基于STEAM理念的項目式學習案例簡析

汪慧

摘 要：海貝農莊小馬咖啡館方案設計，是基于STEAM理念的項目式學習的一次有益嘗試。讓學生置身于真實的建筑方案設計招投標流程，通過實地踏勘、資料收集、專家咨詢、方案設計、分析論證等活動方式，引導學生自主構建知識體系，生成項目全方位設計理念模型及動態循環設計模式，并成功完成小馬咖啡館方案設計。在此過程中，學生不僅豐富、重構了知識，其合作意識、創新意識、解決問題的能力、藝術審美能力、技術運用的能力均得到提升。

關鍵詞：STEAM理念 項目式學習（Project Based Learning）

一、PBL-STEAM教學模式的研究意義

“STEAM”是由5個學科單詞首字母的縮寫組成：Science（科學）、Technology（技術）、 Engineering（工程）、Arts（藝術）、Math（數學）。STEAM是風靡歐美的一種教育理念，其綜合了學科特點，將知識的獲取、方法與工具的應用、創新生產的過程以及情感、態度進行有機統一，在培養學生創新思維與實踐能力的同時，體現了一種多元學科文化的融合創新。這種融合創新立足于時代背景和社會生活基礎之上，與現實世界緊密結合。

項目式學習（Project-Based learning）是一種歸納式教學法，讓學生圍繞特定的項目，在真實的情境中通過收集資料、展開調查、進行實驗等方式，主動建構自己知識體系的過程。

PBL-STEAM即“Project based learning （項目式學習）與STEAM”結合教學模式，是基于STEAM理念的項目式學習，也就是把項目學習和STEAM進行聯結，并融入課堂中的實踐性課程。PBL-STEAM以項目為驅動，把分散的學科問題統整融合，學生通過項目實踐、合作學習來解決復雜問題。

本次項目式學習嘗試將學生置于真實的職業場景，將科學、數學、技術、工程、藝術領域的內容進行有機整合，圍繞一個特定的真實項目，以小組合作探究為主要學習活動方式，培養學生的問題解決能力和團隊協作能力，塑造學生創新品質，豐富學生創新知識，增強學生未來的社會競爭力。

二、基于STEAM理念的項目式學習案例

1.前期準備

（1）確定項目

本項目式學習發起人與擬合作的業主-海貝（國際）教育農莊（以下簡稱“海貝農莊”）就可開展實施的項目經過多輪探討，決定讓學生參與海貝農莊小馬咖啡館的方案設計[1]。小馬咖啡館位于海貝農莊的馬場內，是海貝農莊二期擬建工程，目前正處在方案設計招標階段中。小馬咖啡館占地面積450平方米，投資估算100萬人民幣包含建安、軟裝等其他相關必需品。小馬咖啡館方案設計投標文件即設計成果包含：方案匯報（以Power Point作為輔助），1份總平面圖、1份外立面效果圖，1份內景效果圖及設計概算。

（2）組建導師團隊

小馬咖啡館的方案設計項目讓學生置身于真實的項目中，在導師的引導下，學生能自主地將Science（自然科學生態環保），Technology（設計軟件）、Engineering（建筑工程），Art（美術手繪）及Math（設計概算）的知識有機融合，通過小組的合作、探究，完成小馬咖啡館方案設計的全過程。故在選擇本項目式學習的導師團隊時主要考量每位導師擁有這五大領域中其中某一領域或多領域的知識或經驗，且每一位導師都有嘗試打破學科壁壘，探索創新的意愿。最終導師團隊選擇了在五大領域擁有專業知識、極具創新精神及團隊協作精神的7人導師團，其中1名自然科學老師、1名數學老師、1名信息技術老師、1名美術老師， 1名語文老師、1名英語老師、1名空間設計老師;并邀請環保專家、建筑設計師做專題講座。

（3）招募學員

確定項目及導師團隊后，導師團隊通過宣講的形式，招募本次項目式學習學員。學員由七、八年級學生自由報名，最后45名學生成為本次項目式學習的學員。

（4）確定項目式學習組織流程

本次項目式學習安排在七、八年級夏令營期間，課時累計19小時。結合建筑工程設計招投標流程，讓學員參與到競標準備、踏勘現場、答疑會、方案設計、競標及定標的招投標全過程，將各學科知識進行融合，在探究與實踐過程中完成海貝農莊小馬咖啡館的方案設計。

