傳統文化背景下的STEAM課程設計

朱銘鑫

摘 要：STEAM教育源自美國，并在近十年里進入我國，成為基礎教育領域里一次具有創新性與前瞻性的重要探索。為了更好地實現STEAM教育的本土化，筆者應用了一種傳統文化背景下利用項目式教學的STEAM課程設計模式，并給出相應的設計案例。

關鍵詞：STEAM教育; 傳統文化; 項目式學習

中圖分類號：G434? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）4-142-002

1.引言

STAEM教育起源于美國，由前身“STEM教育”的概念發展而來，旨在打破學科之間的界限，在各種教學活動中發展學生的各學科素養，提高解決實際問題的能力，以培養能適應科技高速發展的社會的人才。STEM教育首先提出于20世紀80年代，并迅速成為國內外學術界的研究熱點。早期的STEM教育僅僅整合了科學、技術、工程和數學四個領域，而忽視了人文藝術這一無法排除的元素。后來，喬治·雅克曼提出在原有的STEM基礎上融合人文藝術（Arts），以在培養學生審美能力的同時以更多元的視角去理解不同學科之間的聯系，并使之拓展成當今的STEAM教育[1]。我國的STEM研究成果在2016年呈現爆發式的增長，2017年，第一屆中國STEM教育發展大會成功舉辦，會上發布了《中國STEM教育白皮書》，分析了我國STEM教育發展的現狀，并提出了要探索推動我國STEM教育持續健康發展的中國特色本土化發展道路，以培養更多面向未來的具有國際競爭力的創新型人才。[2]筆者認為，為了使STEAM教育更有效地在中小學階段成為原有課程體系的補充，立足于我國源遠流長的傳統文化背景，結合各級各類學校的實際情況，開發出富有科技特色和文化特色的課程項目是一項富有現實意義的有力舉措。

2.《泰順廊橋》STEAM課程設計

泰順縣位于浙江南部，山清水秀，并保存著唐、宋、明、清等朝代的木拱廊橋達30余座，其數量之多，做工之精巧、造型之巧妙，是為一絕，故有“千橋之鄉”的美譽。廊橋是泰順山地文化精神的體現，是中國古代建筑文化的精髓，在交通、建筑藝術、民間信仰等方面都具有深厚的文化內涵[3]。筆者選取泰順廊橋這一建筑文化背景，創設真實有效的教學情境，并運用項目式學習的方式設計體現STEAM教育理念的教學活動，以培養學生的科學素養、工程素養與人文素養。

2.1課程性質

《泰順廊橋》是建立在傳統文化背景下，研究位于泰順縣內古代廊橋中建造材料的組成及性質的一門融合化學、物理、數學等學科的STEAM綜合課程。課程要求學生從廊橋本身出發，分組探究與材料相關的問題，并完成相應的STEAM學習任務。

2.2課程目標

2.2.1了解泰順廊橋的歷史、地理位置、建筑特點等跨學科知識，感受古代橋梁工匠的精巧設計，對廊橋的文化特點產生美的感悟。

2.2.2能仿照古人制造相應的簡易模型，提高動手實踐能力，培養工程素養。

2.2.3能從不同角度對材料的性能進行綜合評估，并對材料的應用有進一步的了解。

2.2.4能通過科學閱讀、查找文獻等方式對材料的后續改進措施作進一步的探究。

2.3設計思路

《泰順廊橋》STEAM課程將教學素材按照內容有次序地編排成四個環節，包括“探文化之源”“踐古人之行”“析科技內涵”“觀后續發展”。四個環節環環相扣，缺一不可，構成了本STEAM課程設計的主線，在給予課程實施者和組織者在教學設計上的啟示的同時，也對學習者的知識建構起到重要的指導作用。它們組成了課程的“骨架”，而每個環節所對應的教學素材則為與“骨架”緊密相連的“肌肉”，并最終構建成傳統文化背景下融合學科知識的STEAM教學設計模型。

2.4課程內容

課程內容的選擇是根據特定的教育價值觀及相應的課程目標，從學科知識、當代社會生活經驗或學習者的經驗中選擇課程要素的過程。在進行本STEAM課程的內容選擇時，應當注重以下幾個要點：（1）課程內容是否契合本文化主題;（2）課程內容是否真實有效，能引發學生的共鳴;（3）課程內容是否具有科學性與邏輯性;（4）課程內容是否能幫助學生感受傳統文化的魅力與價值。

