基于STEAM理念的高中跨學科研學旅行的效果研究

文章以學校學段課程內容和學生身心發展階段性特征為基礎，融合STEAM教育理念，進行了跨學科研學旅行課程的實踐探究，探索了“校內項目式學習——校外研學旅行”相結合的教學模式，提出了“基本方法學習——教師引領研學——學生自主研學探究”的教學構想，旨在促使學生構建跨學科知識體系，幫助學生適應新高考的育人模式，啟發學生從不同的角度觀察世界、提出問題、解決問題，培養學生的問題意識和科學家精神，提高學生實踐能力和創新能力，使學生樹立正確的人生觀與價值觀。

我國對研學旅行的研究起步較晚，2016年11月，教育部等11個部門印發了《關于推進中小學生研學旅行的意見》，明確了研學旅行的意義、工作目標、基本原則、主要任務和組織保障等。2017年，教育部印發了《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》，確定將研學旅行作為一種綜合實踐活動納入學校教育學分系統，與學校課程進行銜接。

近幾年，各省、市的教育部門相繼出臺了研學旅行課程的課程標準。段玉山等制定的《研學旅行課程標準》將研學旅行定位為“學科課程內容的延伸、綜合、重組和提升，既是學科課程基礎知識、基本原理的應用，也是對學生各學科核心素養養成的實踐檢驗、各學科領域學習成果的拓展和加深”，并制定了小學四年級到六年級、初中一年級到初中二年級、高中一年級到高中二年級七個年級的課程目標。該標準提出高中階段的研學旅行以了解省情國情為主，重在知識的拓展、理論的應用、綜合性體驗、研究性學習，輔之以觀光、考察、游歷等活動，在課程內容上將研學旅行課程分為地理類、自然類、歷史類、科技類、人文類、體驗類，詳細制定了各類研學旅行的內容標準和活動建議。

一、研究現狀

當前研學旅行實施中“研旅分離”的現象突出，有的“只旅不研”，使研學旅行流于表面，有的“只研不旅”，限制了學生在研學實踐中的活動自由。部分學者對研學課程與學校課程的融合進行了研究，提出目前研學旅行課程開展面臨以下幾個困境：評價機制短缺、管理機制缺位、欠缺經費籌措機制、缺乏監督與問責機制、課程開發缺乏中小學校與研學實踐基地的協同、研學師資薄弱等。

在廣西壯族自治區河池市的河池高級中學發放互補性調查問卷，調查結果顯示，約有60%的學生聽說過研學旅行，但只有約6%的學生真正參與過；約有70%的學生表示如果有機會他們樂意參與，并且對研學旅行十分期待；少部分教師曾經組織學生進行過探究性學習活動及戶外活動，但未形成完整的研學流程；學校的選修課未涉及研學類課程。

二、研學課程開發

河池高級中學以河池市自然資源、社會資源為依托，有目的地開展了跨學科研學活動。在研學活動中，該校重視知識的拓展、理論的應用、綜合性體驗、研究性學習，輔以觀光、考察、游歷等活動，開發出了一系列“數學+地理”“數學+生物”“數學+物理”研學課程。

（一）案例一：探究太陽高度角變化

在進行校外研學前，部分學生進行了“探究太陽高度角變化”的項目式學習，初步提高了他們的跨學科知識應用能力，培養了探究精神。在活動中，學生分為5組，自選地點，分組觀察測量并記錄了日出、正午、日落三個時間點的直桿影子長度。學生結合直桿本身的長度，通過數學方法計算得到了三個時間點的太陽高度角，分析了同一物體在一天不同時段，其影子長度不同的原因，探究了太陽高度角的變化規律，并運用了合適的數理統計工具和地理相關理論知識，分析了影子長度變化的原因及不同時段太陽的方位。在此過程中，學生學會了使用統計圖表進行數據收集和使用Excel表格處理數據，計算出了不同時間的太陽高度角，圓滿完成了探究任務。

（二）案例二：京峒村遠足研學

在廣西壯族自治區河池市金城江區六圩鎮京峒村的遠足研學活動中，學生一邊欣賞自然風光，一邊關注當地的農業問題和環境問題。該活動共有三個研學任務，學生需要分組完成。第一小組的研學任務為觀察記錄沿途優秀的農耕技術（如旱地育秧、地膜覆蓋、秸稈覆土等），分析這些農耕技術的優勢，了解不同地區農耕技術使用的差異及原因。第二小組的研學任務為觀察和記錄從城區到郊區沿線種植的農作物類型及數量的變化，并分析原因。第三小組的研學任務為記錄身邊出現的環境污染類型及其出現的次數，將其制作成統計圖表，分析不同環境污染產生的原因和帶來的不利影響，分析最突出的環境問題并提出解決建議。在整個研學活動過程中，學生遇到了一些問題與挑戰，比如：數據采集時缺少實用工具，使得數據誤差較大；地理科學理論與實際探究相差太大，分析結論比較困難等。但是通過教師指導和相互探討，最終各組都順利地完成了任務，提交了詳細、完整的研學報告。