三、基于STEAM理念的項目式學習

1.競標準備：成立設計公司，確定設計理念

45名學員以自由推薦的方式產生4名組長，再由4名組長自由選擇隊員成立4家公司，4名組長擔任此4家公司的總經理，進而確定公司名稱，明確設計理念，建立組織架構。組隊的起初，組長傾向于根據以往其與同學的關系來選擇隊員，缺乏全方位的考慮。導師通過解讀本項目式學習所基于的STEAM理念，讓組長更明白本項目式學習團隊成員應具有不同的愛好和擅長，若能發揮其所長，團隊的力量將最強大，創造的價值也將不可估量。各位組長在導師的引導下，打破原有選擇隊員的思維定式，選擇了自己公司的項目協調員、首席設計師、手繪師、造價工程師、測繪員等學生員工。

4家設計公司集合各專業各領域的愛好者、擅長者，團隊成員集思廣益，最后確定的公司名稱和設計理念都具創造力，且獨樹一幟。如其中一家公司名稱為 FBI （F：first， B ： best， I： idea.） 意為：最快速地提出最合適的方案。致力于建造最符合業主想法，對環境最友好，且最有吸引力的建筑。另一家公司，用數學符號 ∞ 和英文字母Unique 意為：獨一無二，蘊含的理念是無限空間，無限可能。滿足業主要求的前提下有自己的創新元素，給予業主前所未有的體驗感和滿足感。

4家設計公司經歷了初始的組建和磨合階段后，導師團隊為學員們深度解讀海貝農莊小馬咖啡館方案設計招標項目信息，并圍繞整體設計理念，引導學生通過連環發問、追問的方式激發對設計的全方位思考。思考業主：業主愿景是什么？業主的評價準則和約束限制又是什么？業主愿意花費多少？工程中哪個部分可以做出改動去迎合預算？問自己：設計草圖中應該出現什么？如何讓每個部分的設計符合業主要求？這每個部分的設計又如何滿足環境需求？我們的設計將會如何影響環境？怎樣才能盡可能多一些積極影響，少一些消極影響？連環發問、追問讓團隊成員拓展性地創設出全方位設計理念模型（見圖1）。

2.現場踏勘及答疑

邀請招標會現場，在現場踏勘前，導師建議各家設計公司提前通過Google Earth軟件熟悉小馬咖啡館在海貝農莊的位置及區域。在現場踏勘時，導師又引導學員根據衛星圖中解讀到的小馬咖啡館的區位與周邊的關系，與實地踏勘進行對比分析，進一步去解析項目與周邊設施、自然環境的各種可能關系[2]。現場踏勘后的答疑環節是讀懂業主，了解業主需求的最好契機，也是全方位設計里需要考慮的核心因素。因此各家公司都是認真對待現場答疑環節，也提出一些便于進一步清晰本項目的設計任務的高質量問題。

例如有些公司提問業主：“小馬咖啡館是否需要考慮馬休息的區域？馬糞的處理是否也包含在設計內容里？”;“ 咖啡館僅考慮咖啡及簡餐的供應嗎？食物如何儲藏？咖啡館產生的垃圾考慮如何回收？”等等。

業主對于部分問題給予比較明確的答復，但有些問題卻未直接給予答案。例如對于問題“小馬咖啡館是否需要考慮馬休息的區域？馬糞的處理是否也包含在設計內容里”，業主答復：因為是馬場，小馬咖啡館一定要考慮騎馬的人中途休息喝咖啡，馬肯定也要有休息的區域。馬糞是很好的肥料，希望各家公司也可以提供關于如何處理馬糞的建議方案。答疑會的這種默認的機制讓部分學員很不能理解。導師跟學員們解釋：這也是真實的答疑會現場可能出現的場景。因為很多業主會選擇給予設計公司更多自由發揮創意的空間，這也讓學員們進一步認識到設計師致力于“為客戶量身定做”實際上很大程度上取決于深度解讀客戶需求基礎上的無限創意。

3.方案設計

（1）梳理問題，細化全方位設計方案

團隊成員根據獲取的項目信息，從建設項目背景資料，設計所采用的技術標準，預期達到的社會效益及環境效益，工程投資估算等方面進行分析研究和討論。基于先期創設的全方位設計理念，把所有涉及小馬咖啡館要考慮的問題進行統整梳理。導師團隊引導學生通過麥肯錫金字塔原理，層層分解目標，將問題分解成不同的類別，類別下再放入對應的不同要素。逐層分解，最終形成類似于金字塔的形狀結構。各設計公司最后梳理出如圖2所示的海貝農莊小馬咖啡館方案設計問題分析金字塔原理圖（見圖2）。

