指向五育融合的6D-STEM模式教學實踐探究

摘 要：五育融合旨在促進學生德、智、體、美、勞五個維度的融通發展，指向“完滿人格”和“理想人性”的培育。厘清五育融合培養的教學模式及路徑是推動核心素養落地的關鍵。本文在闡明6D-STEM模式和五育融合內涵關系的基礎上，以自然地理基礎模塊為載體，依托6D-STEM模式規范課堂流程，開展教學對照實驗，通過前后測對比、李克特量表問卷和訪談等手段測評學生對五育融合的認知與感受。結果顯示：6D-STEM模式在自然地理教學中實現德智美勞融合培養顯著有效，但仍存在知能培養與教學評價失衡、教學環節與素養培育對接模糊、體育素養培育欠缺和德育主觀滲透等問題。最后，針對存在問題提出了相應的教學對策。

關鍵詞：五育融合；6D-STEM模式；自然地理基礎

中圖分類號：G633.55 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5207（2024）09-0046-06

一、問題的提出

6D-STEM模式下促進五育融合培養的關鍵在于厘清“何以可行”“如何可能”和“怎樣檢驗”的問題。作為新時代教育教學改革的基本走勢，五育融合旨在培養“整體的人”，施行“整體的教育”，其終極目標是引導學生洞察、領悟和追求世界萬物的相互關聯，促進德智體美勞的融通發展，演化為應對未知社會變化的適切力量［1］。然而，現實中普遍分離的教育模式割裂了學科內部、跨學科及學科與現實生活的內在關聯，制約了整體的育人質量。6D-STEM模式作為STEM課程的教學實踐，致力于在問題解決中培養創新思維、批判思維，滿足創新型復合人才標準和要求，實現德智體美勞的全面發展。其具備解法流暢、跨學科滲透、學科實踐和現實參與等基本樣態，這與自然地理的綜合性、實踐性、生活性等特征相契合，與自然地理所要求的人與自然協調發展的意識相一致，與自然地理基礎模塊的跨學科知識存在諸多交叉與融合。

因此，6D-STEM模式是自然地理教學中推進五育融合培養的有效范式。本文旨在廓清6D-STEM和五育融合內涵的基礎上，依據地理學科特質，探討基于6D-STEM模式的教學框架，并就該模式對五育融合的培養成效開展實踐檢驗。

二、概念闡釋：6D-STEM模式與五育融合的內涵意蘊

1.6D-STEM模式

6D模式源于佛特希爾（Fort Hill）公司研發的一套課程設計方法，主要應用于企業培訓和項目設計領域，而后全球數字公民基金會的項目解法流暢性規程（Solution Fluency）將該模式轉化為一種探究學習模式，即定義（Define）、探究（Discover）、假設（Dream）、設計（Design）、交付（Deliver）、匯報（Debrief）六個方面。STEM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathmatics）四個領域跨學科主題學習的融合，其核心特質主要在于兩方面：一是教思維而非教知識；二是注重能力整合而非單項發展。STEM課程是一種基于現實生活、銜接現實應用、解決現實問題的課程體系。

澳大利亞卡爾羅茜圣公會學校的艾珀（Amber）將6D探究模式與STEM教育模式相融合，設計了基于“解法流暢性”和凸顯設計思維的6D-STEM模式，該模式構建了以STEM教育為內核的“小學習圈”，外圍是6D探究方式的“大學習圈”（圖1），這種在6D探究學習中滲透STEM知識的嵌套模式以分享和創造為目的，使教學過程更加規范流暢［2］。

2.五育融合

五育融合的理念最早可追溯至1912年蔡元培在《對于新教育之意見》中提到的國民教育、實利主義教育、公民道德教育、世界觀教育、美感教育“皆今日之教育所不可偏廢者也”［3］，即五育并舉的教育方針；日本著名教育學家小原國芳主張的學問、道德、藝術、宗教、身體、生活為一體的“全人教育”也蘊含著五育融合的光輝［4］；寧本濤認為五育具有手段和目的的內在一致性，強調五育“互育”和有機融合［5］。綜合上述三位學者的觀點可以發現：在教育內容上，五育融合并非一育的孤立培養，也非五育的線性疊加，而是在有機融合中實現多育培養并有所突出；在教育目的上，五育融合的根本目的在于人的全面和諧發展；在教育形式上，五育融合著重于“育人實踐”，是一種關照落實的實踐形式，這也是其價值意蘊所在。

