STEAM理念下學科融合課程的主題設計與評價研究

韓俊

摘? ?要：新一輪的課程改革提出要堅持問題導向，促進學段間的銜接，提升課程科學性、系統性，因此重構課程體系是本次義務教育課程改革的關鍵。為了更好地提高學生的科學核心素養，以STEAM理念為基礎，以物理和生物學科融合為例，嘗試進行主題設計與評價，重新塑造課堂，最大程度地提高課程融合的實效性，提升學生的綜合能力。

關鍵詞：STEAM；學科融合；課程設計；課程評價

教育部印發的《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》要求堅持問題導向，遵循學生身心發展規律，強化一體化設置，促進學段之間的聯系與銜接，提升課程的科學性、系統性[ 1 ]。本次改革的關鍵和重點就是重新構建課程體系，增強課程綜合性、實踐性，引導育人方式變革，著力發展學生核心素養。文章以STEAM理念為基礎，以物理和生物學科融合為例，嘗試進行主題設計與評價，重新塑造課堂，最大程度地提高課程融合的實效性，提升學生的綜合能力。

1? STEAM理念下學科融合課程的主題設計與評價研究思路

義務教育課程標準提出以核心素養為統領，促進課程內容結構化，全面提升課程系統性。數學、物理、化學、生物等學科在目標與內容架構上注重縱向銜接與橫向配合，加強對通識性素養的教育。在汲取歷次課程修訂經驗后，各課程標準以核心素養為綱，以主題、項目或活動等形式組織課程內容，強化課程融合，驅動教學內容與方式的深層變革。

STEAM教育注重為學生開發新的課程資源，以項目式學習（PBL）為基礎，通過開放性的課堂，讓學生自主參與，強調學生的主動性，以提高學生的學習興趣為出發點，在教學過程中以小組合作的形式讓每位學生參與其中，提高學生協作能力、溝通能力。STEAM教育與我國新課程改革的理念不謀而合，很好地契合了全面提高學生的核心素養和綜合能力的要求。學科融合課程的主題活動要圍繞“課程融合”和“STEAM理念”進行科學系統的設計與實施，讓學生體會課程學習的樂趣，實現知識的正遷移，使學生真正走向深度學習。圖1是STEAM理念下學科融合課程的主題設計與評價研究的流程圖。

首先要明確任務主題。任務主題是課堂活動的精神之魂，教學活動都要圍繞任務主題實施與開展。任務主題可以來源于學校、社會、家庭等真實的生活世界，可以來源于國內外的時事政治，也可以來源于教材中的實踐活動及其延伸內容。

接著是要梳理涉及到學科的課程標準，細化融合知識點，制定教學目標。通過分析課程標準，把握知識之間的內在聯系，挖掘融合的知識點，再依據學情制定教學目標，精心設計學生感興趣的內容，在探索中提升科學核心素養。

其次創設真實且復雜的問題情境，設計驅動性任務。學生現處在復雜的社會環境中，往往面臨的是綜合性較強的問題，僅依靠一門學科或單獨的知識是無法解決的。教學的最終目的是培養全面發展的人，因此在教學中要盡可能給學生創設真實、復雜的問題環境，為學生設置遞進式驅動性任務，激發學生的探究熱情，重新構建知識體系，實現知識的正向遷移。

最后進行教學評一體活動。以小組為單位開展學習活動，制作模型，給學生發放學習任務單，將探究活動過程記錄在任務單中。通過小組交流、教師評價、學生自評和反思等形式，綜合評估學生的運用能力。

2? STEAM理念下學科融合課程的主題設計與評價

2.1? 物理、生物學科融合課程的主題設計

在進行學科融合課程的教學中，要選擇具有趣味性、實踐性、設計性等特點的主題，做好課時規劃，制定教學活動，引導學生進行主題探究，促進學生的全面發展。表1是初中階段物理、生物的課程融合主題設計的表格。