（三）案例三：河池市氣象局研學

本案例探究了研學旅行中學校與社會協作的可行性。本次研學，學生先后在氣象觀測站和氣象局兩個地點了解了氣象觀測過程中各部門的相關工作。在氣象觀測站，學生在工作人員的講解下實地觀摩了各種氣象觀測設備，如溫濕度傳感器、風速傳感器、雨量傳感器、氣象氣球、人工降水高炮等，了解了這些設備的工作原理，體驗了人工降水高炮的模擬發射過程。在氣象局，學生對氣象信息的接收方式、信息處理與發布的形式、各種災害性天氣的預防方法、天氣預報節目的錄制過程等有了一定了解。在此過程中，學生感受到了祖國日益先進的科技水平和一線工作人員的辛勤付出，樹立起了家國情懷。

（四）案例四：土壤中小動物類群豐富度調查

該研學任務要求學生對土壤中部分常見的動物進行觀察與分類，探究不同土壤的小動物類群豐富度不同的原因。在活動之前指導教師要制作取樣器，記錄調查地點的地形和環境情況。為調查不同土壤深度和環境下小動物類群豐富度的差異，指導教師要帶領學生用取樣器從不同營養環境中采集土壤樣本，并在不同取樣地點、不同時間及不同土壤深度采集小動物樣本，對采集的樣本進行分類并做好記錄。在數據統計和分析環節，學生要做到以下幾點。首先，學生要通過記名計算法和目測估計法分析所收集的數據，填寫相關表格，利用Excel表格匯總數據，運用數學方法對數據進行統計與分析，并繪制柱狀圖。其次，學生要對調查和整理的相關數據進行分析，得出結論。最后，學生要以小組合作的方式完成調查研究匯報的ppt，并進行展示、交流。

（五）案例五：中山大學訪學

此次活動探索了研學過程中的校際合作。課題組通過學校的幫助，與中山大學達成了訪學意向，并于暑期安排學生參加了“名校訪學”的實踐活動。學生在中山大學物理學院聆聽了唐健教授以“神奇的粒子世界”為主題的講座，了解了其團隊自制的宇宙μ子測量系統。學生在中山大學的國家級實驗教學示范中心進行了各種基礎實驗，并親身體驗了向心力實驗的過程。通過此次活動，學生深刻認識到了在科學技術的發展上，數學與物理之間密不可分的聯系，對科研工作者產生了由衷的敬佩，并樹立起了遠大的報國志向。

（六）案例六：河池微科技館研學

為培養學生的科學素養和社會責任感，河池高級中學的教師帶領學生去到了河池微科技館。在經過微科技館工作人員和指導教師的介紹后，學生體驗了展區展品，感受了其中蘊含的數學和物理知識，并化身科普志愿者，向前來參觀微科技館的小朋友解說展品的功能和原理。在指導教師的幫助下，學生還利用微科技館的小教室分組進行了項目式學習的研學展示：帶領小朋友體驗走馬燈的制作，介紹走馬燈設計原理在現實中其他地方的應用；介紹生活中常見的一些設計運用了哪些數學元素；介紹投影的分類。在此次研學活動中，學生切實地幫助了他人，產生了強烈的自豪感和社會責任感。

三、高中跨學科研學旅行的效果分析

問卷調查結果顯示：超過半數的學生認為在真實情境中進行探究的難度比課堂學習要大很多，主要是因為實際探究需要多學科協作，還需要掌握軟件操作技術，歸納整理數據。但挑戰越大，收獲越多，學生普遍認為，在實際探究過程中自己的各項能力得到了顯著提高，并表示十分期待教師能提供更豐富的研學主題和更多的資料及工具，以供其自主學習。在河池高級中學開展的基于STEAM的跨學科研學旅行效果十分顯著，該課程極大激發了學生學習的興趣，在研學過程中，學生會更樂于主動查詢相關資料和文獻，與同伴協作解決問題，這對學生深度學習有一定的幫助。此外，跨學科研學通過將不同學科的知識和技能進行有機融合，可以為學生構建全面的、多任務的學習平臺，促進學生的學科知識融合，提高學生的解決問題能力，培養學生的創新思維和綜合分析能力。

四、高中跨學科研學旅行突破建議基于上述研學課程開發和課

程實踐，對實現基于STEAM理念的跨學科研學旅行課程提出幾個建議。一是教師要拓展自己的知識面。在高中階段，不同學科有明顯差別，難以找到一個合適的任務將各學科知識融合起來、相互轉換。因此，教師不僅要關注自己所任教學科的知識，還要了解其他學科的知識，精心設計研學方案。二是可以開展“資源整合型”研學。目前研學旅行課程開發時間尚短，受師資力量等因素影響，學校難以為學生提供個性化的研學方案，因此學校可以考慮因地制宜開展“資源整合型”研學。三是要縮短研學周期。由于現實條件限制，學生很難完成超過一個學期的研學實踐，因此學校可以適當縮短研學周期，減少研學次數。學校可在校內開展研學選修課，教師依托“基本方法學習、教師引領研學、學生自主研學”這個大方向來進行教學設計，前兩項為第三項做鋪墊，慢慢分解學生自主研學所需的技術條件和研究條件，讓學生實現自主研學。四是注意學生安全問題。很多學生在填寫調查問卷時表示自己十分在意研學路線和家長意愿，因此在進行研學實踐時，學校要充分考慮家長意見，做好學生的安全保障工作，獲得家長的支持。學校還可以讓家長代表和學生一起參加研學活動，確保研學活動安全。

（作者單位：河池高級中學）