基于STEAM教育理念的小學課程改革實踐與創新

摘 要 STEAM教育是多學科融合的綜合教育，是通過整合科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）、數學（Mathematics）五個領域的內容來指引學習的途徑和方法。未來教育對創新型人才的需求呼喚基礎教育領域超學科，小學在課程改革實踐中應融入STEAM教育理念與方法，進行立足校本特色的項目探究，著力問題空間的體系建構，融匯資源，引領學生多維體驗，具身共情，喚醒持續內驅力，在情境中化用，實現理性思維的進階，敦促學養的漸進，學科之間相互滲透、相互支撐、相互補充，學生之間共同探究、共同分享、共同發展。

關? 鍵? 詞 STEAM教育 課程改革 多學科融合

引用格式 劉虎平.基于STEAM教育理念的小學課程改革實踐與創新[J].教學與管理，2022（20）：33-36.

STEAM代表科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）、數學（Mathematics），STEAM教育是多學科融合的綜合教育，也指一種通過整合五個領域內容、指引學習的途徑和方法。STEAM教育的前身是STEM教育倡議，由美國最先提出，并于2011年、2013年公布《K-12科學教育框架》《新一代科學教育標準》，緊密整合科學與工程實踐、跨學科概念和核心概念，并將STEM教育納入國家標準，近幾年又加入了藝術（Arts），變得越發全面，鼓勵學生在科學、技術、工程、藝術、數學等領域實現發展和提高，從而提升其全球競爭力。它既是一種教育理念，更是一種教育方式，有別于傳統的單學科、重書本教學，是重實踐而超學科的教育。它鮮明的教育表征如跨學科性、協作性、設計性、技術性、實證性等契合了未來教育發展的需要，顯示出諸多易培養的創新生長點。

數字化、全球化、知識經濟時代背景下，隨著生產方式和經濟發展模式的轉型，未來社會對創新型、復合型、具備多學科背景人才的需求更加突出。許多專家研究證明，“文理不對立，更具有‘科技范兒，最有想象力和共情力，兩者高度統整，更有可能攀上教育和科研的高峰。”[1]2016年世界經濟論壇的報告曾指出，目前還是小學生的這一代人，將來工作的時候，人們在今天所從事的工作中有65%將不存在。那么，我們該怎樣幫助孩子提升未來競爭力呢？實踐證明，任何事情的成功都不能依靠某一種能力來實現，單一技能的運用注定沒法支撐未來人才的發展，“打破學科、專業建制壁壘，全面實現深度融合、集成創新”[2]，成為衡量核心競爭力的重要指標。

當前，跨越疆界的學科交叉、學科融合正成為我國高等教育領域重要的教育改革路徑和新的培養范式，但是復合型創新人才的培育不可能一蹴而就，也不能僅僅依靠大學課程的轉型，加強基礎教育領域中STEAM教育的實踐勢在必行。教育部頒布的《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》明確提出：要探索STEAM教育、創客教育等新教育模式。中國教育學會也建立了“STEAM教育聯盟”，從基礎教育階段實踐跨學科教育，搭建學校平臺逐漸推廣。

因此，基礎教育階段尤其是小學階段要更好地實踐STEAM這種重實踐的超學科教育理念，就要著眼未來，立足校本，統整課程，進行多元學科文化的顛覆創新，倡導以問題為主題的項目化探索，創設研究情境，引導學生面對問題，互助共進，運用多門學科知識及更加開闊的思維融會貫通地解決，在新時代背景下，不斷創新并延伸STEAM的教育意義和價值。

一、基于問題探究：項目建構體系化

STEAM源于建構主義學習理論，倡導體驗型、實踐型、合作化學習。小學階段的課程實踐應立足校本特色，以可探究的問題為引入點，采用主題式教學，為學生設計、提供或由學生自主合作設計可融入真實情境的項目，在一定背景條件下，以解決一個個可實現的實際問題為目標，針對不同級段學生，打造層次性、序列化、遞進式的課程結構與項目體系，逐層推進研究活動。

