兒童STEM課堂合作學習中資源的應用研究

張琺

摘要：STEM課堂的合作學習是一種擁有不同環節、高度依賴學習資源、借助多學科知識，解決現實復雜問題的有效方式，不僅能促進學生對知識的理解和綜合應用，還能加強學生之間的溝通交流，提高學生的合作交往能力和實踐創新能力。文章從STEM課堂合作學習應用的背景出發，闡述兒童STEM課堂合作學習過程中學習資源的應用效率低下的現象，分析STEM課堂合作學習中資源應用的影響因素及存在的具體問題，并提出幾點針對性的建議，以期促進兒童STEM教育的進一步發展。

關鍵詞：學習資源；STEM課堂；合作學習；應用；影響因素；建議

中圖分類號：G424文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2022）20-0053-04

一、引言

隨著科技進步，人們面臨著越來越復雜的現實問題，社會對人才的需求逐漸由專業型人才轉變為綜合型人才，傳統的分科課程已不能滿足社會的需求。由此，STEM作為一種新型、整合型教育便成為未來教育發展的趨勢。STEM課堂所創設的情境貼近現實生活，所涉及的問題真實且綜合，倡導通過合作學習的方式，讓學生在互助協作中高效解決問題。區別于傳統的合作學習，STEM課堂的合作學習高度依賴學習資源的支持，學習資源的應用情況將直接影響STEM課堂合作學習的效果。

學習資源作為學習內容與活動的載體，是合作學習過程的重要組成部分。STEM課堂中的合作學習與其他課堂中的合作學習有很大區別，它所涉及的問題更強調情境性和跨學科性，更突出對學生運用跨學科知識解決真實問題能力的培養。因此，這個過程包含諸多學科的知識及動手實踐活動，而這些復雜的知識和活動都以學習資源為載體。

在STEM課堂合作學習過程中，學習資源是將知識與實踐相結合的橋梁，也是學生交流討論的媒介，更是解決問題的工具和手段，學習資源的高效應用有利于提高學生的參與度和合作積極性。然而，當前兒童STEM課堂合作學習過程中資源的應用缺少專門的研究探索，大家對學習資源的應用價值認識不夠，再加上STEM師資力量欠缺，絕大多數STEM教學由單一學科背景的教師完成，他們沒有經過專業的系統化培訓，應用學習資源的能力不足，這直接導致應用效率低下，甚至干擾學生的合作學習。

為促進STEM課堂的合作學習，提高對學習資源的應用效率，本研究將切入實際的兒童STEM課堂合作學習過程，考察真實的STEM課堂合作學習中資源的應用特點和應用效果，并總結學習資源應用存在的問題及影響因素，針對性地提出有價值的建議，從而推進兒童STEM教育的進一步發展。

二、STEM課堂的合作學習與學習資源

1.STEM課堂的合作學習

美國為提升國家競爭力首先提出STEM教育，但它并不是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Math）這四門學科知識的簡單疊加，而是強調將分散在四門學科中的內容自然整合，形成整體的學習項目，讓學生在教師引導下基于項目進行自主合作探究學習，培養學生綜合運用跨學科知識解決問題的能力。

STEM課堂的合作學習與一般的合作學習有相似之處，比如它是一個從教師布置學習任務到小組完成匯報的完整過程，主要包括“明確目標”“組內分工”“探究實踐”“匯報交流”和“評價反思”五個環節，而且具有合作學習必有的五大要素。然而，STEM課堂的合作學習與一般的合作學習也存在一定差異，因為它所涉及的研究問題往往是真實復雜的，學生的合作學習方式類似于真實世界，需要在合作的不同環節借助信息技術等手段解決各種階段性問題。這種“多技術交叉融合的跨學科式”合作學習，有利于學生之間的協作與啟發，能夠提高學生的合作競爭意識和交往承受能力，使學生在脫離課堂的生活情境中也能將合作學習的能力進行遷移。

