基于OBE教育理念的STEM課程設計探究

◇惠鋒明（江蘇：無錫市梅村實驗小學）

一、OBE教育理念與STEM課程設計的契合點

OBE（Outcome-Based Education）也稱為目標導向教育或成果導向教育，意味著教育要圍繞學生在學習經歷結束時能夠成功完成的任務開展教學。OBE 教育理念強調以下問題的解決：學習成果是什么？它的價值是什么？如何支持學生獲得這樣的學習成果？如何檢驗學生是否取得了這樣的學習成果？以此為出發點，參照Acharya 的OBE 教育模式，本文提出的課程設計以學習成果為導向，包括定義學習成果、實現學習成果、評價學習成果和使用學習成果四個步驟。

STEM 課程強調，在解決與STEM 領域相關真實問題的過程中，發展學生的科學核心素養。以工程設計為主線，以項目式學習為重要方式，STEM 課程的設計與實施可遵循“問題與聚焦、調查與研究、設計與制作、測試與評價、拓展與應用”的流程。這與OBE 教育理念的四個問題相契合。第一，對問題的聚焦關注的是“學生的學習成果”；第二，以成果為導向的學習活動鏈的設計，則需要關注“如何幫助學生指向學習成果”；第三，對STEM 學習成果的遷移運用則回應了OBE 理念中“學習成果的檢驗”；第四，STEM 課程對相應領域真實問題的解決，則反映了OBE理念中的“學習價值問題”。（如圖1）

圖1 OBE理念內涵與STEM的契合框架圖

二、基于OBE教育理念的STEM課程設計框架

基于以上分析，本文提出了如圖2 所示的基于OBE 理念的STEM 課程設計框架，其中包括定義學習成果、實現學習成果、評價學習成果、使用學習成果四部分。

圖2 基于OBE理念的STEM課程設計框架

（一）定義學習成果

定義學習成果是體現OBE 教育理念的關鍵環節，落實到STEM 課程中，即為明確課程目標和設計成果要求。教育之目標在于五彩繽紛的生活，STEM 課程為還原教育的生活價值提供了有效的途徑。以STEM 領域的真實問題切入，將其與《義務教育科學課程標準》中的學習內容和要求匹配，即可轉化為STEM 課程的目標。結合不同學段小學生的學情，再設計緊扣課程目標的顯性化學習成果，以引導學生持續學習。

（二）實現學習成果

實現學習成果是實現教育教學目標的有效支撐，也是體現學習價值的最重要環節。它是在明確目標和成果基礎上反向設計的，以確保學生能夠在完成學習時獲得預期的學習成果。落實到STEM 課程中，即為開展以成果為導向的學習活動矩陣，一般包括聚焦問題、調查研究、設計制作和評價測試等環節。

（三）評價學習成果

評價學習成果是學生實現學習目標的證明支撐。有效的評價可以客觀反映學生的學習成果，也可以作為優化課程的重要依據。不論是OBE 教育理念還是STEM 課程，都主張采用多元的評價方式來考核學生的學習成果，往往不限于對學習成果進行的終結性評價，更關注對學習經歷的過程性評價。

（四）使用學習成果

教育的目的在于培養學生解決現實世界中問題的素養。在學生經歷STEM 課程之后，應當能夠給學生提供將自己獲得的學習成果或建立的思維方式，綜合運用到其他場景中去的機會。這也和STEM 課程中設置的拓展與運用環節相契合。只有不斷給予學生借助“專家結論”來建立“專家思維”的機會，學生才有可能“像工程師（科學家）一樣思考”，繼而發展核心素養。

三、基于OBE教育理念的STEM課程設計

（一）案例一：《定格動畫》

1.學習活動矩陣

（1）學習目標

成果目標：為生活中的趣事拍攝一段定格動畫。

STEM 目標：

科學（S）：知道動畫、電影等視頻是視覺暫留原理的應用。

技術（T）：會使用手機或平板等設備中的視頻拍攝App（T1）；會控制對比實驗的變量，探究物體每次移動的距離等因素對視頻中小動物運動快慢的影響（T2）。

工程（E）：能設計并制作一部定格動畫短片。

數學（M）：能用多種方法測量速度，知道路程÷時間=速度。

（2）學習活動

活動1：聚焦問題，激趣導入。觀看定格動畫《小臺燈找什么》，分析了解小臺燈動起來的原因。聚焦本課成果目標：你能為生活中的趣事拍攝一段定格動畫嗎？

活動2：初次嘗試，發現問題。觀看《延時攝影操作指南》微視頻，熟悉工具：制作視頻主要有哪幾個步驟？初次嘗試制作，發現問題，交流解決。

活動3：任務升級，實驗探究。按任務要求制作視頻，熟練拍攝。發現問題，探究視頻中小動物行走得快慢可能和什么因素有關？分析因素，設計實驗并開展研究。

活動4：再次嘗試，了解原理。借助探究發現的規律，再次嘗試制作。了解視覺暫留原理和電影史。

活動5：設計制作，形成作品。在上述探索的基礎上，學生設計制作自己的定格動畫并展示。

活動6：評價改進，項目拓展。在多元評價的過程中，學生改進作品，并用于后續拓展任務。

（3）學習活動矩陣

為了能夠在各學習活動中有效落實學習目標，本課例構建形成了如表1 所示的學習活動矩陣。矩陣除了可以清晰表達目標與活動之間的對應關系，還能明晰每個學習活動對目標的支撐強調。

