STEAM教育理念下校本課程開發(fā)與實(shí)施策略分析
--以合肥四中科技類校本課程為例

朱婷婷 牛亞茹

(合肥市第四中學(xué) 安徽合肥 230000)

教育部發(fā)布的《普通高中課程方案和語文等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中明確提出高中課程分為必修、選擇性必修和選修,其中選修課程包括校本課程。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)圍繞發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng),精選和設(shè)計(jì)課程內(nèi)容,設(shè)置“跨學(xué)科主題”學(xué)習(xí)活動(dòng),建議跨學(xué)科活動(dòng)占本學(xué)科總課時(shí)的10%,強(qiáng)化學(xué)科間的相互關(guān)聯(lián),增強(qiáng)課程的綜合性和實(shí)踐性。這是當(dāng)前我國基礎(chǔ)教育積極推行STEAM教育理念的重要體現(xiàn)。基于新課標(biāo)的要求,我校多學(xué)科骨干教師聯(lián)合成立STEAM教育研究課題組,通過實(shí)踐活動(dòng),特別是校本課程的開發(fā)與跨學(xué)科項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施,在教學(xué)中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),從而加強(qiáng)學(xué)校課程體系建設(shè),促進(jìn)教師隊(duì)伍發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

一、STEAM教育概述

STEAM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)和數(shù)學(xué)(Mathematics)的合稱。STEAM教育是圍繞以上不同學(xué)科實(shí)行的基于項(xiàng)目化教學(xué)開展的跨學(xué)科學(xué)習(xí),強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中開展學(xué)習(xí),強(qiáng)調(diào)問題的解決過程中多學(xué)科有機(jī)融合,注重培育工程思維、創(chuàng)新精神,是學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的重要途徑。

STEAM教育理論的提出源于Yakman教授對綜合學(xué)習(xí)本質(zhì)的思考和使學(xué)生享有全面接觸所有學(xué)科機(jī)會的愿景。2016年底,教育部頒布《教育信息化“十三五”規(guī)劃》,明確提出要加強(qiáng)信息技術(shù)在眾創(chuàng)空間、跨學(xué)科學(xué)習(xí)(STEAM教育)中的應(yīng)用。隨后,STEAM教育理念在各國以多元實(shí)踐的方式迅速傳播開來。STEAM教育趨于統(tǒng)整的創(chuàng)新人才的培養(yǎng),這也是我國本土化實(shí)踐中跨學(xué)科學(xué)習(xí)多指STEAM教育的重要依據(jù)。

二、STEAM教育理念下校本課程開發(fā)與實(shí)施策略

(一)充分考慮實(shí)施條件

校本課程作為高中課程體系重要組成部分,是對學(xué)科課程的有效拓展和延伸。基于STEAM教育理念的校本課程主要是以工程學(xué)為核心,以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式開展,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科知識,通過合作、設(shè)計(jì)、建構(gòu)來發(fā)現(xiàn)、解決真實(shí)情景中的問題,目的是發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

STEAM教育理念下校本課程的開發(fā)目標(biāo)宏大、意義深遠(yuǎn),是一個(gè)循序漸進(jìn),需要不斷打磨優(yōu)化的過程。課程開發(fā)要基于學(xué)校現(xiàn)實(shí)的師資力量和硬件,還要充分考慮學(xué)情、校情。此外,還要考慮校園文化和地域優(yōu)勢等外部資源的有效利用。

課程開發(fā)前先要充分了解學(xué)校師資情況。STEAM教育對應(yīng)中學(xué)階段主要包括信息技術(shù)、通用技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地理、生物等自然學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容,因此首先應(yīng)充分發(fā)揮各學(xué)科骨干教師的專業(yè)能力,成立跨學(xué)科教研團(tuán)隊(duì),開展STEAM教育課題研究。課程開發(fā)之初可能會遇到各種困難,但團(tuán)隊(duì)多次交流合作,可以在思維碰撞中激發(fā)靈感,還可以引發(fā)對于跨學(xué)科教學(xué)的思考,積極借鑒他人案例成果進(jìn)行設(shè)計(jì)。我校2020年申報(bào)的課例“半自助型細(xì)胞器結(jié)構(gòu)展示模型的設(shè)計(jì)與制作”榮獲市級一等獎(jiǎng)。該案例就是信息技術(shù)學(xué)科教師在教學(xué)生3D打印技術(shù)時(shí)和生物學(xué)科教師相互交流產(chǎn)生的設(shè)計(jì)靈感。

STEAM課程側(cè)重于科學(xué)探究和科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng),對于硬件有較大依賴。有條件的學(xué)校可以結(jié)合教學(xué)目標(biāo)的要求升級學(xué)校硬件設(shè)備。我校建設(shè)之初和很多學(xué)校一樣建有計(jì)算機(jī)教室、通用技術(shù)活動(dòng)室以及機(jī)器人創(chuàng)客教室等。為進(jìn)一步豐富科技活動(dòng)課程,有效開展STEAM理念下科技教學(xué)活動(dòng),我校陸續(xù)申報(bào)新建智能造物創(chuàng)客教室、人工智能教室和無人機(jī)創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室等多個(gè)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)室建成后,我校教師結(jié)合全國青少年信息素養(yǎng)大賽和青少年無人機(jī)大賽等比賽相關(guān)主題項(xiàng)目積極開展教學(xué)。學(xué)生在智能造物活動(dòng)中借助開源電子套件設(shè)計(jì)制作智能小車,在實(shí)際活動(dòng)中有效學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程、物理元器件認(rèn)知、三維模型設(shè)計(jì)等多學(xué)科多領(lǐng)域知識和技能。