2.學習資源

學習資源，就是支持學習的資源。筆者在梳理前人關于學習資源定義的基礎上，結合本研究課題，給出最恰當的解釋和說明，現從學習資源的內涵和分類兩個層面展開論述。

（1）學習資源的內涵。“學習資源”主要有兩大類定義。從廣義角度來說，一切與學習內容相關的信息來源都是學習資源，可分為人力資源與非人力資源。傳統意義上的人力資源主要指教師和學生，而其余能提供學習信息的資源均屬于非人力資源。從狹義角度來說，學習資源指向一切非人力資源，是學習內容和學習活動的載體，體現的是學習資源的物質性，主要來自以下兩個方面。一是專門為學習目的而創造設計出來的資源，二是現實世界中原有可被利用的資源，但其被利用時需要經過教學化的過程，即資源使用主體需要對其進行選擇、加工、組織后再運用到實踐中。本研究將選擇學習資源的狹義定義，將STEM課堂合作學習中的學習資源理解為學習內容和學習活動的載體，體現了學習資源承載學習內容和支撐學習活動這兩大功能。

（2）學習資源的分類。依據不同標準，學習資源有不同的分類。第一，基于學習資源的功能，可將其分為內容載體類資源和活動載體類資源。前者指的是用于承載學習內容的學習資源，如課件、信息化數據等。后者是指用于支撐學習活動的學習資源，如模擬實驗室、模型制作材料等。第二，基于學習資源在傳播活動中發揮的作用，可將其分為硬件資源和軟件資源。前者是外部支持條件，其在課堂上以各種實物設備的形式存在，如計算機、投影儀等。后者是內部支持條件，其在使用過程中能使學生在認知、情感和技能等領域產生一定的變化，主要是指除了設備以外的其他能提供學習信息的資源，如教材、教學課件、教學情境等。第三，基于學習資源產生的時代背景，可將其分為傳統學習資源和新型學習資源。前者在傳統課堂上扮演著最基本、最樸實的教學角色，如教材、黑板等。后者則指在信息化時代背景下運用于新型課堂的現代信息技術及工具，如編程軟件、平板電腦等。

三、兒童STEM課堂合作學習中資源應用的影響因素

學生是合作學習的主體，合作學習順利展開的前提是學生具有學習興趣和學習動機，興趣和動機的強弱會影響學生學習的積極性和迫切性，從而影響學習效果。在兒童STEM課堂的合作學習中，資源使用者素養和資源性能會直接影響合作學習的效果，而教師的教學設計和激勵機制，都要通過激發學生的學習興趣、增強學生的學習動機而間接促進學生的合作學習。因此，形成如下圖所示的兒童STEM課堂合作學習中資源應用的影響因素模型。

1.內部因素對資源應用的影響分析

（1）“教學設計”的影響。教學設計是指教師在教學前期對與學習資源相關內容的選擇、修改、加工等，在此環節教師需要對課堂上可能出現的問題做出預設，找到解決辦法。教師所設計的學習資源的質量會影響學生的學習興趣，如果資源內容重復，或對學生來說毫無挑戰性，就會讓學生產生厭倦情緒。對于在STEM課堂合作學習過程中高頻出現的一些工具性資源，教師通常會先向學生詳細演示，再讓學生自主應用。殊不知，這類資源作為解決問題的關鍵工具，有助于培養學生的動手能力和系統思維，而教師的演示則會剝奪學生獨立思考和動手操作的機會。由于STEM課堂的任務要求比較復雜，而學生的思維又是發散的，所以教師應盡可能準備更多學習資源，滿足學生從不同角度解決問題的需求。如果教師提供的資源有限，會限制學生的想象力，甚至會使每個小組都得到一樣的“標準答案”，使學生失去獨特性，使合作學習失去意義。