3.6D-STEM模式與五育融合的耦合關系

6D-STEM模式和五育融合是對當下課程樣態建設、人才培養模式變革的回應，兩者存在諸多聯系與耦合。從內涵本質來看，跨領域性和橫斷性是兩者統一的核心特質，6D-STEM模式強調在跨學科實踐和創新創造中實現四門學科的有機融合，五育融合則強調德智體美勞五種領域的高度整合，引導學生成長為完整的人；從外在特征來看，6D-STEM模式中的“探究”“設計”“匯報”等環節，以及工程、技術等維度都體現著“做中學”，這與五育中的勞育、體育所要求的在實踐中驗證理論、錘煉技能相吻合，6D-STEM模式在設計和總結環節滲透課程思政，拓展人文素養，這與五育中德育和美育維度所體現的道德情感和審美情趣存在相似之處；從與自然地理模塊的關系來看，6D-STEM模式的課堂展開就是將凸顯跨學科的自然地理知識轉變為教學設計的過程［6］，繼而在智育基礎上實現五育融合、綜合育人。

三、理路運行：基于6D-STEM模式的五育融合教學范式

6D-STEM模式規定下的課堂教學流程規范，以自然地理知識和STEM跨學科知識為基礎，在課標和高考評價體系的指引下，在教學環節中滲透五育融合，繼而實現學習方式的變革，引導學生學會“體悟什么”和“如何體悟”，從而自發地運用跨學科思維去思考地理問題、解決地理問題，在融合培育的過程中實現“思維轉向”，即從單純的知識學習轉向學科知識、方法、思維的統一并進行實踐［7］，最終實現“完滿人格”和“理想人性”的培育（圖2）。本研究力圖運用6D-STEM模式在“河流地貌的發育”等自然地理課程中開展教學實踐，依循教學范式，在課堂教學的各環節展示科學（S）、技術（T）、工程（E）和數學（M）融合的基本樣態，對應落實五育中的單育或多育，實現整體五育的生成和有機融通，切實提升學生的認知感受，以便后期教學效果的檢驗。

1.概念認知，組織教學（Define）

自然地理基礎模塊的知識內容主要涉及自然地理要素的特征及其相互關系。每個自然地理要素又涉及較多的地理概念、原理和規律，運用6D-STEM模式開展教學的首要環節就是引導學生從“學科大概念”和跨學科的視角透視基本的地理現象，可以選取恰當的手段組織教學內容，呈現地理事象，滲透適切的美育和智育內容。例如，在“河流地貌的發育”的課堂導入時，可以通過多媒體技術（T）展示河段各處的典型地貌，引導學生在欣賞的同時運用所學的重力勢能與動能轉化的物理知識（S）思考河流的運動在河流地貌形成中的作用。

2.情境創設，問題驅動（Discover）

地理情境的創設和問題鏈的設置是運用6D-STEM模式開展高中自然地理教學的關鍵環節。教師可以使用仿真模擬技術（T），如虛擬現實（VR）和增強現實（AR），或采用“一境到底”的設計方式展示真實的生產生活情境，利用時空秩序思想和尺度思想營造學術情境，或通過SOLO分類評價理論創設不同思維層級的問題，提升學生的思維價值。例如，在講授河流地貌時創設“黃河沿線研學旅行”的全流程真實情境，引導學生像地理學家一樣提出問題并開展探究，集中錘煉學生的智育品質，推動智慧課堂建設。

3.假設質疑，思路引導（Dream）

高中自然地理內容涉及較多的“迷思概念”和抽象的地理原理，教師要鼓勵學生大膽假設，通過合作收集資料進行驗證，培養學生的批判性思維。教師要擔任組織者，利用地理信息技術激發探究欲或設置具備STEM特點的思維活動。例如，為區分“寬谷”和“槽谷”，可以借助谷歌地球（T）的定位和標尺功能，通過呈現兩者剖面圖，設置兩種形態的特征有何異同、作用方式有何區別等問題，引導學生結合標尺數據進行簡單的寬深比數學計算（M），歸納出側蝕和谷形的內在關聯，在“數形結合”中提升審美思維和藝術情趣，增強思維能力。

4.制定方案，協作探究（Design）

地理實踐包括地理實驗、野外考察和社會調查等方面，強調學科實踐內容間聯系的“學科化”［8］。教師在實踐中擔任指導者、管理者，適時提供幫助。例如，在探究河流凹凸岸和河谷的形成時，教師結合物理學的慣性等知識（S），指導學生1544ba14ed7ace60155e6a826a97b14309e3bf8865a55fe747ec9add8fed3d3e分組協作，設計實驗方案，準備實驗器材，調整模擬傾斜度開展“工程實驗”（E）并進行數據運算（M），在科學、工程和數學的融合中增強學生的體驗感和沉浸感，深化勞動教育，提升勞動觀念與勞動技能；或帶領學生前往黃河沿岸進行現場實驗并攝像記錄，在錘煉體育品格與運動技能的同時深化美育素養，發展多元技能。