1.立足學科特色的項目探究

在基礎教育階段，“科學課程是一門培養學生科學素養、創新精神和實踐能力的重要課程”[3]。它作為STEAM的重要組成部分，兼具實踐屬性，從核心素養視角看，不僅教給學生了解自然、獲得知識的探究方法，還保護學生的好奇心和求知欲，促使學生成為具有終身學習能力的個體。小學階段應該以科學教育與科技創新為抓手，通過多維實踐載體，弘揚科學精神，傳播科學思想，凝煉科學方法，提升科學素養。并以此作為學生探究的重要領域和核心研究主體，拓展延伸至生活應用，融入動手實踐的工程技術、數學知識的實踐運用和藝術素養的人文涵育。因此要善于拓展并創新課程，凝練生成指向真實而有挑戰性的實踐項目，讓學生自覺地在一段時間內主動持續探索，運用解決問題的方法和步驟，思維碰撞，找出客觀事物屬性內部聯系，明晰規律，達成對核心知識的再建構和思維遷移，建立自己的認知模型和方法系統，最終形成凝聚核心知識并指向問題解決的成果。這樣既是一種項目化研究，更是一種學生在項目設計、活動參與、問題解決、審美體驗中進行的跨學科實踐探究，并在實踐中潛移默化自然熏陶STEAM的理念與方法。

2.著力問題空間的體系建構

小學階段的STEAM項目研究不僅要以學科概念和原理為中心，以跨學科任務為驅動，更要以操作實踐為取向。應把握學生的年齡結構與思維特征，立足三個級段，將分散的學科問題集中并融合交疊，提煉若干個項目主題，明晰學科學習目標，整合規劃學習流程，明確課時建議。項目主題內容應依據國家義務教育中小學階段課程標準編寫，與現行學科教育緊密融合，從問題中生發，力求開放與拓展，形成問題空間，“讓學生面對問題時展開探索、找到方法、形成觀點、建構知識”[4]，自主地在智識上、行動上有所作為。

主題問題的類型要豐富，可相對獨立亦可按級段有層次遞進，應從自然現象、生活場域、實踐應用、工程技術、科技創新等領域產生，對問題本身進行拓展，或自主定義，打開學生視野，嘗試不同解決問題策略。如自然現象可直接以“探索自然現象”為主題，直視火山、地震等自然現象，初步滲透規避自然災害的方法;也可探究“風車”，凝聚風能相關知識與風車旋轉原理，讓學生大膽想象創造，探究運用多種材料制作風車的方法。如生活場域可嘗試制作“音樂門鈴”，帶領學生了解門鈴的結構，學習用各種電子元件拼搭制作音樂門鈴，并有效應用于生活;還可合理優化制作臺歷，在“美麗的日子”中了解二十四節氣和年、月、日的形成，體會特殊日子所包含的人文情懷。如聚焦實踐應用，可從教室綠植現象入手，將科學原理運用到半自動澆水裝置里，讓植物不再“口渴”;在生活中自制恒溫孵化箱，探索“蛋”到“雞”的奧秘，初步了解熱傳導、熱輻射、熱對流等知識，從而創新實踐。如對于工程技術與科技創新的對接，從低年級就探究“紙船載重”的知識和漂浮的秘密，隨著級段升高，了解工程設計、制作、創新和優化方法，熟練使用相關工具，對所制作紙船不斷進行改造;還可在高年級直接指向科技創生，了解無人機飛行和控制的原理，學會3D建模，制作小飛機，設計結構合理的機身，加裝攝像頭，選用尺寸合適、顏色各異的螺旋槳、控制板，逐步優化，使機身既輕便結實又美觀實用。

主題問題的項目化學習可視學生學習進度來靈活安排課時，問題生成與拓展要體現由簡到難、由淺入深、由點面到立體、由形象到抽象，問題的探究與解決要從扶到放、從個體到團隊、從單一到多元、從課堂到生活。教師要善于聚焦項目學習計劃，著力問題設計，關注探究過程，搭建多角度展示平臺，引導科學評價與項目管理，鏈接能輔助應用學習結果的現實，按照項目導入、學習探究、任務分解、方案設計、模型制作、優化拓展、分享評價等順序，合理分布，課程張弛有度，自成體系，讓學生有計劃地在真實世界中開展探究活動，完成主題目標。

二、傾力資源整合：情境體驗具身性

跨學科是STEAM教育的重要表征，各學科知識領域中資源的有機整合是STEAM研究的必備條件，整合關聯的知識在現實世界中有效運用是STEAM研究的重要任務。心理學中的具身認知理論認為人的生理體驗與心理狀態之間有著緊密的聯系，因此，項目的設定要兼具統整性和情境性，提供動手做的學習體驗，從多學科知識綜合應用的角度解決實際問題，讓學生的生理體驗激活他們的心理感覺，多維具身感知。