A為成本：在成本的范圍里進行醞釀。以最小的成本做出最適合的方案來。

A1為功能：電視，音箱，電腦，投影，閱讀區，甚至是鋼琴，舞臺等是否需要考慮，否則后期的加入會耗費大量的資金。

A2為安全因素：設計會很細微地體現在每個角落，從進門的大門，樓梯，扶手，地面，電源插座，窗戶等，都需要非常細膩的

考慮。

A3為廚房的設置：咖啡館需要考慮供應什么產品，這些產品對應出來的就是功能平臺，設備的挑選。比如需要制作雪糕，必須需要冰柜，攪拌機等。

B為建筑外觀

B1為建筑風格：建筑風格要與周邊的環境相融合，也要考慮與海貝農莊的建筑尤其是馬場的馬廄的風格相協調。

B2為色彩：顏色是融入消費者心靈最貼切的元素。咖啡館設計以浪漫主義風格為設計的出發點，賦予親切柔和的抒情情調。顏色上最好給予一些跟周圍環境想融合的色澤為好，比如米黃色給人精神，杏色能夠安神，粉綠色可以讓人平靜。

B3為材料：人們在咖啡館潛移默化地放松自己，需要創設一種溫馨的環境。需要材料的搭配來營造這氣氛。比如木材，地毯，木地板或仿古瓷磚，都是非常不錯的選擇，給人一種很質樸，沒有壓力的氣息。

C 為環境因素

C1：馬糞的處理和應用

C2：咖啡館垃圾的處理

C3：人與馬和諧共處

（2）咨詢專家，深度解讀

導師團隊及其專家與學員共同探討，深度解讀業主需求。

環境專家和學員一起探討“何為生態友好設計？”，“如何來設計生態友好項目？”。 環境專家從意識、觀念上引導學員，指出未來建筑都是講究生態平衡，與自然相融合的。要真正做到與自然友好相處，在設計中需要考慮施工、運營、拆除每個階段對環境的影響。施工時要考慮建筑材料如何被使用，來自哪里，對環境有何影響。在運營階段中，人在建筑物中及周圍的活動又是如何影響環境。當建筑物最后被廢棄拆除時，又是如何影響環境的？這里的影響涉及土地 、生物、空氣、水多個方面。同時環境專家為學員帶來了環境友好項目的成功案例，為學員們在全方位設計中如何考慮環境，如何設計生態友好的項目提供了很好的借鑒。

信息技術老師帶領學員掌握直接面向設計方案創作過程的設計工具-SketchUp軟件又稱“草圖大師”的技術。讓學員掌握甚至能熟練應用這一款可用于創建、共享和展示3D模型的軟件。導師通過給學員示范軟件基礎操作，引導學生把平面圖上的內容與空間范圍內的功能體現相結合;思考建筑外立面的風格設計如何從平面到立體，設計過程中應該注意的空間尺度的把握，材料的選擇等。

工程造價對于學生來說是一個全新的陌生的概念。因此數學老師從工程造價的整體概念入手，讓學生先整體了解工程造價的概念，再深入到基于項目不同設計階段的工程造價名稱、內容及精確度的變化。項目概念設計階段為投資估算;方案設計階段為設計概算，與實際偏差5%-10%;施工圖設計時叫預算，較為詳細，精確度高，與實際偏差3%-5%;竣工時則為結算。這些不只是概念的了解，在導師的引導下學生更清楚不同階段工程概預算的作用，從而對于自己要著手的設計概算有了預設的目標，希望通過更深入細致地了解項目，了解業主的需求，了解設計師的設計理念，與項目的利益相關方緊密溝通與合作，探討確定影響工程造價的各因素，以期能不斷優化設計方案，讓設計概算能更精確并能幫助業主確定和控制項目投資額。

美術老師指導學員手繪設計圖，手繪講究大處著眼，細處著手。在設計時思考問題和著手設計的起點高，有一個設計的全局概念。細處著手，是指具體進行設計時，必須根據室內的使用性質，從最基本的人體尺度、活動范圍、家居設備尺寸等著手[3]。技法上講究從遠處看大，整體細化，塊面的成角透視與平面透視等。

（3）分工合作，創意設計

學生設計師們在設計過程中會出現各種奇思妙想，無論從整體布局概念到廁所的人性化，還是人與道路的結合，人與環境，甚至想到牽著馬喝咖啡這樣極富情趣的場景設計。學生造價師們，通過詢價、比較，統計主要設備和材料數量，基于全方位設計理念，與設計師緊密合作，不斷探討材料、設備等性質及選用，期望設計概算能讓工程設計變得優秀，實現技術與經濟完美的統一。

