STEM-D課程的開發與設計

趙興悅 張桂源

〔摘? ? 要〕? 災難在人類歷史中時有發生。新冠肺炎疫情之下，災難教育再次引起人們的重視。然而，目前我國在中小學教育中，只注重單一學科的教學，災難教育只是被穿插在這些學科教學當中，缺乏系統性的災難教育主題活動課程，導致災難教育的教學質量不高。隨著信息技術的日益發展，我們應該利用跨學科的STEM災難教育內容和形式，結合現代化的教學手段，提高災難課程教學的質量以及趣味性和體驗感。STEM-D課程融合了STEM和災難教育，本文對STEM-D課程的開發和設計進行研討，旨在幫助學生提升災難素養，感悟生命。

〔關鍵詞〕? STEM-D課程；設計開發；研討

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 07? ? 061-063

教科文組織作為通過教育、科學和文化促進國際合作促進和平與安全的聯合國機構，為初中和高中生編寫了兩份關于自然災害防備的補充學習材料。2021年教育部印發了關于《生命安全與健康教育進中小學課程教材指南》的通知，內容包括：增強防災減災意識，提升危險預判、緊急避險、求生逃生等自救和他救技能，培養應急救護能力，提高防范網絡電信詐騙的意識和能力。由此可見，災難教育越來越引起世界各國的重視，在中小學開展災難教育刻不容緩。

一、災難教育的概念

國內外的相關文獻，將教育分為正規教育（在機構環境中進行并由公共和私人組織有意規劃的教育）和非正規教育（由教育機構有意規劃以確保平等接受教育的教育）。關于災難教育的定義較為豐富，災難教育已被概念化為災難風險、災難預防和減少災難風險的教育。

此外，有研究認為災難教育是應急教育。災害教育的概念分為三類，據此可以制定災難教育的定義：根據教育是定期進行的還是不定期進行的；基于教育模式是正規的、非正規的還是非正式的；在教育主學科領域下發展災難教育子學科。進一步討論，災難教育被納入知識、行動、參與、響應和整合五個維度，結合不同學者的觀點，本文給出的定義為：“災難教育是引領學習者認識災難、應對災難、體驗災難并反思災難的過程，并幫助其在災難教育中形成相關知識、技能、能力及態度等基本素養。災難教育課程通常包括災難知識、應急預案、災后恢復、災難文化等方面。通過對災難課程的學習，學習者可以提高自己的災難意識和面對災難時可以采取的解決方案，提高自我保護能力。”

二、災難教育實施中存在的問題

現階段我國中小學的災難教育課程并沒有形成一門獨立的學科，而是滲透在具體學科中，在教授其他學科的課程中進行授課。在教學目標上，災難教育在學校教育的實施中偏重于認知目標，只關注于學科知識的掌握程度，而忽視了學生技能和情感的培養，這是應試教育中普遍存在的問題；在教學內容上，災難教育在學校教育的實施中缺少學科之間的必要整合，分散在地理、生物、體育健康、物理、化學、信息科技等科目中進行，且沒有注意對災難教育課程資源的開發和挖掘，更談不上對災難教育資源在教學中的設計和開發應用；在教學手段上，災難教育在學校教育的實施中，仍然以教師講解為主；在教學評價上，災難教育在學校教育的實施中，以認知評價為主，忽視對學生的形成性評價。

三、改進災難教育的策略

根據以上災難教育課程提出的問題，本文采用STEM-D的災難課程教學模式解決上述問題。Pandu?Joy在文章中提出整合STEM（科學、技術、工程、數學）和災難（Disaster）教育培養學生災難素養的創新策略即STEM-D的概念，其融合了STEM和災難教育。首先，STEM是基于跨學科意識，運用兩種或兩種以上的學科觀念以及跨學科觀念解決真實問題的課程，可以幫助學生理解科學知識本身及其與災難的關系。在信息技術的支持下，實施STEM-D教育教學可以變得有趣且符合情境。

在教育目標上，我們不應只是偏重于目標，而要把重點放在提升學生的災難素養上。災難素養包含知識、技能、情感三個維度，在這里被定義為個人在減輕、準備、響應和從災難中恢復的背景下，閱讀、理解和使用信息做出好的決定并遵循指示的能力。不少研究者在之前已經提出過災難教育的相關目標，整合其觀點，本研究從知識、情感、技能三個維度嘗試提出災難教育的具體目標如下。

在知識技能方面：讓學生掌握災難的形成機制、主要類型、時空上的形成與分布規律以及災難對人類社會經濟所造成的影響。在過程與方法方面：讓學生學會運用各種手段收集和分析防災減災的教育內容，能夠通過觀察整理和提出問題，并能開展調查研究，提出防災減災的相關策略。在情感態度與價值觀方面：加強學生的抗挫折能力，培養其堅毅的優秀品質，增強學生愛護環境的社會責任感。