（2）“使用者素養”的影響。使用者素養是指使用主體在使用學習資源時所體現的基本素養。STEM課堂合作學習過程中有時會出現一些新型學習資源，這類資源的使用對問題解決起著關鍵性作用，如使用者的操作規范和熟練程度。無論是教師還是學生，其資源使用素養都會對合作學習的效果產生重要影響。不同類型的資源對使用者的素養有不同的要求，如知識性資源和引導性資源重視的是內容的質量，對操作層面的要求比較低，而材料性資源和工具性資源重視的是操作規范。

2.外部因素對資源應用的影響分析

（1）“資源性能”的影響。計算機、投影儀、iPad等硬件資源的性能狀況會直接影響合作學習的效果。比如在明確目標環節，教師需要借助計算機播放課件，若計算機出現卡頓問題，則不利于學生對問題的理解；在匯報交流環節，學生有時會借助投影儀呈現自己小組的作品，若投影儀的分辨率存在問題，則會影響展示效果。

（2）“激勵機制”的影響。在合作學習過程中，學生之間難免會產生矛盾和沖突，對此，有些學生能積極尋求方法解決矛盾，但也會有一些學生消極應對，不利于合作學習的推進。所以，STEM課堂需要具有良好的激勵機制，以激發學生的學習動機和解決問題的動力。這樣，學生才能積極尋求學習資源，協助小組解決問題、完成任務，提高合作學習能力。

四、兒童STEM課堂合作學習中資源的應用存在的問題

第一，根據不同的意圖，資源的選取并不靈活。教師為了促進學生對問題的理解，往往會選擇使用具體的圖表等信息化數據進行解釋，而學生為了糾正隊員的錯誤，通常會選用iMovie等軟件進行演示。可以看出，學習資源的選擇建立在意圖之上。然而，有時主體會搞錯不同意圖之間的主次，把大量時間浪費在對某一種資源的使用上。例如，為激發學生的學習熱情，教師使用大量圖片刺激學生的感官，卻忽略圖片本身所蘊含的內容和問題，這不利于合作學習的有效推進，也增加了學生的理解負擔。

第二，教師對資源的演示面面俱到，使學生喪失獨立思考的機會。由于STEM課堂涉及很多新型學習資源，教師為了加快課堂速度，通常會事先為學生進行資源使用的演示，然后由學生自主探究實踐。然而，這會讓學生失去探索學習的過程，使學生對學習資源的使用變成對教師行為的簡單模仿，這種合作學習是不完整的。

第三，學習資源的不合理配置，不利于培養學生合作學習的能力。STEM課堂的合作學習是一種新型學習方式，學生對其中的環節和步驟并不了解，不知道應通過怎樣的合作方式來解決問題。這時，教師往往會給學生提供多種多樣的學習資源，希望學生通過多種方式達成目標。但是，學生面對眾多學習資源時，容易陷入茫然狀態，無法形成強烈的合作目標和方向感，很難實現對合作學習的價值認同。

五、提高兒童STEM課堂合作學習中資源應用效率的建議

1.結合STEM合作學習類型精心設計學習資源的內容

知識性資源和引導性資源更多地是為學生提供內容層面的幫助，而工具性資源和材料性資源主要是為學生提供操作層面的幫助。STEM課堂的合作學習最基本的目的是幫助學生理解并學會應用所學知識，且不同的教學主題對學生的認知有著不同的要求與期望，所以學習資源的設計應該緊密結合STEM課堂合作學習的主題。

方案設計型STEM課堂主要涉及引導性資源和知識性資源，由于設計方案對學生的思維能力有很高的要求，所以教師對學習資源的內容進行加工時，需要注意體現啟發性，不能限制學生的想象，也要體現引導性，培養學生嚴謹規范的思維習慣。而實驗探究型STEM課堂和工程制作型STEM課堂類似，最重要的是材料性資源和工具性資源。前者對資源的使用并不是讓學生簡單地通過實驗來觀察和記錄現象，而是讓學生透過現象去理解背后的本質和原理，后者對資源的使用能有效提高學生的動手操作能力。因此，這些資源的內容必須具有嚴密的科學性。

