人文引領的工程項目類STEM課程開發
——以“用紙造一座橋”為例

高旅威 廣東省深圳市龍崗區龍崗中心學校

工程項目類的STEM課程是一種能充分鍛煉學生的動手能力、綜合應用能力的課程。傳統的工程項目類課程為了達成項目目標常常會將重點放在理工科技能力上，而忽略課程中的人文內涵，因此容易出現學生的學習動機不明確、課程綜合性不足、結構和原理相割裂、原理與原理之間沒有聯系、課程生長性不足等問題。而A-STEM課程從學生的需求出發，重視學生的學習動機，遵循學生的身心發展規律，給工程項目類的STEM課程尋找了一個合適的人文內涵落腳點。下面，筆者以“用紙造一座橋”項目為例談談人文引領的工程項目類STEM課程開發的一些策略。

●真實情境體現項目價值

開發A-STEM課程要以學生的需求為出發點，盡量避免生硬地教授技術和原理。A-STEM課程應當以人為本，課程開發要注重課程對學生的意義，課程實施要注重學生學習動機的引發與課程中情感的設計，使整個項目情理交融、充滿活力。

1.用真實情境激發學習動機

想要學生積極主動地學習，就要先解決為什么學的問題。只有學生覺得有趣或有意義的事，他們才有可能心甘情愿地學、自主地學、積極地學。真實的情境可以激發學生的同理心和責任感，而同理心和責任感可以驅動學生自主學習。

筆者以為貴州山區人民制作跨山大橋作為真實情境，讓學生了解當地人民出行的困難，理解當地人民對高速便捷出行方式的渴望。同時通過觀看紀錄片《超級工程Ⅱ》中的第二集《中國橋》，了解橋對中國交通、經濟發展的重要作用。通過真實的情境激發了學生的同理心，用學生迫切希望幫助山區人民便利出行的樸素情感，驅動其學習造紙橋。

2.在真實情境中轉變身份，理解任務的意義

觀看《超級工程Ⅱ》的另一個目的是幫助學生了解工程師、設計師是怎么工作的，讓學生設想自己以后有可能成為一名工程師、設計師，并以工程師、設計師的身份綜合考慮造橋時要面對的問題，從而提升自身的榮譽感和使命感。

3.利用真實情境，明確教學目標

真實情境不僅是情感的潤滑劑，也是課程的推進器和項目搭建的平臺。使用與課程任務相關聯的有用情境可以幫助學生快速了解學習目標。本課利用KT板、木材等搭建了一個簡化的場景，方便學生快速理解目標任務和進行簡要參數的測量（如圖1）。

圖1

●大膽重構，變線性課程為開放課程

1.構建相對開放的課程，教學的彈性更大，促進課程生長

現行的國家課程大部分是一個課時一個知識點，課與課之間以知識脈絡連接，沒有做到以生為本。開發STEM課程，改變了國家課程一個課時一個知識點的模式，目的是培養學生綜合運用S、T、E、M的能力。但當前很多STEM課程會把S、T、E、M生硬地分割開，以便更清晰明了地向學生展示每一個原理、技術。這種分割式的STEM課程受到線性課程的影響，教師企圖控制課程的每一個步驟，這顯然無法做到以生為本。以學生為本的開放課程，應將這種按程序一步一步走的課程打散，重新組合，構建一個開放式的課程框架。

2.把離散的知識點教學變為長周期的綜合探究

當前的STEM課程教學流程分為五個部分，即確定目標、學習原理、設計制造、測試作品、交流評價。這種STEM課程是一種線性的課程，教師按照設計好的課程一步步講授，控制著課程的每一個步驟，其本質上仍然是以課程為中心的教學流程。要讓課程以學生為中心，首先要打破這種由教師設計好線性課程的教學模式，轉變為師生共同設計開發課程。

筆者改進的課程流程如圖2所示，學生共同提出問題，總結方法，學習效率更高，學習效果更好。這種模式將技術的學習融入到原理學習的過程中，原理和技術的學習同時進行，增加了原理與技術之間的聯系，減少了割裂。

3.巧立學習支架，自主積極學習

學生是學習的主體，學習的主要過程應該由學生來完成。但是工程項目復雜且綜合度很高，僅靠學生自己去完成非常困難。因此，教師作為學習的促進者要善于為學生提供合適的學習支架，與學生組成學習共同體，一起去探究，實現教學相長。在本項目中筆者提供的學習支架如下表所示。

4.注重教學的生成，項目師生共生

課程對學生是有意義的，課程的走向應是學生決定的，學生要參與到課程的開發中去。因此，課程不能是教師事先完全設計好的，而應在師生互動的過程中，通過教師對學生的需要和感興趣的事物的價值判斷，不斷調整，以促進學生更加有效地學習，即進行生成性教學。

在本項目中，學生學習框架式結構不是因為教師要教框架結構，而是發現并列式紙橋用紙太多，紙不夠用，才想到結合鋼架橋做框架式的紙橋。學生在觀察懸索橋時發現可以用鋼索來加強橋的承重能力，于是模仿懸索橋利用紙繩加固紙橋，師生一起研究紙繩穿和綁的方法，最終做出懸索紙橋、斜拉紙橋等紙橋，極大地豐富了紙橋的類型。

●轉變評價方式，促進項目迭代提升

1.用形成性評價

A-STEM課程的評價理念是“一切皆在形成中”，對學習成效的考查主要以學生的形成性評價為主、終結性評價為輔，其目的是通過評價不斷提供反饋，促進學生A-STEM項目的迭代提升。用形成性評價促進課程生長意味著要改變只在課程結束時做出最終評價的模式，采取在課程進行的過程中不斷做出形成性評價，即評價不再只看最后的作品，而是在學習的過程中體現。

2.多元化評價方式

對小學生來說完成一個復雜的工程是不容易的，只要堅持完成，都應該予以鼓勵。工程項目是復雜的，教師應從不同角度對學生進行多元評價。例如，除了承重能力外，可以在美觀、材料多少、設計感等方面給予評價。

3.善用自評與互評，學會分析、溝通和欣賞

評價是學習的一部分，學生通過口語、問卷、量表對自己和同學甚至教師做出評價，就是在與自己或與他人進行思維的碰撞，這種碰撞可以促進課程生長，有利于學生學會分析、溝通和欣賞。

4.用作品評價作為客觀評價

自評、互評和教師評價都是主觀的評價，對作品的測試作為一種客觀的評價，應該是主觀評價的補充。在本項目中，“對紙橋進行承重測試”既是檢驗紙橋的制作水平的方式，也是分析紙橋結構缺陷的重要步驟。此外，學生可以觀察紙橋變形的部分，嘗試對變形處進行改進（加固）。

●結語

本課程基于A-STEM課程以人為本的理念，彌補了傳統課程中工程類課程過于“功利”的缺點，發展了學生的同理心、責任感，提升了學生的動手能力及科學探究的思維。學生所做紙橋的承重能力從原本不大于6kg提升到25kg，紙橋從單一的梁橋發展為懸索橋、斜拉橋等多種形式。所以，以人為本的理念，對工程類課程教學有一定的提升作用。