學員們在自己的構想空間里天馬行空，在團隊合作中不斷磨合、懂得取舍，體驗獨立思考、綜合考量與合作探究的快樂。在導師的引導下，在合作實踐中學員們自主生成項目動態循環設計模式（見圖3）（傾聽業主的聲音，梳理各類需要考慮的問題→分析、研究各類問題→頭腦風暴，深入解讀業主的需求，平衡業主的需求、預算的控制、自然環境等這些關鍵因素→選擇方案→不斷評估、分析、驗證方案的可行性→甚至推翻重新設計→再重新梳理需要考慮的問題，再進行設計優化）。學生的合作能力、藝術審美能力、創新能力、問題分析和解決能力、技術運用能力等在項目動態循環設計模式各個階段的變化中會自然形成，每個階段都有新的問題與目標，學生在上一個階段所建構的能力上不斷自我突破，實現創新。

學員們在導師們的科學干預下，在沖突中磨合、調整，最終體現出信任、自信、自主、獨立、主動、勇敢、創新等健康的人格特征。如FBI公司的屋頂飄窗靈感有理由懷疑被別的設計公司盜取。在職場上，這也是有可能發生的，而且這不是簡單的抄作業的偷懶行為，而是涉及一個設計師的職業操守問題。導師通過案例分析引入職業道德教育，引導學生設計師去妥善解決問題。最終盜取者刪除飄窗設計，反思自己行為，堅定原創決心。另外在本次項目式學習里面比較突出的矛盾是公司領導層與員工的矛盾。Unique公司員工對總經理不滿，認為總經理玩忽職守，不夠專注。Dream Creation公司總經理覺得員工不聽指揮，自由散漫，讓他抓狂;Architects公司領導層獨握理念與資源，缺少與其他員工的溝通，某個下午因其不在公司，整個團隊人心渙散，消極怠工，毫無主見…領導層與員工之間的矛盾，不斷凸顯又不斷解決，導師們引導學員遇到問題，冷靜思考。少年員工與領導們，在一致目標的驅動下，嘗試著以包容的心態去互相尊重和理解，讓每個員工既有主見和專業，又懂得合作和擔當。

四、開標、評標和定標

經過十五天，累計19個小時的緊鑼密鼓的培訓、創作、修改、融合、取舍，終于到了開標報告會。海貝農莊設計團隊主創Mike與Sophie擔任評委，評委從設計理念、設計概算、效果圖、匯報四個方面綜合評分，獲得最高評分的設計公司為中標公司。

4家設計公司風格各異，亮點不斷，制圖中體現出的創意與藝術感讓人驚嘆，而概算的一絲不茍，細心謹慎也充分體現了設計師們腳踏實地的作風。各家公司的總評分不相上下，最后FBI公司推薦為中標公司。因篇幅有限僅展示中標公司FBI公司手繪和Sketchup作品選（見圖4）。

FBI公司強調小馬咖啡館是優雅與野性的結合，咖啡館的獨角獸logo就是為了體現這個結合而設置的。咖啡館整體設計結合了當地文化資源，有觀看民族表演的場地，與觀光車相連接，還有美術體驗空間。室內設計溫暖而有層次感，大面積的拼接木板，作為一種沉穩而又有內涵的覆蓋，充分體現出質感與立體感。線條之美本身具有極強裝飾感強，與吊燈相結合，便充滿儀式感。雙面的采光條件，會讓整個空間顯得明快敞亮。FBI公司的設計充分體現出咖啡廳注重的不是奢華，而是生活感，恰當的主題與適當的擺設裝飾很重要。

五、實踐反思

此次 “海貝農莊小馬咖啡館方案設計”的項目式學習圍繞具體項目，以團隊為組織形式，以科學、技術、工程、藝術及數學等學科為基礎，在美術的視覺藝術、裝飾工藝與數學測量、智能科技等多種學科知識的整合中解決真實問題，使學生自主親歷體驗、探索創新。在這個過程中，學生們的問題解決能力和創新能力都得到培養，并最終獲得有益終身的學習力和情感價值。從學生們的令人驚嘆的最終成果及團隊的良好的精神狀態中，我們確信本次實踐成功實現了項目式學習和STEAM的有機聯結：建立了學習與現實世界的聯系，實現了多學科“跨界”整合，充分激發了學生的創造力。

此外，通過本次項目式實踐，我們發現STEAM-PBL課程考驗的是師生的綜合素質和課堂調控能力，以真正實現有效教與學。對于學生和老師而言，PBL-STEAM教學方式是一種嘗試，一種挑戰，更是開啟無限可能的開端。

參考文獻

[1]肖安慶，顏培輝，陳尚寶.試論STEAM項目式學習的設計——以“生態環境的保護”為例[J].中學生物教學，000（001）：56-58.

[2]葛生生.STEAM教育依托創客空間的中職數媒專業教學實例[J].現代職業教育，2018（5）：91-91.

[3]袁磊，王健博樂.基于學科課程重構的小學STEAM課程設計[J].現代遠距離教育，182（02）：26-33.