基于“4C”理論的小學 STEAM 活動設計

付成玉 何麗

摘要：智能時代的教育已然由知識傳遞轉向對多元化能力的培養。STEAM跨學科教育實現學科知識深度融合的同時，強化了學生思維能力的培養。利用開放的創客空間，以“4C”（Critical Thinking，Communication，Collaboration，Creativity）即批判性思維、溝通能力、協作能力、創新創造能力）理論為指導，構建STEAM課堂學習策略模型。以"小小結構師之神奇的橋"為案例開展教學實踐，問題為導向，項目為載體，充分結合生活日常事例與學生已有經驗，激發學生與生俱來的好奇心和想象力，設計解決方案，動手操作實踐，并認識到設計的目的是解決現實生活中的問題，培養學生設計思維，學會創造性地解決生活中的問題。

關鍵詞：STEAM;4C理論;設計思維

1 引言

人才是技術變革的剛需，也是未來一代人能力培養的著力點，STEAM教育理念正契合這樣的教育發展規劃。早在2015年《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（ 征求意見稿）》中就指出：要有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEAM教育、創客教育等新教育模式。[1]《2018年教育信息化和網絡安全工作要點》[2]再次提出“開展利用現代信息技術構建新型教學組織模式的研究，探索信息技術在眾創空間、跨學科學習（STEAM教育）、創客教育等教育教學新模式中的應用，逐步形成創新課程體系。”由此可見未來教育實施創新行動計劃，利用STEAM 教育應對中國傳統教育教學模式的弊端和對于人才的培養，有著重大意義與深遠的影響。研究以小學五年級研究性學習課程《小小結構師之神奇的橋》為例，幫助學習者建立與真實問題情境之間的聯系，在實踐中掌握STEAM知識的同時，解決開放、模糊、復雜的問題以及設計思維培養。進行STEAM 教育教學設計及實踐，探討STEAM設計思維的養成的實施策略模型。

2 STEAM教育概念與內涵

STEAM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts） 和數學（Mathematics）各科首字母大寫[3]。源于美國提出的 STEM 教育倡議，涵蓋了 K-12及各高等教育[4]。STEAM教育意在跨學科融合創新，強調通過項目驅動學生探究和創新實踐的學習過程，以“問題-分析-解決”的思想為導向，培育創新型復合人才的載體。

從課程組織形式講，STEAM教學通常以一個項目或者問題為出發點的形式開展教學，學生團隊合作開展實踐活動，在探索項目實施或者解決問題的過程中，運用所涉及的概念知識和操作技能厘清問題解決方案，進而實施驗證或設計創造或調查分析得出結論，最后展示成品，再復盤完善設計方案。在這樣一個涵蓋調查、分析、設計、實踐操作等的活動中有意識達到教學目的。余勝泉教授總結了 STEAM 教育的特點：跨學科、趣味性、體驗性、情景性、協作性、設計性、藝術性、實證性和技術增強性等[5]。同時，STEAM教育理念相當契合我國綜合素質教育的核心訴求，意在培養學生設計未來的能力，夯實知識、提升關鍵能力素養，從而實現創新設計型人才的培養。

3 STEAM課堂學習策略構建

3.1 指導思想

“4C”理論。21世紀學習框架頂層是“4C”（Critical Thinking，Communication，Collaboration，Creativity）即批判性思維、溝通能力、協作能力、創新創造能力，4C理論與STEAM的內涵不謀而合[6]。建構主義以學習者為中心的學習方式以及用探索法、發現法等去建構知識的模式與STEAM教育教學實踐過程要點契合。《義務教育小學科學課程標準》明確釋出STEAM旨在有機融合多學科來培養學生的創新意識和能力培養。由此可見我國基礎教育關注和重視跨學科學習，并著眼于這一方向的課程體系完善和建設[7]。

“做中學”思想。STEAM本身的理念就是了解社會發展和技術進步，像科學家那樣思考探究，像工程師那樣實踐創新。關注能力和跨學科教育，注重問題解決和能力創新培養，構建體現 STEAM 能力的科學學科核心素養[8]。“做中學”即從生活經驗中積累知識、從實際活動中進行學習。學生親身體驗，在不斷地觀察、實驗、探究、創作中解決真實問題[9]。STEAM教學也正是讓學生在現實生活中發現問題，在實操中完成知識的學習和技能的掌握，從而達成最終的教育目標。

3.2 策略構建

對案例課程反復研磨，綜合STEAM常用的兩種教學策略：項目式學習和以學科探究為導向的“5E學習環” （5E即引入（engage）、探究（explore）、解釋（explain）、精致（elaborate）和評價（evaluate）。形成“發現問題—提出需求—思考解決方案——探索實踐——建立模型——模型檢驗——成果分享——復盤”為邏輯的“凝合型學習”策略，如圖1。

通過社會熱點事件——港珠澳大橋這個具有現實意義的問題激勵導入情境，并結合貴州偏遠地區和人們需求，對問題作合理的、正當的界定，分析限定的條件，在有了充分的儲備知識和已有經驗下，頭腦風暴，提出更多的可行性的解決方案，突出學生活躍思維解決問題的過程，并對問題界定方案做有效性的判斷，再依據判斷條件研究是否具有更佳的實施方案;在此過程中，通過認識橋的模型的結構、分析解決路徑、研究設計的知識建構模型，通過檢驗模型來判斷是否能夠解決問題，如若不能，則回顧問題界定，再次重復上述步驟，直至檢驗成功;最后展示成果，并自行組織語言對成果進行解釋說明，回歸到現實意義中，厘清解決問題過程中使用的方法方式、找到的規律知識，進而提升學習者實踐和問題處理的能力。

4 “小小結構師之神奇的橋”活動設計與實施

4.1教材分析

本次教學設計用書是中小學核心素養課程STEAM系列——設計思維養成eDDe的設計夢工場。章節選自單元一活動二小小結構師一節，本節是在“協作挪物”學習之后，學生在有了基礎團隊協作能力之后再次合作學習結構橋梁建造，本節設計與教育理念融合，通過了解生活中耳熟能詳的著名大橋，探究其穩定結構的相關特性，根據情境任務和工程制圖準則繪制設計模型并制作優化橋梁制作。本課設計的核心功能是試著從生活日常事例和建筑中發現結構對功能的影響，讓學生學會通過觀察發現新的需求或者問題，啟發學生思考如何滿足這些需求，提出設計需求，找到解決問題的辦法，并認識到設計的目的是解決現實生活中的問題，同時學會多角度思考問題， 培養他們的設計思維，并學會創造性地解決現實生活中的問題。