問題導向下的STEAM課堂教學活動設計研究

覃素梅 胡順

摘? 要： 信息時代對教師教學提出更高要求，教學更注重在傳授知識過程中培養學生綜合能力。文章從教學活動目標、活動方式、活動過程、活動評價四個方面進行教學設計，采用案例具體分析如何應用STEAM進行教學設計。應用STEAM設計的教學活動要求教師要不斷提升自身素質，轉變教學方式，才能更好地以問題為導向來培養學生解決問題的能力。

關鍵詞： 問題導向; STEAM教學; 教學設計; 問題解決

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）12-123-03

Abstract： The information age puts forward higher requirements for teachers' teaching， and the teaching focuses more on the cultivation of students' comprehensive ability in the process of imparting knowledge. In this paper， teaching design is carried out from the four aspects of teaching activity goal， activity mode， activity process， and activity evaluation. The design of STEAM teaching activities is analyzed by case study. The teaching activities designed with STEAM require teachers to continuously improve their own quality， and change teaching methods， so as to better train students' problem-solving ability.

Key words： problem guided; STEAM teaching; teaching design; problem-solving

0 引言

隨著信息技術的迅猛發展，新時代的教育也以培養學生的核心素養及可持續發展能力為重要目標。教育部在2017 年發布的《全日制義務教育小學科學課程標準》（以下簡稱課標）中也倡導跨學科教學，即融合科學、技術、工程、藝術、數學為一體的STEAM教育。[1]在這一背景下，教師應當思考如何立足現實來引導學生進行跨學科學習，課程設計又該如何設計？基于此，本文將探究如何將問題導向教學模式運用在STEAM課堂中，使學生能夠自主探究獲得多學科知識，培養學生利用多學科知識解決真實問題的能力。

1 概念解析

1.1 問題導向 （PBL）

問題導向（Problem-Based Learning，PBL）強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學習者合作解決真實性問題，學習隱藏于問題背后的學科知識，形成解決問題的技能，并發展自主學習的能力[2]。學習方法上，PBL教學強調從問題出發，學生通過解決真實情境中的問題獲取知識;學習內容上， PBL教學注重學生利用多學科知識來解決問題，強調學科交叉;學習形式上，PBL教學強調以合作形式開展教學，在解決問題過程中培養學生的組織管理能力及合作交流能力;學習主體上，PBL教學強調以學生為中心，學生在問題情境中探索，成為獨立的思考者。

1.2 STEAM教育

STEAM教育強調跨學科學習，以及學生如何探究解決現實問題的思路和方法，且強調學生的綜合運用和創新思維[3]。STEAM教育以基于問題的學習和探究性學習等方式展開教學，培養學生跨學科解決現實問題的能力，具有如下特點。

⑴ 跨學科 STEAM強調在教學過程中讓學生綜合應用各學科知識解決實際問題，提高學生解決實際問題的能力。

⑵ 協作性 學生以小組形式進行學習，通過小組成員間的會話商討來完成規定的學習任務。

⑶ 體驗性 強調教學過程中學生的參與性和體驗性，即注重結果性知識，也注重問題解決中的過程性知識。

⑷ 情境性 學生在教師創設的問題情境中學習，可以體驗到真實的生活，獲得社會性成長。

2 問題導向的STEAM教學活動設計

學生知識的獲取離不開一系列的學習活動，學生在學習實踐活動中思考問題，合作探究，評價反思，將學科知識不斷內化為個人能力，進而將能力運用于解決實際問題中，因此教學活動對學生知識以及能力的培養有獨特的價值[4]。本研究結合PBL教學模式，提出STEAM課堂的教學活動框架，教學活動策略包括：活動目標的制定、活動方式、活動過程以及活動評價的設計。如圖1所示。

2.1 教學活動目標

教學目標是教學活動設計和實施的出發點和落腳點[5]。在知識與技能上，促進學生對多學科知識的深層學習;在過程與方法上，通過問題激發學生思考與討論，引導學生應用多學科知識解決現實情境的問題，完成項目任務;在情感、態度和價值觀上，培養學生的合作意識及獨立思考能力，使學生獲得問題解決能力。

2.2 教學活動方式

問題導向的STEAM課程教學活動更加注重學生的自主學習以及合作學習。學生針對問題進行思考，培養自主學習的能力，在小組合作中成員進行交流討論。在STEAM教學活動方式上，教師為學生提供知識技能基礎，引發學生將概念和生活相聯系，營造學習任務的情境。教師承擔輔助者和引導者的角色，幫助學生明確與課堂活動相關的問題，在課程中涉及多領域知識，使學生可以習得多學科知識，形成豐富的知識體系。

2.3 教學活動過程

PBL教學模式強調以問題為導向展開教學，培養學生解決問題的能力。STEAM教學重點強調多學科融合和學生綜合能力的培養，注重培養學生的自主學習以及合作交流能力。結合兩者的共同點進行教學，更好地發揮二者優勢。本研究中將教學活動分成四個流程：新課導入、提出問題;小組討論，思想碰撞;學生匯報，教師總結;學生反思，注重應用。如圖2所示。