選取“人體的呼吸原理”這一主題，具體闡述如何進行STEAM理念下學科融合課程的主題設計。

2.1.1明確任務主題

學生從網絡、報紙等渠道了解到新型冠狀病毒肺炎病人會出現呼吸困難等癥狀，這就需要學生了解人正常呼吸的原理，查閱資料獲取感染新冠病毒病人呼吸困難的原因。

2.1.2梳理課程標準，細化融合知識點，制定教學目標

學科融合課程的設計要在遵循課程標準的框架下，滲透STEAM理念，利用自主探究的手段，綜合利用多學科知識、工程設計、技術等去解決實際問題，進而培養學生的創新能力。

結合物理、生物學科關于呼吸原理的課程標準（如表2），制定教學目標。

科學觀念：了解氣壓的概念，能用氣壓知識解釋人呼吸的原理，樹立物理學的物質觀和生物學的結構和功能觀。

科學思維：通過探究實踐了解人呼吸的原理。

科學探究：設計模擬肺部呼吸裝置，觀察呼吸現象。

科學態度與價值觀：調查收集新冠肺炎等傳染病的資料，參與傳染病的宣傳，認識有效預防傳染病的重要性，樹立自我保護的意識，養成良好的防護習慣。

2.1.3創設真實且復雜的問題情境

新冠疫情打亂了原有的生活節奏，給生產生活帶來了嚴重的影響。新冠肺炎病毒主要侵犯的是肺部，會導致肺部出現損傷，影響肺部正常的呼吸功能，嚴重者會導致死亡。那么，人體的肺部結構是什么樣的？正常情況下肺是如何與外界進行氣體交換的？

2.1.4設計驅動性任務

任務一：通過查閱資料，了解氣體壓強。

任務二：了解肺部的功能和結構，解釋人正常呼吸的原理。通過實踐，制作肺部呼吸裝置，觀察呼吸現象的過程。

任務三：通過調查，了解新冠肺炎的發病原因，以及對人的危害，撰寫調查報告。

任務四：制作預防新冠肺炎或其他傳染病的手抄報。

2.1.5教學評一體活動

（1）課程計劃與實施

本次主題課程分三個課時完成。第一課時完成任務一，學習氣體壓強的概念和特點。將氣體壓強與液體壓強類比，通過演示小實驗如覆杯實驗、瓶子吞雞蛋等驗證氣體壓強的存在，了解馬德堡半球實驗和托里拆利實驗，知道大氣壓強的數值。了解人體內的壓強特點，以適應地球的生活。

第二課時完成任務二，學習肺部的功能和結構，解釋人正常呼吸的原理，并制作肺部呼吸裝置。利用身邊的器材如塑料瓶、吸管、氣球、熱熔膠、膠帶等，自制肺部呼吸模擬裝置[ 4 ]。具體做法是將塑料瓶從中間剪開，保留上半部分；將氣球口打結，剪去其底部，將剩下的部分包住塑料瓶，可用膠帶固定；將兩根細吸管套入粗吸管中，留出細吸管的末端，將兩個氣球口套入細吸管中，并用膠帶固定；把塑料瓶蓋打個洞，將粗吸管插進去，用熱熔膠封住吸管與洞的縫隙，確保不漏氣；將吸管上的氣球放入瓶子中，擰緊瓶蓋，一個簡單的呼吸模擬裝置就做好了。在此裝置中用塑料瓶模擬胸腔，塑料吸管模擬氣管，兩側的氣球模擬肺部，底部的氣球模擬膈。討論：氣球在什么情況下脹大？什么情況下縮小？如果氣球漏氣或者瓶身密封不嚴，結果會怎么樣？

第三課時完成任務三和四，小組討論調查的結果，分析存在的問題，交流與反思，修正和完善調查報告；根據了解到的信息，繪制預防新冠肺炎或其他傳染病的手抄報，并在班級做好宣傳工作。

（2）分工協作

各小組在明確任務后，組長做好組員分工和協作，根據學習任務制定計劃和安排，按照計劃做好前期的準備工作，合作開展實踐活動。

（3）綜合評價

針對本主題課程的學習評價可以包括小組交流討論、教師評價和學生自我反思。小組討論交流人呼吸的原理，新冠肺炎造成呼吸困難的原因及治療措施。同伴之間交流撰寫的調查報告，談談本次調查的心得體會，展示制作的手抄報，聽取小組的建議，自我反思修正調查報告，在展示與交流中，教師及時給予指導和評價，形成定稿并完成任務。