四、STEM-D課程內容的構建

（一）災難主題課程設計

在STEM-D課程中，災難教育的內容是STEM-D課程的載體，STEM的跨學科學習是方式。STEM教育可以定義為一種在兩個或多個（科學、技術、工程、數學）學科進行整合的教學和學習方法。

利用與STEM相關的探究方法，提出構思、改善方案與解決辦法，在每一節課都創設相應的情境。在這個過程中借助信息技術的手段，運用STEM的相關方法，提出改善方案，最終有成品產出。根據模塊項目和課程，以下為具體的主題課程設計。

（二）對災難教育課程資源的整合

通過開發新的課程以及學習資源，幫助學生在較短時間內輕松愉快地掌握應對災難的基本知識和基本技能。充分利用教學條件：首先，可以編寫相應的校本教材，充分挖掘豐富的災難教育資源。其次，應利用多媒體技術，開發出具有趣味性和游戲性的災難教育相關軟件，此外，還可以充分利用互聯網資源，用信息技術手段開發與災難教育相關的主題網站，充分拓展網絡空間，提供基于災難教育的網站服務，搭建信息傳播平臺。

五、信息化的教學手段

教師作為將STEM融入課堂的重要角色，可以將STEM作為學習策略或者學習方法與教科書和學習媒體進行整合。筆者基于信息技術的STEM-D課程相關內容，提出以下教學模式。

吸引：通過采用VR等信息技術支持下的現代教學手段營造災難發生的情境，讓學生感受體驗。學生在這一步驟中所要做的是將災難中與STEM相關的概念結合起來，以及如何解釋科學、技術、工程和數學，在活動的過程中調動學生的學習積極性。

探索：在這一步中，學生從他們觀察到的現象中識別問題，做出假設并制定解決問題的策略。學生在這一步驟中必須制定和準備規劃研究工作。

討論：學生就他們在規劃的災難教育研究中所做的工作進行討論。每個小組都展示自己的工作，希望討論能順利進行。

問答：在進行討論后，另一組應向已經進行演示的組提問。問題或建議應該是建設性的，以提高學生的批判性思維能力。

結論：學生以不同的方式展示他們的結果，各個小組相互協作。對基于STEM概念的災難解決方案可以共享，學生可以深入討論材料，進行合作與協作，并在教師確認之前，共同根據自己的意見做出結論。

評價：在此步驟中，學生已經厘清了與災難現象相關的STEM概念，學生的基礎知識得到確認，因此不會產生誤解。

隨著信息技術的發展，教師可以借助AＲ/VＲ等技術手段為學生創設接近真實化的仿真環境，幫助學生在視覺、聽覺等方面零距離感受災難來臨時的場景，以此激發學生學習防災減災的興趣。同時，通過探究學習、創新創作以及對應的探索等教學模式相關步驟進行真實任務的設計，并且在設計的過程中滲透培養學生對災難的認知、情感、習慣、能力與精神，最后分析完成項目或問題解決所需的知識體系，從而形成知識模塊。

六、搭建體系化的災難教育評價機制

在評價災難教育的實施效果時，評價主體應多元化，可將學生自評、互評以及教師評價相結合。學生自評應包括災難教育的知識與技能、情感態度與價值觀等方面的掌握情況；互評以學習小組的形式進行，小組成員之間對彼此平時的學習情況、完成作業的質量等方面加以評價；教師評價將形成性評價與總結性評價相結合，形成性評價為學生在課堂上的表現情況，總結性評價則以期末考試的形式進行。

評價方式應保證多樣化、靈活性與合理性，可以采用學習檔案袋評價、持續激勵式評價等等。可為每個學生準備一個檔案袋，放入學生平時的學習作品、避難演練的照片、成績單等，記錄每個階段學生的學習情況。

七、實現步驟案例與分析

本次主題集中于災難課程中的疫情教育。圍繞疫情防護開始整個課程的設計，借助希沃白板等技術工具創設問題情境。在教學環節中，以小組討論為主創立情境，在z-space虛擬現實技術的支持下，學生可以利用z-space觀測到病毒的內部結構，便于學生更加直觀地認識新冠病毒。采用項目式學習的方式在數字化技術支持的環境中，讓學生自己利用技術制作出項目產品。

STEM-D模式的教學，避免了以學科教學方式進行知識傳授，將其納入精心設計的主題活動過程中。其不僅形式多樣且過程完整，用VR技術提高了學習者的學習興趣，既有趣味性，又有體驗感。建立了完善的一體化知識學習體系，并采用分組教學的模式，讓學生參與自主設計，實現理論與實踐之間的協作創新結合。

八、結果與展望

STEM-D課程可以顯著提高學生的學習效果。首先，STEM作為學習過程中的一種方法，是提高學生認識災難、進行防災減災知識準備的有效途徑，它以有趣的方式改變了學習氛圍。同時，在VR等信息技術支持下將STEM整合到災難教育中，提高了災難教育的吸引力和學生接受災難教育的興趣，學生的批判性思維能力也在其中得到發展，從而更好地幫助學生準備好解決與STEM相關的其他日常生活問題。

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