STEAM教育理念下問題解決能力培養策略研究

何雪儀 黃馨

摘? 要 首先分析STEAM教育理念與問題解決能力的關系，闡述STEAM教育理念下培養問題解決能力的優勢，構建STEAM理念下問題解決能力的培養策略，并以案例的方式進行驗證，最后提出相關建議，以期為STEAM理念下問題解決能力的培養提供參考。

關鍵詞 STEAM教育;問題解決能力;PISA;創新型人才;知識建構;動態型問題

中圖分類號：G640? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）01-0003-03

1 引言

國際經濟合作組織（OECD）2012年PISA（The Programme

for International Student Assessment）測試結果顯示，上海的學生互動型問題的解決能力遠遠低于靜態型問題解決能力;中國學生擅長學習知識，卻不會運用知識解決實際問題，嚴重缺乏運用知識解決問題的能力。這反映了我國學生存在嚴重的“高分低能”問題，也從另一個角度反映了我國基礎教育存在的不足，即對學生問題解決能力（problem solving skill）的培養力度不夠。隨著各個行業對人才的要求不斷提高，創新型人才培養顯得尤為重要。創新型人才培養不再是以教師灌輸、學生被動接受為主的過程，而是學生主動地、不斷地實踐探索的有意義活動。傳統的“以教為主”的學習已經不能滿足知識經濟時代的要求，學生要有熱愛思考、敢于探究的意識和精神，能夠運用所學知識解決真實生活中的各種問題。

STEAM（Science，Technology，Engineering，Art，

Mathematics）教育不是五個學科的簡單相加，而是強調科學、技術、工程、藝術、數學五門學科的有機融合，主要以項目或問題為任務驅動，通過學生的合作交流與自主探究相結合的方式，有效地完成項目或解決問題，旨在培養學生的創新思維、創新能力及問題解決能力。STEAM教育以做中學為宗旨，注重學生在實踐中應用知識并體驗學習任務和作品的完成過程，以便促進問題解決能力的發展。可見，STEAM教育對問題解決能力的培養有著重大意義。

2 STEAM教育理念與問題解決能力的關系

問題解決能力的培養現狀? 20世紀80年代以來，越來越多的國家將培養學生的問題解決能力作為教學的目的，國外的學者創建了一系列可以提高學生問題解決能力的教程，如心理學家魯賓斯坦的一般問題解決模式、弗斯坦教授的思維工具強化教程、德波諾關于思維訓練的科爾特（CORT）

教程等[1]。經過多年發展，基于問題的學習理論逐漸形成PBL模式。PBL模式被廣泛應用，國外的各級院校大多采用這種模式進行教學。目前，國際上對于問題解決能力培養是比較重視的，從2003年開始，國際經濟合作與發展組織（OECD）在PISA測試中加入問題解決能力測試模塊，更加奠定了問題解決能力在學生培養方面的重要地位。

20世紀80年代以來，國內專家也在問題解決能力培養方面提出很多建議。如馬云鵬在《小學數學教學論》（第四版）一書中專門編寫了關于數學問題及其教學的章節，介紹了數學問題及其解決的一般過程與方法，同時提到如何培養學生數學問題解決能力的一般策略[2]。國內很多一線教師在日常教學中也總結了大量單科問題解決能力培養的經驗并提出各類培養建議，如特級教師李光樹提出的數學問題解決能力的培養措施[3]。有很多教師認為，在培養學生問題解決能力時，首先要讓學生學會發現問題并提出問題;其次讓學生掌握解決問題的策略。“問題解決”與“項目式教學”在2017年的高中信息技術課程標準中被多次提及，可見問題解決能力的培養與項目式教學在實際教學中的重要性。清華附小的“1+X課程”在數學與科技領域，配合國家數學和科學課程的課程標準，補充相應的數學與科學閱讀、數學與科學游戲等整合內容。

國內關于問題解決能力的培養大多集中于單學科領域，這不利于學生的全面發展。生活中的真實問題是不局限于某個學科的，一般都涉及多個學科的知識，所以單單培養學生某個學科領域的問題解決能力是遠遠不夠的?，F實生活中的劣構問題大多需要應用跨界思維與多學科知識解決，這與STEAM教育主張的跨學科理念不謀而合，學生解決問題應該以跨學科知識融合為基礎進行問題的分析與思考，進而解決問題。趙慧勤等人提出STEAM教育理念可以指導21世紀學生必須具備的四項能力即“4C”能力的培養，分別是批判性思維能力、溝通能力、協作能力、創造創新能力[4]。為此，本文旨在基于STEAM理念，通過設計與開發一系列案例，進而培養學生的問題解決能力。

STEAM教育過程與一般問題解決過程的關系? STEAM教育的教學過程可以分為五個步驟，分別是確定問題、規劃、嘗試、修改和交流[5]。OECD在PISA 2003中將問題解決能力定義為個體在沒有明確解決方案的情況下，利用認知過程來理解和面對真實的、跨學科的問題情境并尋求解決方案的能力[6]。本文主要從一般問題解決的過程進行研究與分析，一般問題解決過程即解決問題時個體所涉及的認知過程。不同的研究者對于個體在一般解決問題時的認知過程的理解是不同的，但也有很多共同之處。其中，最為典型的分析就是PISA 2012將問題解決過程概括為四個方面，分別是探索與理解（Exploring and understanding）、

表征與建模（Representing and formulating）、計劃與執行（Planning and executing）、監控與反思（Monitoring and reflecting）[7]。

STEAM教育的教學過程中的關鍵步驟與問題解決的一般過程是相符的，兩者的聯系如圖1所示。STEAM教學過程的“確定問題”環節與一般問題解決過程的“探索與理解”“表征與建?！眱纱蟓h節相對應;STEAM教學過程的“規劃”“嘗試”環節與一般問題解決過程的“計劃與執行”環節相對應;STEAM教學過程的“修改”“交流”環節與一般問題解決過程的“監控與反思”環節相對應。由此可以得知，利用STEAM教育理念培養學生的問題解決能力是可行的。