(二)采用多樣化教學(xué)方式

在STEAM教育中,學(xué)生是主體,教師要充分保障學(xué)生的主體地位,要摒棄傳統(tǒng)課堂“灌輸式”教學(xué)方式,在充分調(diào)研學(xué)情的基礎(chǔ)上合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng),還要有效開展教學(xué)評價(jià)。教學(xué)內(nèi)容要契合學(xué)生各學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容,教學(xué)難度更要符合不同階段學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)。比如同樣是學(xué)習(xí)3D打印技術(shù),小學(xué)和初中階段學(xué)生更多以模仿為主,一步步參照教師演示或者步驟提示去完成作品設(shè)計(jì);但在高中階段的學(xué)習(xí)中,教師應(yīng)該結(jié)合STEAM教育理念,強(qiáng)調(diào)3D打印是近年來流行的三維模型設(shè)計(jì)的有效手段,可以個(gè)性化設(shè)計(jì)和制作模型作品。教學(xué)中教師應(yīng)該以實(shí)際問題的解決為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)課程,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)的動(dòng)力。在我校,教師先后開展多功能筆筒設(shè)計(jì)、多肉植物花盆設(shè)計(jì)、剝橙器設(shè)計(jì)、手機(jī)支架設(shè)計(jì)以及分子結(jié)構(gòu)模型制作等多樣化設(shè)計(jì)活動(dòng),從實(shí)際問題入手,充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

教師還可以結(jié)合學(xué)校文化和地域特點(diǎn)開展活動(dòng)設(shè)計(jì)。以我校開展的“校園植物認(rèn)知和標(biāo)牌制作”活動(dòng)為例,先由生物學(xué)科教師帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識校園植物外觀和生理特點(diǎn),再由地理教師指導(dǎo)學(xué)生分析校園植物分布和地域環(huán)境關(guān)系,隨后由語文學(xué)科教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和植物有關(guān)的古詩詞,然后由美術(shù)教師指導(dǎo)學(xué)生手繪校園植物,最后由通用技術(shù)學(xué)科教師帶領(lǐng)學(xué)生選取合適木板,使用激光雕刻機(jī)制作植物標(biāo)牌并進(jìn)行懸掛。一系列實(shí)踐過程,讓學(xué)生在觀察實(shí)踐的基礎(chǔ)上充分了解了校園植物種類和特點(diǎn),學(xué)生帶著設(shè)計(jì)任務(wù)學(xué)習(xí)了激光雕刻機(jī)的基本操作,感受到激光雕刻機(jī)細(xì)膩的雕刻效果。多樣化的教學(xué)形式、不同的任務(wù)活動(dòng)有效激發(fā)不同特長學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,充分提高學(xué)生參與度,從而極大增強(qiáng)學(xué)生的成就感和對校園文化的認(rèn)同感。地理學(xué)科教學(xué)涉及資源與能源的開發(fā)與利用,于是我校教師利用校本課程帶領(lǐng)學(xué)生前往附近城市的煤礦電廠開展實(shí)地調(diào)研,實(shí)地走訪當(dāng)?shù)鼐用窈托姓芾砣藛T,撰寫調(diào)查報(bào)告。此外,教師還帶領(lǐng)學(xué)生到附近景區(qū)觀察古代水車,隨后設(shè)計(jì)制作發(fā)電水車模型,有效融入數(shù)學(xué)中有關(guān)三角函數(shù)的知識,充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并提高其對知識的掌握程度。

(三)合理安排教學(xué)時(shí)長

按照新課程標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)分認(rèn)定相關(guān)要求,高中生需要獲得144個(gè)學(xué)分,其中必修學(xué)分88學(xué)分,選擇性必修學(xué)分不少于42學(xué)分,選修學(xué)分不少于14學(xué)分。新課程改革后,各地各校高度重視學(xué)分管理,校本課程作為選修課程的重要組成部分自然成為學(xué)生獲取選修學(xué)分的有效途徑。各校情況不同,如我校校本課程面向高一高二年級開設(shè),每周三下午開設(shè)2課時(shí),每學(xué)期每門課程共開設(shè)18課時(shí),學(xué)生完成學(xué)習(xí)并通過考核后可以被認(rèn)定獲得2個(gè)學(xué)分。每一個(gè)學(xué)期STEAM課程作為選修課程之一,18課時(shí)可以安排2或3個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目根據(jù)教學(xué)需求安排6～9課時(shí)。從高一到高二循序漸進(jìn),學(xué)生可以開展8～12個(gè)教學(xué)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。此外,一些比賽項(xiàng)目,例如人工智能比賽、機(jī)器人比賽、青少年無人機(jī)大賽等本身就是很好的STEAM教育資源,這需要師生投入更多的課余時(shí)間。