1.多維體驗，具身共情

建立課程和客觀世界的聯系，搭建多方平臺與實踐情境，讓學生應用所學知識解決實際問題，發現、設計、體驗、建構、合作、創新并解決，學生在多維參與、具身體驗中獲得結果性知識的同時還習得了過程性知識，這種知識的獲取是蘊含在項目問題解決中的，是一種生成與創新的不斷交迭，這種習得知識的方式對學生長遠發展有著深刻影響，實現了學科之間相互支撐、相互補充、共同發展，同伴之間共鳴、共情、共思、共育、共成長。如“讓植物不再口渴”就是從身邊現象生發的研究主題：疫情期間，學校植物角里的植物沒有及時澆水而枯死，怎樣才能夠短時間不澆水還保證植物不缺水呢？通過教師引導，學生想到制作半自動澆水裝置，將問題轉化為小課題。經過查找資料，采訪專業人士，學習大氣壓強和虹吸原理，小組合作繪制半自動澆水裝置設計圖并根據原理完成半自動澆水裝置制作。而制作“美麗的日子”臺歷再一次面向學生真實生活情境，通過觸手可及的日常經驗和切身體驗，目的性更明確，立足中年級學生認知特點，理解年、月、日，加深對特殊日期的記憶，動手設計、制作屬于自己的臺歷，在摸索過程中，不斷發現問題、解決問題、反思改進，提高協作技巧，讓每個經歷的日子都成為記憶深刻的“美麗的日子”。這樣的具身學習過程將抽象知識與實際生活相聯結，直接面向社會體驗，學生的生理探索逐層深入，心理興致持續盎然，各方面技能和認知在相互碰撞中不斷深化。

2.資源融匯，情境化用

STEAM學習不是教授孤立、抽象的學科知識，而是發現學科知識間的內在聯系，其本質是資源的融會貫通與交互合作，以任務為驅動，使學生主動地確認目標、尋找資源、建構路徑、解決問題，在整合的情境中調動思維、科學應用。因此，我們在實踐中強調把知識還原于豐富的生活，融匯于生動的情境，結合有趣、富有挑戰的探究，理解和辨識不同境域的知識，根據所處背景信息，接聯前后辨識知識本質并靈動解決問題，獲得情境化應用的能力。如，2018 年11月18日舉辦的第65屆澳門格蘭披治大賽三級方程式決賽是一個難得的資源，教師可聚焦并圍繞主題進行情境化教學，生發設計和制作安全可靠賽車重要性的認識，萌發重力小車的設計問題，具有強烈的場景感，搭配豐富的課程資源輔助，學生能夠通過引導快速進入狀態，進行實質性探究。同樣還可將視角移至2020年5月5日下午廣東虎門大橋發生的彎曲振動現象上，學生通過搜集與整合資源，了解到虎門大橋是大跨度鋼箱梁懸索橋，屬典型柔性結構，在特定風況條件下，誘發懸索橋發生豎向渦激共振，長時間導致橋梁本身抗風力減弱，因此“橋的種類”“橋的作用”“橋的承重”“橋的外觀”等研究小課題應運而生，通過設計、模擬、模型承重測試，在情境中互動建構，科學、工程、技術、藝術、數學知識在跨學科框架內得到有效整合。可見，在現實具體情境事件中投射研究的眼光，整合有效資源加以利用，可使“交叉的課程概念和科學的內容主題，得到更多、更理想的教育產出”[5]。知識的獲取與方法的整合、工具的使用與實踐的創新，在學習過程中多元融合，在學習情境中有機統一。

三、敦促學養漸進： 喚醒持續內驅力

學養是一個人學識和修養的綜合體現，是“一個人身上的整體氣質，有自學自律自強自創自省”[6]的內涵，而這樣的內涵正是STEAM教育的教育指向。STEAM教育強調自主、創新、共進、協作，讓學生在體驗中分享愉悅感，在創造中增加成就感，在分享中彰顯獲得感，有效助推學養形成。因此，課程的設置要依據目標理論，遵循洛克定律，根據特點和優勢制訂適合的目標和實施步驟，既指向未來，又富有挑戰，循序漸進，喚醒持續內驅力蓬勃發展。