5.成果分享，反思完善（Deliver）

本環節重在展示學習小組問題解決的思維過程和成果，進而引導各小組反思自己的研究思路和探究過程，總結思維上的遺漏之處，修改探究方案，商討出科學的問題解決策略（S），促進工程思維（E）的達成。例如，指示學習小組以“30年間黃河三角洲的變遷及成因簡析”為研究課題，并以小型“新聞發布會”的形式進行交流、完善，借助多媒體技術（T）進行成果分享，培養發散思維，深化學生的學識素養和智育才能，推動STEM教育在與五育培養融合中橋接現實應用，解決現實問題。

6.總結歸納，分析評價（Debrief）

針對學生的解決方案，教師利用評價量表進行多角度、多主體、多形式的評價，在總結中反思問題解決過程，并在迭代設計中突出STEM教育的連貫性和融通性，深化技術素養（T）和工程素養（E），形成有意義的數學思維（M）和科學決策（S），并適時進行思政知識和原理的滲透，提升學生的人文素養，展現課程思政的教育向度。例如，在課堂結束前通過展講《黃河流域保護法》《黃河流域生態保護和高質量發展規劃綱要》等重要法規文件，引導學生感悟“黃河寧，天下平”的歷史使命和實現黃河流域高質量發展的時代價值，由“轉識成智”走向“化知為德”，引導學生涵養正確的生態理念和道德品質，發揮德育實效。

四、成效檢驗：基于6D-STEM模式的五育融合培養實踐分析

1.實驗設計

（1）實驗過程

選取山東省濟南市某中學高二年級81人為研究對象，其中40人為實驗組，41人為對照組，以中圖版選擇性必修1（2019版）《自然地理基礎》第二章至第五章為學習內容，進行為期4個月的教學實驗。除“陸地水體的構成”一節實驗組與對照組教學方式相同外，其他章節均采用6D-STEM模式開展教學，對照班采用集體備課后的講授式。兩個班級的教學內容、教學進度和習題作業均保持一致，且實驗期間未開展其他課題的教學實驗、未開展研學旅行等其他形式的課程，較好排除了其他因素對實驗結果的干擾。經過前期的測驗分析，兩組學生認知水平無顯著差異（P=0.731>0.05）。

（2）檢驗方式

為突出質性評價的真實性和解釋力，本研究采用自編試題前后測分析和李克特5級量表問卷進行檢驗。自編試題主要選取近4年的部分高考試題，立足于STEM知識和自然地理內容，從德智體美勞的培育角度擬制；李克特量表問卷是從德智體美勞五個維度編制，主要是對學生的認知感受進行測評。

此外，為了解學生對6D-STEM模式和德智體美勞培養的直觀感受，筆者在教學實踐結束后對實驗組的部分學生進行了訪談。

2.實踐效果分析

（1）自編試題成績對照分析

本研究立足于STEM教育的跨學科特性，以五育融合培養為導向，經學科專家指導審核，從近4年高考地理試題中選取以教材內容與跨學科知識為背景且符合高二學生認知層級的題目編制為測試卷。由4組選擇題和3組非選擇題組成，共17道，其中體現“德育”的為6道，占比約35%；體現“體育”的為3道，占比約17%；體現“美育”的為3道，占比約18%；體現“勞動教育”的為5道，占比31.25%；所有題目均體現對“智育”的測試。

教學實踐后將實驗組和對照組的總成績和四部分（除智育外）成績分別利用SPSS19軟件進行了獨立樣本t檢驗，結果如表1和表2所示。

從表1、表2可知，F=0.146，P=0.704>0.05，說明實驗組和對照組的成績呈等方差齊性。在均值等同性t檢驗結果中，P=0.024<0.05，說明兩個班級的成績存在顯著差異，實驗班比對照班的平均成績高出約3.889分，這證明經過4個月的教學實踐，實驗組的五育融合培育效果顯著高于對照組。

在“德育”層面上，P=0.046<0.05，表明實驗組和對照組得分存在差異，實驗組在該層面的平均得分比對照組高出約1.12分，說明6D-STEM模式的課堂教學對學生道德修養的提升具有促進作用；在“美育”和“勞動教育”層面上，P<0.05，表明實驗組和對照組得分存在明顯差異，實驗組的平均得分比對照組分別高出約1.13分和1.28分，說明6D-STEM模式的課堂教學使學生欣賞美、理解美的能力和勞動意識、勞動技能得到了提升；在“體育”層面，P=0.441>0.05，說明實驗組和對照組在運動能力方面無明顯差異（表3）。