(四)詳細(xì)制定項(xiàng)目內(nèi)容

基于以上因素考慮,各校可以逐步設(shè)計(jì)一系列STEAM教學(xué)項(xiàng)目。我校目前所設(shè)置的STEAM校本課程按項(xiàng)目內(nèi)容的主要特點(diǎn)劃分為創(chuàng)意設(shè)計(jì)和智能造物兩大類,每個(gè)類別中又包含不同項(xiàng)目內(nèi)容。目前我校已開發(fā)的教學(xué)項(xiàng)目內(nèi)容及課時(shí)安排如下表所示:

類別項(xiàng)目名稱主要涉及知識領(lǐng)域課時(shí)難度創(chuàng)意設(shè)計(jì)3D打印制作多功能筆筒3D打印技術(shù)、工程學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)6容易3D打印設(shè)計(jì)制作手機(jī)支架3D打印技術(shù)、工程學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)6中等3D打印設(shè)計(jì)制作剝橙器3D打印技術(shù)、工程學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)6中等分子結(jié)構(gòu)三維模型的設(shè)計(jì)與制作化學(xué)、3D打印技術(shù)、工程學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)6中等半自主性細(xì)胞器模型的設(shè)計(jì)與制作生物學(xué)、3D打印技術(shù)、工程學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)9較難校園植物認(rèn)知及校園植物標(biāo)牌制作生物學(xué)、地理學(xué)、3D打印技術(shù)、文學(xué)、電子信息加工、數(shù)學(xué)、美學(xué)6中等激光雕刻設(shè)計(jì)制作創(chuàng)意夜燈3D打印技術(shù)、電子信息加工、數(shù)學(xué)、美學(xué)、電學(xué)、材料學(xué)6中等桌面多功能書架的設(shè)計(jì)與制作木工加工工藝、結(jié)構(gòu)力學(xué)、美學(xué)、材料學(xué)6較難橋梁承重結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)與制作木工加工工藝、結(jié)構(gòu)力學(xué)、美術(shù)、材料學(xué)、數(shù)學(xué)9較難無人機(jī)編程舞蹈設(shè)計(jì)圖形化編程、音樂、物理學(xué)、文學(xué)9較難創(chuàng)意燈具設(shè)計(jì)材料學(xué)、美術(shù)、物理學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)9較難發(fā)電水車模型制作物理學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)9較難智能造物避障小車的設(shè)計(jì)與制作圖形化編程、人工智能、物理學(xué)、3D打印技術(shù)6容易智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)與制作圖形化編程、人工智能、地理學(xué)、傳感技術(shù)6中等智能指示燈的設(shè)計(jì)信息技術(shù)、通用技術(shù)、美學(xué)6中等智能餐飲送餐機(jī)器人設(shè)計(jì)圖形化編程、人工智能、傳感技術(shù)9較難無人駕駛小車的設(shè)計(jì)圖形化編程、人工智能、傳感技術(shù)9較難智能門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖形化編程、人工智能、傳感技術(shù)9較難

三、STEAM教育理念下校本課程評價(jià)策略

校本課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施是否實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo),需要教師和學(xué)生進(jìn)行及時(shí)有效評價(jià)。合理的評價(jià)是對教學(xué)過程的反思,是對教學(xué)效果的檢測。新課程改革強(qiáng)調(diào)“教、學(xué)、評”一體化發(fā)展,教師要調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,就需要采用多種方式對學(xué)生進(jìn)行合理評價(jià)。教師可以在教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行口頭評價(jià),也可以利用文字、圖片以及實(shí)物等各種手段開展評價(jià)。STEAM教育常常以活動(dòng)形式開展,強(qiáng)調(diào)發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體性,因此教師應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價(jià),同時(shí)要采用多種有效方式對學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。

評價(jià)主體可以不同,包括學(xué)生自我評價(jià)和同學(xué)、老師甚至家長評價(jià)。評價(jià)的方式有多種,設(shè)置評價(jià)維度進(jìn)行量化打分是比較常用的方式,還可以通過舉辦STEAM課程作品展示、進(jìn)行作品性能測試等多種方式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價(jià)。下面為我校在作品創(chuàng)意設(shè)計(jì)類校本課程中常用的過程性評價(jià)表,供大家參考。

STEAM教育理念對全球教育發(fā)展有著突出的作用,有助于學(xué)生在真實(shí)情境或真實(shí)問題中學(xué)習(xí),調(diào)用多種感官開展實(shí)踐探究活動(dòng),提高分析和解決問題的能力,提高工程思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。伴隨人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,STEAM教育理念必將深度融入各階段各學(xué)科教學(xué)中。每位教師都需要以STEAM教育理念為指導(dǎo),參與設(shè)計(jì)校本課程并開展跨學(xué)科項(xiàng)目化教學(xué),優(yōu)化教學(xué)形式,融合多學(xué)科教學(xué)資源,從而更好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo),落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)。