STEAM課程培養(yǎng)小學生批判性思維技能的實踐研究

孔維磊 葉紅霞

摘要：培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是我國教育的重中之重，而批判性思維能力是科技創(chuàng)新人才不可或缺的一項能力，小學是批判性思維技能形成的關鍵期，STEAM課程學習后學生可以形成自己的判斷力和洞察力。通過單組前后測實驗，研究對象為某小學五年級30名學生，利用康奈爾批判性思維測試X級量表對批判性思維前后測研究。研究表明：通過實驗的小學生批判性思維技能得到顯著提升，STEAM課程是提升小學生批判性思維技能的有效手段，學生批判性思維技能可以作為STEAM課程學習效果的一種評價指標。

關鍵詞：批判性思維;STEAM課程;CCTTLX

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）17-0000-00

研究緣起

1.整合性STEAM教育實踐呼之欲出

網(wǎng)絡時代下學生缺少的不是知識本身，而是一種將知識整合提升的能力。2007年引入我國的STEM教育，以及之后逐漸發(fā)展的STEM+和STEAM等皆屬于科技整合課程，這類課程的特點就是將各科知識與技巧應用到真實且復雜的情境中去解決問題。[1]

2.STEAM教育評價體系無統(tǒng)一標準

在STEAM教育評價方面，目前沒有統(tǒng)一可供參考的標準，多直接以各學科的課程標準為評價指標，但目前有很多學者已經(jīng)開始研究在STEAM教育與問題解決能力、創(chuàng)造力、思維能力等綜合能力之間建立聯(lián)系，構建相應的評價體系。[2]

3.批判性思維引起社會廣泛的關注

人類已經(jīng)進入數(shù)字化時代，數(shù)字化時代是以具備批判性思考、適應能力、協(xié)作交流能力、問題解決和創(chuàng)造力以及一定信息素養(yǎng)的科學家、工程師，尤其是電腦工程師和技術工人為主導人力資源的時代。[3]數(shù)字化時代批判性思維的重要性不言而喻，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）在2015年啟動的“教育2030：教育和技能的未來”項目中提出的《OECD學習框架2030》確立了面向2030的技能、態(tài)度、價值觀、關鍵概念等共28項素養(yǎng)，其中批判性思維被列為重要的培養(yǎng)目標，培養(yǎng)學生求真、求理、公正、開放和反思的品質。[4]

概念界定

1.STEAM課程

STEAM（科學、技術、工程、藝術和數(shù)學）教育理念的最初目的是提升大學本科生的STEM整合能力，為各個行業(yè)培養(yǎng)復合型人才，后來STEAM教育在中小學流傳開來，許多國家基礎教育改革朝著該方向前進。[5]目前，中小學STEAM課程開發(fā)主要以兩種形式展開：一種是嵌入式STEAM課程開發(fā)，其與多個學科融合，打破學科界限，增強知識之間的聯(lián)通與整體提升;一種是以選修課的形式展開，去除學科的定義，運用已有的知識和可能探索的知識去解決生活中的問題，培養(yǎng)學生的高階思維。本研究主要圍繞選修課的形式展開。

2.批判性思維技能

1990年美國哲學協(xié)會贊助了一個德爾福項目，將在批判性思維教學中有造詣的46位教育家和科學家聚集在一起為批判性思維下定義，最后小組提出從兩個方面將批判性思維概念化：一是批判性思維技能，對世間萬物的解釋、分析、評價、推理、解釋和自我調節(jié)，主要用于一些事務的判斷和決策;二是批判性思維傾向，即使用批判性思維技能的傾向或意愿。[6]本研究主要圍繞批判性思維技能展開。

3.CCTTLX

《康奈爾批判性思維測驗：X水平》（Cornell Critical Thinking Test，Level X，CCTTLX），由恩尼斯和米爾曼（Millman J）編制，小學四年級到六年級可以采用該量表，該量表為多項選擇，可以更好地衡量被測者的批判性思維技能，其中主要有歸納性、可信度、經(jīng)驗觀察、理論演繹和確定假設幾大塊內容，測驗較為成熟，在各個國家基礎教育改革教育實踐中得到了廣泛的應用。[7]

STEAM課程“我是汽車設計師”教學設計與實施

1.STEAM課程整體介紹

STEAM課程教學的核心思想是基于PBL的以學生為中心、以活動為中心的理念。教學設計過程采用“5E”教學模式，其中包括5個教學環(huán)節(jié)，即引入（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、精致（elaborate）和評價（evaluate），5E教學模式是由美國生物科學課程研究所開發(fā)的科學教育領域的教學模式，該模式在科學教育領域受到高度關注。[8]STEAM屬于科學教育的范疇，本研究在STEAM課程中采用5E教學環(huán)模式，目的在于吸引學生的注意力，增強學生的興趣，促使學生真正愿意以學為最終目的，確保STEAM課程的有效進行，提高研究結果的準確性和參考性。

STEAM課程共設計六單元，分別為雪糕棒的別樣之旅、漢諾塔之乾坤大挪移、解不開的魯班鎖、我是小小粉刷匠、我是汽車設計師和機器人總動員。本文以“我是汽車設計師”為例進行介紹。

