǎng)全面提升[9]。STEAM課程教學的實施對于學生方面應強調多元評價，注重學生的形成性的過程評價，而非終結性評價，主要由學生個人、同學之間、教師對學生的方式開展學習過程參與度、任務完成情況和學習過程中形成的作品等過程進行評價。對于教師的評價，也將設計教學觀察記錄，以此評估教師在課堂上開發(fā)并實施STEAM項目的情況，能讓教師不斷反思、優(yōu)化和提高教學成效。

四、運用6E模式的STEAM教學設計與實施

6E模式提供了一種以學生為中心的教學框架，STEAM教學以“技術”和“工程”為主軸開展教學活動，6E模式與跨學科STEAM的課程教學設計有著相互輝映的契合，充分發(fā)輝6E模式與STEAM教學的特色是優(yōu)化高校實作課程教學實施的有效路徑。

(一)6E模式與STEAM教學的相關性

6E模式每一次的循環(huán)即代表著一次完整的學習過程，在6E模式循環(huán)運用中，學生能不斷激發(fā)思考，這是非常適用于STEAM課程教學流程。STEAM課程教學是近年來教學實踐的趨勢，以STEAM教育科技整合為根基，并結合6E模式進行STEAM課程設計的教學活動能引導學生主動探索知識，從而加強團隊合作溝通、提升實作能力與解決問題的能力。在課程實作中，將科技工程取向的6E模式與STEAM教育整合科技創(chuàng)新能力相結合最為合適。除了學科知識的整合，生活經驗和個性化和諧發(fā)展等都是STEAM教育突破性的關鍵，也是一種新的教學理念，并通過運用6E模式將STEAM教育更有效地融合于教學過程中。6E模式與STEAM教育的學習都是以學生為中心的學習方式，將其整合應用可讓任何階段的學生在其專業(yè)領域的知識建構或實作設計、藝術創(chuàng)作、行為模型、品德教育，甚至生活應用等方面皆可受益。

(二)課程設計策略

為了有效避免STEAM跨領域課程設計產生盲點與挫折，在課程設計中可組織不同專長學科教師共同設計STEAM課程內容，除了學科知識的跨域整合，更應著重考慮動手實作的能力、應用知識創(chuàng)作并解決問題的能力。STEAM內涵范圍廣泛，因此選定的課程主題設定須更加明確，避免主題內容學生不感興趣或脫離現(xiàn)實生活，否則會使得學生的作品設計難以找到著力點，更容易造成制作出的作品表現(xiàn)不佳甚至無法在預期時間內完成等問題。課程設計所涉及到的內容應更貼切學生所關心的事物，將課程主題內容選定在學生背景知識基礎上，使學生與實作的作品產生共鳴，更能讓學生對作品創(chuàng)造出更具實用性或視覺美觀的價值。

(三)教學實施策略

教師作為教學過程中的關鍵要素，其素質高低將直接影響STEAM教育的教學效果[10]。當然在教學實施過程中，教師也會遇到相關的教學困難。為了解決STEAM知識內涵與學生生活經驗、先備知識的落差，教師除了幫學生了解學習中所需的STEAM知識外，還應修正、調整設計主題，使學生能提高自己動手做的參與度，激發(fā)學生學習興趣和深入探究的耐性。在課程實作開展過程中，部份學生會拘泥于細節(jié)浪費較多時間，造成無法按時完成作品；有一部分學生有選擇困難，花費了較多時間在主題選擇上；還有少部份學生浪費掉的時間較多，造成無法在預期時間內完成作品。為了解決這些問題，在教學過程中需融入時間規(guī)劃的方案，進而要求學生在進入課程實作前，先規(guī)劃成品制作的流程和時間，使學生最終的成品以及成品展示有更多時間進行完整的交流。在6E教學模式進行中，以學生探索與討論為主，教師的角色是加以引導協(xié)助，但學生希望能從老師身上直接得到“標準答案”，久而久之就使學生缺乏尋找解答、探索、懷疑和批判思考的能力與熱情，教學中應著重引導學生多角度思考問題，培養(yǎng)批判性思維。

五、結束語

運用6E模式實施STEAM實作課程教學，能激起學生積極參與、主動探索及解釋說明的相關學習行為，更能讓學生學習STEAM跨領域、跨學科整合的能力，學生無論在實作能力、美感素養(yǎng)都能表現(xiàn)出較大的進步。6E模式結合STEAM教育開展教學活動，確實能讓學生學會如何更主動學習、自我探索、豐富深化自身的內涵，對于提升學生創(chuàng)造力、學習態(tài)度與學習動機有正向的影響。為了讓教師在未來的教學過程中更有成效，建議教師在課程規(guī)劃時，應用多種教學資源，讓跨領域課程內容能夠相輔相成，在課程教案設計時也應考慮引導學生能夠循序漸進地探索問題，以激發(fā)學生的創(chuàng)造潛能，使學生養(yǎng)成自己動手操做與自行尋找問題答案的習慣，有效提升學生思維創(chuàng)新能力，讓學習更有效率、更有趣。然而再好的教學模式仍會因教學環(huán)境不一樣而有不同的結果，教學模式應該隨著教學現(xiàn)場的改變而隨時保持靈活變動或調整，方能使教師的教學、學生的學習獲得更高的成效。