2.4 教學活動評價

現有評價大多局限于學生的認知領域，偏向于學科知識的考察，難以充分評價學生復雜思維、問題解決的能力以及隱性知識和態度層面的要素[6]。本研究從教學活動出發，從知識習得、過程、情感、學生互評四個方面展開教學評價。首先是知識習得評價，考察學生對基礎知識的掌握情況。其次是過程評價，評價學生的知識處理能力以及對所學知識的運用能力。最后是情感評價，主要評價學生學習態度、意識，學生對學習過程的反思，以及評價學生的合作交流能力與問題解決能力。最后是學生互評，通過評價量表讓學生評價自己的學習過程和成員的協作學習過程，以及作品評價。

3 問題導向的STEAM教學活動案例

基于上述的教學活動設計，本文以小學科學知識點《形狀與結構》開展教學，教學主題為《橋》。

3.1 活動目標

本研究根據教學三維目標來細化活動目標，具體設計如下。

知識與技能目標 要求學生認識各種不同類型的橋梁，熟練掌握橋梁結構特點的基礎知識，了解日常生活中常見事物的形狀與結構。

過程與方法目標 要求學生在繪制橋梁平面圖時，利用所學的形狀和數學知識進行設計，同時考慮到平面圖的美觀性。在橋梁搭建中，評估提供的材料工具，根據需要對材料進行加工處理，能夠利用工程知識設計具有一定承受力的橋梁。

情感態度與價值觀 鍛煉學生主動表達能力，培養學生的合作交流能力，形成團隊意識和合作意識，使學生獲得綜合解決問題的能力。

3.2 活動過程

活動過程采用PBL教學模式，通過小組合作的學習方式。教學活動經過導入新課、提出問題、交流協作、總結反思以及實踐鞏固依次展開。

導入新課 教師引入橋梁工程問題，展示各種類型橋梁的結構圖，引導學生評價橋梁的形狀和結構。教師講解橋梁形狀和結構的相關概念，讓學生了解到橋梁的類型、承重部位以及綜合運用其他學科中各個知識點的科學原理。

提出問題 通過橋梁結構圖的展示，讓學生討論如何提高橋梁的抗彎曲能力，根據小組討論，繪制出小組認為最牢固的橋梁平面圖，小組討論如何利用提供的材料制作出一座橋梁？讓學生根據問題自主探索制作橋梁所需解決的問題，并通過討論，逐步解決問題。

交流協作 學生以小組形式交流討論，并嘗試解決教師提出的問題，通過改變紙片的寬度、厚度或形狀來驗證紙片抗彎曲能力，在得到最大限度抗彎曲能力方案后，對橋梁形狀和結構進行設計，繪制出橋梁平面圖。根據提供的材料，小組選擇自己所需的材料，共同將平面圖搭建成實體橋梁模型，并為橋梁模型起名字，體現小組橋梁的獨特性。每個小組對制作好的橋梁進行測試，逐步調整橋梁形狀和結構，使其達到最大承重能力和抗彎曲能力。

總結反思 各個小組根據評價標準對小組制作的橋梁模型進行評價，包括橋梁模型的承重能力以及抗彎曲能力。全班以小組形式匯報本組橋梁模型的制作過程以及如何解決教師提出的問題，并指出小組在制作橋梁時遇到的新問題和合作解決問題的過程。

實踐鞏固 課后每一位學生嘗試利用身邊的材料工具制作橋梁模型，制作過程中明確作品名稱、創意來源、所需素材等。使學生了解融合科學、數學、技術、工程和藝術相關知識和技能的過程。

3.3 活動評價

在活動結束后對學生進行綜合評價。通過紙筆測驗檢驗學生基礎知識的掌握。在教學評價中，通過學生的學習和合作過程進行評價（如表1）。

4 結束語

本文研究了PBL教學模式在STEAM 課堂教學的運用，用案例進一步說明以問題導向下的STEAM課堂教學活動設計能夠很好地培養學生的綜合素質及能力。但同時，此類課堂教學設計和教學方法的具體運用對任課教師的科學素養和知識面也有較高的要求，對授課教師的應變能力和把控教學現場能力也提出了一定的要求，因而，教師也要不斷學習各方面知識，提升自身綜合素質，這樣才能更好的啟發/啟迪學生，成為他們的解惑者和引路人。

參考文獻（References）：

[1] 張屹，趙亞萍，何玲，白清玉.基于STEM的跨學科教學設計與實踐[J].現代遠程教育研究，2017.6：75-84

[2] 張悅穎，沈祖蕓.小學STEM教育時間路徑與方法——上海市世界外國語小學的探索（第一版）[M].上海科技教育出版社，2011.

[3] （美）826全美，林悅.基于課程標準的STEM教學設計：有趣有料有效的STEM跨學科培養教學方案[M].中國青年出版社，2018.

[4] 陳明選，張寧.基于高中信息技術學科核心素養的學習活動設計[J].中國電化教育，2019.1：87-93

[5] 黃祥勇，董克強.再談教學目標的制定[J].中國教師，2016.21：62-65

[6] 郭寶仙.核心素養評價：國際經驗與啟示[J].教育發展研究，2017.4：48-55