2.“我是汽車設計師”教學設計與實施

第一部分是基礎知識的學習，學生應該理解工程設計步驟（設計、制造、測試、評估），儲備知識基礎，初步形成問題解決的意識。第二部分是動手操作，學生根據(jù)拼裝手冊搭建汽車模型，清楚器件的基本拼裝技巧，并查閱資料在現(xiàn)實生活中了解汽車的基本結構和制造工藝，形成求真求理的良好品質。第三部分是能力拓展，學生通過測試汽車模型的速度，反思設計中的不足之處，不斷修改以提升汽車速度，培養(yǎng)學生善于抓住要領、清晰敏捷的思維能力。簡要的教學過程如下。

①引入。利用多媒體向學生展示電影《汽車總動員》中賽車的片段，引導學生進入汽車設計師的角色中。學生積極參與討論，了解大致設計內容。

②探究。學生上網(wǎng)查詢汽車的相關知識，開展頭腦風暴，在白紙上繪制出心目中的汽車，并用簡短的文字敘述汽車的性能。在探究過程中發(fā)現(xiàn)諸多影響汽車速度的因素，嘗試設計更為強大的引擎和汽車裝置，改變車輪與輪胎的大小和材料……隨后小組成員根據(jù)自己提出的方案選擇一個汽車模型，并完成賽車搭建，接著，在2米的固定距離上測試行駛時間，并將時間記錄在學習任務單中。教師總結學生匯報的時間，并引導學生繼續(xù)探究提升賽車速度的方法。

③解釋。為什么固定距離行駛時間減少了速度就提升了？汽車通過哪些方式獲得了速度提升？當汽車在一定距離內，以最快的速度行駛時，什么因素會影響到行駛時間？由小組成員進行解釋，公式“速度=路程÷時間”就此得出。教師用PPT演示影響汽車速度可以從兩方面考慮，一個是汽車的動力裝置，另一個是汽車的本身屬性。學生看完后發(fā)現(xiàn)自己的小車還有改進的空間，于是再次探究影響速度的因素，發(fā)現(xiàn)賽車的重量、車輪的大小、馬達的功率、齒輪、摩擦力等都是影響速度的因素。

④精致。根據(jù)學生的匯報，師生共同總結提升賽車模型速度的方法有減輕汽車重量、增大馬力和選擇正確齒輪囊等，齒輪囊有加速齒輪（大輪對小輪）、減速齒輪（小輪對大輪）或者普通齒輪（大輪對大輪）。在改進汽車模型的過程中，學生發(fā)現(xiàn)選擇正確的齒輪囊是影響賽車速度的關鍵因素。最終學生根據(jù)要求進行改進、測試，分析自己在哪些方面進行了改進，與成績一起記錄在任務單中。

⑤評價。根據(jù)小組修正數(shù)據(jù)的記錄，評選出汽車模型速度最快的設計師小組和速度提升最大的設計師小組。小組之間互相給出意見。課后讓學生基于自己認為可能影響速度的其他因素進行測試。

STEAM課程教學效果測評

本研究的研究對象為蘇州市某小學五年級的30名小學生，其中男生20人，女生10人，選用康奈爾批判性思維測試X級量表前后測量STEAM課程中小學生批判性思維技能的變化。采用成對樣本t檢驗對所得數(shù)據(jù)進行分析，在學習前后，利用CCTTLX問卷對30名被試對象測試其批判性思維技能的得分，將前后得分進行成對樣本t檢驗，得到如下表所示的數(shù)據(jù)。

由下表可知，學習之前學生總體得分均值為29.93分，學習之后總體得分均值為30.51分，其中學習之后均值增大，存在顯著性差異（p<0.05）。心理學家Ferguson于2009年提出，效應量小、中、大的標準分別為0.04、0.05、0.64。[9]其中偏效應量大小為0.25，處于中等偏上水平，說明STEAM課程的培養(yǎng)方式是有效的。2005年，Ennis等人在美國進行了一項研究，并報告了這項研究的參與者在71項CCTTLX測試中獲得的分數(shù)平均值為35。[10]而此次測量分數(shù)得分均小于35，說明試驗學校小學生批判性思維技能處于次中等水平，應該增加課堂中用于提升批判性思維技能的活動，對全國小學生、中學生等批判性思維技能的測量和預估還有待進一步研究。

結論與思考

打破學科的壁壘，運用綜合知識去解決生活中的問題的STEAM課程，對培養(yǎng)學生的求知、求真、公正、開放的日常思維是有效果的。STEAM課程是提升小學生批判性思維技能的有效手段，也可以說，學生批判性思維技能可以作為STEAM課程學習效果的一種評價指標。批判性思維技能是21世紀不可或缺的一項能力，對于如何培養(yǎng)學生的批判性思維技能，筆者認為可以從以下三方面考慮。

1.提升自我，樹立榜樣

在學生批判性思維技能培養(yǎng)的方式上，筆者深刻地體會到教師角色的重要性，因此教師首先要提高自己的批判性思維技能水平，樹立榜樣，以身作則，只有這樣才能有效培養(yǎng)學生的批判性思維意識。加強職前師范教育的批判性思維鍛煉，教育主管部門多開展關于批判性思維的活動，教師的考核指標豐富化、多樣化等舉措都能在一定程度上幫助教師提高批判性思維技能水平。