2.根據合作學習的階段性目標靈活選取學習資源的類型

目前兒童STEM課堂合作學習中可用的學習資源有很多，但并不是每一次使用都能發揮很好的作用，因為資源并不是用得越多越好。簡單重復、過量濫用會導致學生在合作學習過程中出現混亂、厭倦等排斥行為。學習資源的應用對合作學習的不同環節有不同的作用，為保證STEM課堂合作學習中資源的應用能有效促進學生的合作學習，教師需要根據合作學習不同環節所特有的階段性目標確定學習資源的類型。

在明確目標環節，教師設計并提出問題，學生需要理解問題并確定小組的任務目標。教師對問題的描述與講解可以更多地借助知識性資源，如圖片、視頻、數據圖表等，這樣不僅可以激發學生學習興趣，還可以拓寬學生視野，發散學生思維。在組內分工環節，學生應該學會通過討論來協商各自任務的分配，教師可以利用材料性資源引導學生結合小組目標進行分工，學生則能根據這些材料性資源使小組的目標更加清晰化。在探究實踐環節，學生利用材料性資源或工具性資源將設想付諸實踐，而教師可以起到輔導的作用，可以偶爾利用知識性資源啟發學生思考、解決組內矛盾等。在匯報交流環節，學生需要借助工具性資源向全班同學展示小組作品，如投影儀、投屏軟件等，資源設備必須確保運行狀況良好。在評價反思環節，學生需要對小組合作學習的過程進行總結反思，教師則可以借助引導性資源如工作單、板書等，幫助學生從不同角度進行深入反思。

3.結合學生的學習需求確定學習資源的使用方式

教師和學生作為STEM課堂合作學習中資源應用的兩大主體，他們對學習資源的使用都是為了達到一定的目的。由于每種資源都有其特定的功能特點和操作規范，因此面對不同的問題時需要根據實際情況選擇最合適的使用方式，“一招吃遍天下”是不可行的。知識性資源通常是教師利用講授的方式向學生傳達知識和信息，這種方式比較省時，但效率不一定最高，因此教師可以讓學生通過討論方式自主挖掘資源所蘊含的信息，從而提高學生的表達能力和信息獲取能力等。材料性資源的使用主體主要是學生，在搭建模型、繪制設計圖等過程中學生對資源的使用方式主要是演示、討論等。教師作為輔助者，并不是用不到材料性資源，而是運用引導等方式促進學生對模型的搭建和方案的設計。工具性資源對學生來說較為陌生，教師可以適當進行演示和講授，但更多地還是要為學生的獨立探究提供機會。

STEM課堂合作學習的主體是學生，教師則是引導者和輔助者。學生通過與成員之間的合作共同探索新型學習資源的使用，發現利用學習資源解決問題的過程中存在的奇妙之處，能夠提高與他人合作過程中的溝通能力、解決矛盾的能力等。所以，教師應該多將資源的使用機會留給學生，增加學生討論與合作的時間，讓學生自主摸索學習資源的使用，體驗發現問題的過程。

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Research on the Application of Resources in Childrens STEM Classroom Cooperative Learning

Zhang Fa

（Ministry of Education and Teaching， National Open University， Beijing 100039， China）

Abstract： Cooperative learning in STEM classroom is an effective way to solve practical and complex problems with different links， highly dependent on learning resources and multi-disciplinary knowledge. It can not only promote students understanding and comprehensive application of knowledge， but also strengthen the communication between students and improve students cooperative communication ability and practical innovation ability. Starting from the background of the application of STEM classroom cooperative learning， this paper expounds the low efficiency of the application of learning resources in the process of childrens STEM classroom cooperative learning， analyzes the influencing factors and specific problems of the application of resources in STEM classroom cooperative learning， and puts forward some targeted suggestions in order to promote the further development of childrens STEM education.

Key words： learningresources；STEM class； cooperativelearning；application；influencingfactors；proposal