在清楚了上述要點之后，筆者在明確了課程的主題后，查閱了包括建筑、材料等領域的專業文獻，對所研究對象產生比較清楚的認識，從而對課程內容進行仔細的分析與甄別，并根據STEAM課程設計的原則將課程內容合理地編排在包含之前所述四個環節的框架內。另外，在實踐時也根據實際教學情況對課程內容進行修改，以更好地落實本STEAM課程的教學目標。而下述為該四個環節所包含的具體內容。

2.4.1探文化之源。這個環節在課程的設計與實施中發揮著情境導入的作用，揭示了本課程的文化主題。泰順廊橋作為中國古代橋梁的典型作品，具有源遠流長的歷史與極高的藝術價值。本環節的內容應涉及廊橋的歷史、地理位置、結構、材料等從不同角度出發的基本介紹。初步了解廊橋的結構特點，認識廊橋的基本文化特征，感受廊橋的美應成為本環節的主要任務，同時也需要讓學生在首次課上就對這種結合傳統文化的STEAM課程產生足以驅動他們繼續學習下去的興趣與動力，并且清楚自己的研究對象與研究目的。教師可通過圖片、音頻、閱讀材料等方式充分調動學生的感官，引發學生的思考，創設更加真實有效的教學情境，從而促進教學效率的提升。在《清明上河圖》上我們可以看到這種也被稱為“疊梁拱”的虹橋結構，它在泰順廊橋里得到了再現，體現著古人在建筑方面的智慧。

2.4.2踐古人之行。所謂踐古人之行，就是把自己看作古代橋梁工匠，通過分析觀察橋梁的結構、材料、跨徑等方面的問題用比較方便得到的工具和材料小組合作，制造出屬于自己的古橋。在這個環節，教學者需要引導學生結合相關資料思考大致的造橋過程，思考可能存在的問題以及提出相應的解決方案，在動手實踐過程中驗證自己的猜想或者發現新的問題。泰順廊橋作為一種木拱橋，其獨特的結構使得它不需要用到一釘一鉚即可把材料穩定地連接，且能承載較大的荷載，體現著榫卯結構的巨大魅力。在教學實踐時，教學者應時刻關注學生的分工情況，避免出現有的學生工作量很大，而有的學生幾乎不動手的情況，在學生遇到困難時，應當及時進行單獨講解或集中講解，以保障教學活動的正常進行。

2.4.3析科技內涵。在制作了相應的STEAM模型之后，學生對本課程所研究的對象和擬解決的關鍵問題已經有了直觀的認識，但對文化情境中蘊含的科學原理與工程原理仍需要進一步的探究，而這種對科技內涵的探索也是一次對其文化價值從感性認識上升到理性認識的過程。筆者認為與橋梁相關的問題可以劃分為結構、材料、選址三個層次，每一個層次里都由幾個驅動性問題引領教學活動的開展。驅動性問題即為學生在進行項目式學習時的研究目標，它源于教學者在創設文化情境時的有意義的設問，也源于學習者對研究對象中科學原理和工程原理的思考。由于該課程項目還處于起步階段，且筆者在研究生階段所學專業與其中的材料層次聯系最為密切，故本STEAM課程目前僅把重心放在與造橋材料相關的問題上，而相應的驅動性問題則包括木材的密度、硬度、可燃性等方面。

2.4.4觀后續發展。中華優秀傳統文化之所以得到傳承，正是由于后人在總結前人經驗的基礎上，結合現有的生產力水平，通過進一步的研究來不斷相應文化產品的價值，并使其精神內涵得到延伸。在這個環節中，我們已經對泰順廊橋的科技內涵進行了探究，通過各種STEAM教學任務分析了材料的優缺點，并對材料進行了綜合性的評估。而在廊橋的發展過程中，古代的橋梁工匠是通過何種方式發揚該材料的優點或針對該材料的缺點進行橋梁整體性能的改進的呢？在現代化學工藝的基礎上，現代人又是怎么對材料作進一步的探討與改性的呢？對廊橋后續發展的探討，體現著文化傳承的理念，而沒有文化的傳承，即使科技內涵再豐富，藝術價值再高，也僅僅是停留在史書上的記載而已。同時，它也展示了傳統文化在當代的重大價值，對豐富我國的精神文明建設是一種有力的補充。