2.創(chuàng)造機會，發(fā)展思維

在課堂中，多設計促進學生主動思考、提問和探究的活動，讓學生置身于敢于質疑、敢于反思、敢于發(fā)現(xiàn)的批判性思維環(huán)境中，不要輕易地否決學生的“唱反調”行為，而要換位思考，重新認識這個問題，要培養(yǎng)一種對任何事物“知其然，知其所以然”的追求。

3.發(fā)動大家，無限可能

學生批判性思維技能的培養(yǎng)，不是教師一個人的事情，需家長、學校、社會三方同心協(xié)力，共鑄學生美好藍圖，讓每個人都認識到批判性思維的重要性。

批判性思維技能的培養(yǎng)不是一蹴而就的，未來可期！

參考文獻：

[1][3][8]鄭葳.中國STEAM教育發(fā)展報告[M].北京：科學出版社，2017：55.

[2]臺灣師范大學科技應用與人力資源發(fā)展學系.數(shù)學/科學/科技統(tǒng)整課程與國中學生創(chuàng)造力之關系[D].臺北：臺灣師范大學，2008.

[4]舒越，盛群力.聚焦核心素養(yǎng) 創(chuàng)造幸福生活——OECD學習框架2030研究述要[J].中國電化教育，2019（03）：9-15.

[5]胡衛(wèi)平，首新，陳勇剛.中小學STEAM教育體系的建構與實踐[J].華東師范大學學報（教育科學版），2017，35（04）：31-39+134.

[6][7]羅清旭.批判性思維理論及其測評技術研究[D].南京：南京師范大學，2002.

[9]Ferguson C J，Christopher J.An effect size primer：A guide for clinicians and researchers[J].Professional Psychology：Research and Practice，2009，40（05）：532-538.

[10]Gedik， H. （2013）. Social studies teacher candidates critical thinking skills. Procedia - Social and Behavioral Sciences， 93， 1020-1024. doi：10.1016/j.sbspro.2013.09.322.

作者簡介：孔維磊（1989.3—），男，江蘇徐州人，中小學二級教師，學士，研究方向為STEAM教育、信息技術教育教學。葉紅霞（1993.6—），女，江蘇蘇州人，中小學二級教師，碩士在讀，研究方向為STEAM教育、信息技術教學。

基金項目：本文系江蘇省“十三五”規(guī)劃重點資助課題成果“基于學科素養(yǎng)養(yǎng)成的K12一貫制科學課程一體化實踐研究”（立項編號B-a/2016/02/03）的研究成果。

第六屆“互聯(lián)網(wǎng)+教育”創(chuàng)新周隆重開幕

資訊

2020年8月19日，第六屆“互聯(lián)網(wǎng)+教育”創(chuàng)新周在中關村互聯(lián)網(wǎng)教育創(chuàng)新中心開幕。本屆創(chuàng)新周以助力教育深化改革進程，促進教育資源共享，推動教育公平發(fā)展和質量提升，推進“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展與應用，持續(xù)優(yōu)化教育創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務平臺為目標，邀請相關領域嘉賓參會，共同探討教育創(chuàng)新路徑和教育產業(yè)發(fā)展趨勢。

本屆創(chuàng)新周由中國教育學會、中國教育科學研究院、中國教育發(fā)展戰(zhàn)略學會指導，北京市海淀區(qū)人民政府主辦，中關村科技園區(qū)海淀園管理委員會、北京市海淀區(qū)教育委員會支持，中關村互聯(lián)網(wǎng)教育創(chuàng)新中心承辦。全國政協(xié)常委兼副秘書長、民進中央副主席朱永新，中國教育學會常務副會長劉堂江，中國教育發(fā)展戰(zhàn)略學會常務副會長兼秘書長韓民，海淀區(qū)委常委、政法委書記、區(qū)委辦公室主任吳計亮，海淀區(qū)人民政府副區(qū)長張若冰，海淀置業(yè)集團董事長張麗君等六位嘉賓共同為本屆創(chuàng)新周啟幕。

在以“未來的教育與個性化學習”為主題的高端對話中，全國政協(xié)常委兼副秘書長、民進中央副主席朱永新，新東方教育科技集團董事長俞敏洪，對教育新基建與教育變革、素質教育與評價體系變革、培訓機構對學生品德培養(yǎng)的作用等話題發(fā)表了各自的觀點，引發(fā)了思維的碰撞，獲得了全場的陣陣喝彩。

隨后，北京師范大學副校長陳麗教授、網(wǎng)易有道CEO周楓分別發(fā)表了主題演講。在圓桌論壇上，北京師范大學未來教育高精尖創(chuàng)新中心執(zhí)行主任余勝泉、北京教育網(wǎng)絡和信息中心主任武裝、北京市海淀區(qū)教師進修學校校長羅濱、慧科集團合伙人陳瀅共同探討了“融合化在線教育的共建與共享”。