表1 《定格動畫》STEM學習活動矩陣

2.定義學習成果

遵循OBE 理念，本課例從學生經?？梢钥吹降膭赢嬈霭l，為表達數學和科學課程中的相關概念，定義了制作定格動畫的顯性學習成果目標。

3.實現學習成果

為支撐學生實現學習過程目標，反向設計了上述以設計制作為主線的學習活動。在活動中，學生不僅能夠習得相關概念，還獲得了在真實情境中運用和遷移相關概念的機會。

4.評價學習成果

學生學習的成果展示，不僅包括最后作品的展示，也包括諸如探究記錄、動畫設計腳本等過程性的展示。通過學習展示過程中的互評、師評，學生自然也會有一個自我評價，從而促進學生反思學習。

5.使用學習成果

素養是在學生不斷運用知識和結論解決問題的過程中形成的。讓學生將定格動畫的方法和技術拓展到生活中去，自然能夠增加學生知識遷移的機會；而教師創造機會讓學生進行知識遷移也是促進學生素養形成的重要途徑。

（二）案例二：《汽車超速了嗎》

1.學習活動矩陣

（1）學習目標

成果目標：設計方案并檢測路上行駛的汽車是否超速。

STEM 目標：

科學（S）：知道動畫、電影等視頻是視覺暫留原理的應用。

技術（T）：會使用手機或平板等設備中的視頻拍攝App（T1）；會控制對比實驗的變量，探究物體每次移動的距離等因素對視頻中小動物運動快慢的影響（T2）；在測量過程中能熟練使用秒表、卷尺等測量工具（T3）。

工程（E）：能設計并制作一部定格動畫短片（E1）；經歷項目學習制作設計、測試、改進等基本步驟，能在活動中克服困難，完成預定任務（E2）。

數學（M）：能用多種方法測量速度，知道路程÷時間=速度（M1）；理解并能應用比例尺進行長度的測量（M2）。

（2）學習活動

活動1：聚焦問題，激趣導入。了解關于機動車道路行駛限速的法規，初步討論判斷汽車是否超速的方法。繼而聚焦本課成果目標：你能設計方案并檢測路上行駛的汽車是否超速嗎？通過專題閱讀和討論，分析借助現有資源解決問題的初步方案以及需要的基礎知識。

活動2：走得有多快——測一測走路速度。要判斷汽車是否超速，首先要學會測量計算物體運動的速度，而這一技能可以通過測量我們自己的走路速度獲得。

活動3：小臺燈找什么——制作定格動畫。在學會了計算速度之后，再回歸本項目的汽車測速問題，學生會發現直接去馬路上測速太危險，那能否借助我們身邊的工具呢？于是引領學生進入本環節，即上述案例一所呈現的。

活動4：這棟樓有多高——按比例估測樓高。在活動3 中，學生經歷了借助視頻來測速的過程，視頻中的距離和現實中相同嗎？有什么關系呢？本活動將帶領學生通過比例來估測。

活動5：設計方案，解決問題。在經歷了上述活動之后，學生已然獲得了解決本課程問題的基礎知識和技能。因此，本活動帶領學生嘗試設計并解決問題。

活動6：評價改進，項目拓展。在多元評價的過程中，學生改進方案，并用于后續拓展任務。

（3）學習活動矩陣

如表2 所示，本課程同樣創建了學習活動矩陣，以幫助學生更好地獲得學習成果，實現課程目標。

表2 《汽車超速了嗎》STEM學習活動矩陣

2.定義學習成果

從汽車是否超速的現實問題出發，融合科學課程中與運動相關的核心概念和數學中“數與代數”相關的內容要求，確定了本STEM 課程的學習目標，以及顯性學習成果目標。

3.實現學習成果

對于小學高年級學生來說，本課程中問題的解決是需要支架的。因此根據目標要求，本課程反向設計了上述學習活動矩陣，以幫助學生形成解決問題所需要的知識和能力。

4.評價學習成果

課程設置了包括STEM 學習過程評價和STEM 學習結果評價在內的STEM 學習評價表。課程在明確了學習目標之后，即將評價表呈現給學生，讓學生始終以目標為導向展開學習。

5.使用學習成果

不論是前置學習成果在后置學習活動中的運用，還是完成課程學習后對整個學習成果的遷移運用，對學習成果的使用始終貫穿整個課程。而通過生活化問題和情境的呈現，也始終體現了學習的生活價值。