1.任務學習的引深——激發潛在探究欲

在項目實施過程中整合多學科知識，并將其融于有趣、具有挑戰性、與生活相關的驅動問題中，問題設計基于探索和目標導向，嵌入游戲元素、形象方式、教育場景，最大程度喚起好奇心，減弱枯燥感受，激發學習者內在動機，對課程的后續開展充滿探究欲，更好地發展團隊技能，滿溢趣味同時學有成就。如在“探秘自然現象”項目學習時，引入與生活相關的種類繁多的或靜或動、或令人心曠神怡、或叫人膽戰心驚的自然現象——閃電、極光、彩虹、龍卷風、地震、冰雹、日全食、月全食、火燒云等，上課伊始便激起學生的興致，然后調查探究某一現象中蘊含的科學道理：先了解地球結構及其自然動態系統，創建顯示地球結構的粘土模型;接著了解火山成因、組成和類型，觀看模擬火山噴發的演示過程，觀察改變火山形狀的階段;然后了解地震的發生，用模型地震儀研究，用小木棍和氣球在三腳架上模擬地震，并測試結構;再了解龍卷風的特征、危害和發生情況，在塑料瓶中制造水漩渦模擬龍卷風，分析國內龍卷風損傷數據，繪制和呈現抵御強風的結構設計;最后體會科學家和工程師幫助人們遠離災難的方法。這些STEAM探究實驗“給學生一個做真實科學的機會，體會科學發現帶來的興奮”[7]，利用生活中常見的材料和簡單步驟，引領學生逐步深入，給予他們創生的想象空間，在產生的驚嘆結果中收獲成就感。活動利用STEAM常用方法搜集、調查、分析、測試，真正調動起學生的興趣，讓他們做探究的主人。

2.理性思維的進階——創新活動延續性

STEAM課程要著重以培養學生的創造性思維為目的，由體驗式項目逐漸引入創新性項目，無論是問題場景設置還是情景化教學，均引領學生循序漸進地理解、調查、探究，發現并確認現象、尋求合理的證據、作出科學的解釋，在做中學，在寓教于樂中培植理性思維，從主動學習、融合多方資源，到課程規劃、實踐模擬創生，最后解決目標問題，在學生腦海里融合多學科知識，形成系統性知識網絡，實現學生思維進階，助推他們創造性思維的形成和創造力的提升。如“紙船的載重”項目的學習可分別于低、中年段實施，是一個延續性活動課程。低年段為初級體驗式課程，更多側重于興趣啟蒙，讓學生動手設計理想小船，盡可能承載更多重物，在不斷嘗試中獲得規律并進一步改善設計，考驗學生的動手協作能力。中年段則通過前期搜集資料，用貼近生活的工程設計，探究船漂浮和承重的秘密，探索發現紙船承重力不僅與船身高度、船底大小有關，還和放置硬幣速度及均勻程度有關，在探究中不斷生發創造性想法，在認識阿基米德原理的同時，更直觀地認識浮力現象，理性思考，有效拓展，大膽創新，積極評價，后期對鐘意的紙船進行美化展示，最終與生活中的船只設計聯系起來。這樣的課程設計契合學生的身心特點，在經驗值不斷累積的基礎上，不斷閃現理性思維，循序漸進培養創造力，更有效地增強了學生研究進程中的信心和動力。

因此，主題項目中每個活動環節層級推進，逐步深入，引領學生發現問題、融合認知、活躍思維、解決應對，潛移默化中啟發培養創造力，體會探究樂趣，獲得成功感。學生的學習建立在對問題觀察、比較、分析、概括、綜合、抽象的基礎上，是理性思維的具體體現，高階思維力得到有效發展，調動并鍛煉了學生的科學探究力和實踐力，真正發生了深度學習，“彰顯了一種學習文化，一種偏向工科思維的學習系統，一種趨于能力和智慧疊加的行動學習”[8]。

基于STEAM教育理念的項目實施是引領學生實踐與體驗的過程，是促進學生探究與創新的過程，是厚實學生人文底蘊、拓延學生思維品質的過程。它的實踐與創新打通了學科壁壘，跨越了時空界限，讓學生在特色的綜合課程、動態課堂、交互情境中知識整合、立體滲透、靈活化用，在系列的演示操作、實踐模擬、多維探究中追求真理、傳遞真知、升華價值，深化了學科的本質內涵，把握了世界的真實圖景，展現了生活的客觀本質，實現了持續的開拓創新，科科和諧融通，人人共享創生。

參考文獻

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[2] 徐冬青.跨學科教育：高校教育改革的生長點[J] .上海教育，2021（14）：28-31.

[3] 崔鴻，朱家華，張秀紅.基于項目的STEAM學習探析：核心素養的視角[J] .華東師范大學學報：教育科學版，2017，35（04）：54-61+135-136.

[4] 鄭太年.基于大空間問題設計的學生自主性培養[J].上海教育，2021（14）：62-63.

[5] 沈杰.STEM教育理念與跨學科實驗教學整合模式[J].文化創新比較研究，2019，3（10）：135-136.

[6] 曹鴻騫.學問與學養[N].潮州日報，2018-02-10（002）.

[7] 紅楓.喚醒內心的“科學家”[N].中國科學報，2015-07-27（003）.

[8] 楊現民，王娟，魏雪峰.學習資源建設與發展[M].北京：電子工業出版社，2017：69.