3.《泰順廊橋》STEAM課程實踐

3.1教學安排

筆者在江蘇省宿遷市的一所九年一貫制學校進行STEAM課程實踐。教學對象為初一、初二的部分在數學、物理等學科表現較為優異的學生，授課時間為每星期四下午的社團實踐課，授課地點為化學實驗室。學生以3人為一組組成STEAM活動小組，以進行模型的搭建、古橋科技內涵的探索等教學活動。

3.2教學情分析

筆者針對初一、初二學生的知識基礎和心理發展特點進行了以下教情分析和學情分析：

3.2.1教情分析。本STEAM課程涉及知識點覆蓋數學、物理、化學等學科，呈現跨學科的特征。包括物理學科中的“質量與密度”、化學學科中的“燃燒與滅火”等方面的知識。若教學對象為初三學生，則教師在講解相關內容時只需稍微復習即可;但若教學對象為初一、初二甚至是小學高年級的學生，就要充分調查學生在學習本次課程前所掌握的知識，以此為依據設計補充的閱讀材料，并配以相應的易于吸收的講解，為STEAM教學活動的開展盡可能地掃清障礙。

3.2.2學情分析。3.2.2.1學生對于跨學科的知識基本還是第一次接觸，運用多學科思維綜合解決問題的能力還有待提高。

3.2.2.2由于本課程運用分組合作探究的方式，而中學生正處于對新鮮事物充滿好奇心的年齡階段，且自律性較差，因此教師在課程實施時需要密切關注學生的學習狀態與實踐狀態，保證課堂處于一個輕松但不失紀律性的氛圍，確保STEAM教學活動有條不紊地開展。

3.2.2.3學生在課堂上會遇到不少陌生的概念，教師需要以淺顯易懂的方式加以解釋，確保學生是在對研究對象產生大致認識的基礎上進行研究的。

3.3實踐過程

筆者在《泰順廊橋》STEAM課程中主要擔任課程的設計者與教學者等工作，在這個過程也得到了實習學校的幫助。在課程的起始階段，筆者向學生介紹了幾種典型的中國古代橋梁類型，并滲透了STEAM教育的概念，讓學生對傳統文化背景下的STEAM課程有初步的印象。隨后，筆者向學生播放了與泰順廊橋有關的視頻，展示了相關圖片，還介紹了廊橋所處地理位置，并針對廊橋的結構、材料特點啟發學生對其的思考。

學生在觀察了泰順廊橋的形態后，運用預先加工好的成套的圓木棒和方木棒搭建了具有虹橋結構的木拱橋。在學生收獲了充足的經驗之后，筆者提出了幾個驅動性問題：（1）木頭加工成各種復雜形狀的原理;（2）使用木頭造橋會有什么優點，請說出原因;（3）使用木頭造橋會有什么缺點，請說出原因。筆者圍繞著上述幾個驅動性問題，設計了一系列的STEAM實踐活動。例如，學生會利用托盤天平測量不同木方（教學中用到了松木、杉木、櫸木等木方）的質量，然后通過刻度尺測量它們各自的體積，利用公式計算出其密度。隨后也比較了不同木材的吸水性和可燃性。在課堂教學中，筆者也向學生介紹了古人對木頭防腐的主要工藝——刷桐油。因此，在指導學生給木方表面刷了一層桐油后，筆者引導學生繼續對這種改性后的木方進行同樣的探究木材的吸水性和可燃性的實驗。在完成上述實驗后，筆者要求學生搜集實驗數據，并對材料的性能作一個評估。

4.小結

筆者立足于傳統文化背景，選取了泰順廊橋這一建筑文化瑰寶為主題，嘗試設計了融合化學學科的STEAM課程，并在中學得到了初步的實踐。在實施課程的過程中，學生對傳統文化的興趣明顯提高，并展現出一定的思維能力與動手操作能力。盡管在課程實施過程中遭遇了這樣那樣的困難，但筆者相信以此為契機，可以為STEAM教育的本土化貢獻一份微薄之力。

參考文獻：

[1]詹澤慧，李克東，林芷華，鐘柏昌，麥梓瑩，李煒賢.面向文化傳承的學科融合教育（C-STEAM）：6C模式與實踐案例[J]現代遠程教育研究，2020，32（02）：29-38+47

[2]易志剛.我國STEM教育現狀及本土化發展對策[J]科教文匯（中旬刊），2020（08）：5-6

[3]王新，薛一泉.泰順木拱廊橋歷史文化概述[J]溫州文物，2013（00）：50-53