2.2? 物理、生物學科融合課程的學習評價

學習評價是對教學活動現實的或潛在的價值做出判斷的過程，是研究學生學習的價值過程。評價要以學生發展為根本，強化素養導向，促進學生學習和教師教學的改進，主要包括過程性評價和終結性評價兩種方式。

2.2.1? 過程性評價

過程性評價的目的在于及時發現學生在學習的過程中存在的問題，以便及時矯正。過程性評價要基于核心素養的內容進行細化，確定評價的要素，結合課程主題和內容，確定表現性任務，制定評價標準并賦分或劃分等級，根據觀察到的結果進行評分，最終以分數來判斷學生的過程性表現，如表3[ 5 ]。

2.2.2? 終結性評價

終結性評價常常采用階段性練習或者學業水平考試形式，其主要目的檢測學生在義務教育階段結束時的學業成就，為評價區域和學校教學質量提供參考。試題的命制應注重育人導向，注重科學性和規范性。試題命制要先明確考試的內容、目標和題型，創設試題情境和問題，預測試題的難度，最后確定評分標準。

例1：自制肺部呼吸裝置是如何模擬人呼吸的？如果氣球漏氣或者瓶身密封不嚴，結果會怎么樣？又該如何改進？

題型：簡答題

試題目標：發展科學探究能力，提升核心素養

試題情境：學科融合實驗情境

試題來源：原創

預估難度：0.6

參考答案：當向下拉動底部的氣球（膈肌收縮，位置下降），瓶里的氣球體積變大，模擬肺部吸氣過程；當向上推動底部的氣球（膈肌舒張，位置上升），瓶里的氣球體積變小，模擬肺部呼氣過程。如果氣球漏氣或者瓶身密封不嚴，則無法模擬呼吸過程，可以檢測各接口處的密封情況，用膠水或橡皮泥密封。

例2：前往青藏高原地區游客有的會有高原反應，會出現呼吸困難的原因，請解釋原因，并提出可行性的建議。

題型：簡答題

試題目標：鍛煉科學思維能力，提升核心素養

試題情境：生活情境、學科融合情境

試題來源：原創

預估難度：0.6

參考答案：青藏高原地區海拔高，大氣壓強比較低，且低于體內氣壓，很難將空氣壓入體內，又因為空氣中的氧氣含量少，無法為體內的血紅細胞提供足夠的氧氣，所以會出現呼吸困難的癥狀。可以隨身攜帶氧氣瓶、抗高原反應的藥物，根據身體實際情況再開展旅游。

例3：在抗擊“冠性病毒肺炎”的戰斗中，醫務人員工作時所采取的措施或用到的器械，許多都利用了物理知識：

（1）用活塞式針筒打針，將藥液完全抽進針筒內，利用了什么原理？

（2）病人打吊瓶時，藥液是怎么進入靜脈中的？

（3）噴霧器為什么能噴出霧狀液體？

試題目標：發鍛煉科學思維能力，提升核心素養

試題情境：生活情境

試題來源：原創

預估難度：0.5

參考答案：（1）大氣壓強（2）病人打吊瓶時，隨著藥液逐漸地流入血管，藥瓶中的藥液逐漸減少，液體壓強也逐漸減小；在大氣壓的作用下，空氣從輸液器上端的進氣管進入瓶內，使瓶內氣壓始終等于大氣壓。（3）噴霧器噴霧，推拉活塞時，管上方的空氣流速快，壓強小，小于噴霧器內的液體上方的氣壓，所以液體會沿噴霧器的管道上升。

3? 結語

STEAM理念下物理、生物學科融合教學，基于真實的問題情境，從學情出發，有效地提高了學生的解決問題的能力和科學探究能力。在新課標的指導下，教師可以嘗試將學科融合滲透到日常教學中，在課時允許的情況下，開展主題探究活動，激發學生的求知欲和學習熱情，養成學以致用的好習慣，以全面提升學生的核心素養。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：4 -5.

［2］ 中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：16，33-38.

［3］ 中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：21.

［4］ 孫美麗，王文娟.初中生物實驗與物理實驗融合的教學研究[J].新智慧，2020（35）：67-68.

［5］ 潘書朋.基于學生自主創新的物理實驗設計與評價研究[J].基礎教育課程，2022（8）：56-64.