綜上所述，通過自編試題的成績對照分析，在自然地理基礎模塊教學中采用6D-STEM模式培養學生的德智美勞是有效的，但在體育素養培育方面有所欠缺。

（2）李克特量表問卷調查分析

本研究立足于五育融合基本闡釋，結合6D-STEM模式所強調的跨學科融合、情境創設、協作交流和多元評價等內涵要點，使用李克特量表設計問卷（非常同意到非常不同意，依次用5～1分值表示），從德智體美勞五個維度對學生的認知感受進行調查。在問卷發放前通過了克朗巴哈α系數（Cronbach's α=0.883）信度檢驗和巴特利特（KMO=0.882）效度檢驗，結果如表4所示。

實驗組在德育、智育、美育、勞動教育的培育效果上均優于對照組（圖3～圖7）。尤其在智育和美育方面，實驗組中分別有93%和96%左右（非常同意和同意之和）的學生對該模式表現出認可（對照組僅為31%和33%左右），說明在6D-STEM模式的規約下，學生的知識技能、學習思維和審美表現、審美體驗有了顯著提升。在德育和勞動教育方面，實驗組持認同態度的人數也遠超對照組（實驗組約89%和86%，對照組約20%和50%），表明學生在6D-STEM模式的課堂教學中道德素質、勞動精神和勞動能力有了明顯進步。但在體育層面，實驗組僅有39%左右的學生認為自身的體育品格和運動技能得到了提升，這表明6D-STEM模式對體育素養的培育程度有限，需要加以重視和改進。

此外，從五育融合的感受、STEM理解和知能培育等方面對實驗組學生進行訪談。學生A提到教師要求周末自主設計操作沖積扇實驗，既提升了動手操作能力，也培育了勞動技能，還得到了父母的表揚；學生B則表示在學習常見天氣現象的同時了解了我國氣象衛星的發展成就，為祖國的繁榮強大感到由衷的自豪。但也有部分學生表示課堂節奏較快，探究活動較多，當堂所學的知識和技能難以消化，增加了課后回顧復習的時間。

3.實踐問題反饋

（1）知能培養與教學評價失衡

6D-STEM模式所倡導的情境創設、協作會話和實踐探究等環節注重發展學生的高階思維能力，對于地理專業知識和概念強化不夠，導致“知能培養失衡”，自然地理基礎教材內容涉及較多思辨性的自然地理原理，在能力培育過程中應強化對知識的理解和掌握。此外，在教學過程中過于注重解決方案的流暢性而忽略了學生認知結構的完善和深度學習的落實。

（2）教學環節與素養培育對接模糊

盡管6D-STEM模式能夠有效促進學生五育融合的培育，但是6個教學環節與五育各分維度的培養關系對接模糊，存在泛化問題，缺乏系統的指標體系和明確的對應關系，尤其在體育技能和運動精神培育方面優勢較弱，不利于發揮體育這一重要育人載體的功用，有礙于“全人教育”的達成。

（3）德育素養的主觀滲透強于自然生成

6D-STEM模式強調科學、數學、工程和技術4方面的培育，對于思政原理和思政知識的滲透較少，加之自然地理模塊內容直接展現的德育內容不夠突出，缺乏系統性和生成性，因而授課教師在擬定教學目標、實施教學活動、評價教學行為時存在德育內容機械疊加而非有機融合［9］、變“自然融入”為“主觀插入”等主觀德育滲透的問題。

五、路徑探尋：基于6D-STEM模式的五育融合培養教學指向

1.強化教研機制引領，構建系統課程體系

地理教師在設計開發6D-STEM模式的自然地理課程時，應構建橫向聯動的教研工作機制，以教研組為基本單位，形成“教學協作小組”，或者開展校際合作，形成“大集備中心”，利用集體力量分工合作，通過制定開發計劃，分時段、分章節、分環節共同開發6D-STEM課程，依據教學設計開展教研組內部和學校之間的聽評課或同課異構活動，進行課程教學資源共享［10］。

2.優化設計教學規程，促進知能均衡培育

地理教師在教學設計時應以地理學科知識為基礎并輔以跨學科知識，在“概念認知”環節強化知識掌握，同時通過提問等方式，在多環節中形成“知識回扣”的固定程序，促使學生知能同步發展；在教學評價環節首先通過評價表和課堂練習的形式引導學生及時消化知識，再進行解決方案流暢性和探究活動完成度的評價。

3.建構適切評價指標，推動五育深度融通

通過借鑒前人研究經驗，建構五育融合培養的評價指標體系，以6D教學環節為一級指標，以德智體美勞的具體表現為二級指標，厘清兩者之間的關系，在調查實踐后形成對照培養評價表，使教師在課程開發和開展教學時更具針對性，改善當前體育素養培育不足的問題，真正構建“全人教育”地理學科新路徑。

參考文獻：

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［10］ 張現瑤. 基于6D-STEM模式的高中自然地理教學研究——面向高階思維能力培養［D］. 金華：浙江師范大學，2021.