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【摘要】研究主要論述將steam教育融入科學(xué)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，以課程設(shè)計(jì)原則為依據(jù)，構(gòu)建融入STEAM教育的科學(xué)課程設(shè)計(jì)模式，進(jìn)行課程內(nèi)容重構(gòu)，并以迭代為主的創(chuàng)造型學(xué)習(xí)活動(dòng)案例《臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作》為例，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)、課程實(shí)施、進(jìn)行反思與展望。

【關(guān)鍵詞】STEAM教育；科學(xué)課程；課程設(shè)計(jì)

引言

STEAM教育的前身是STEM教育，緣起于美國(guó)[1]。自邁入21世紀(jì)以來(lái)，STEAM教育便受到教育界人士的青睞，引起了各個(gè)國(guó)家的高度關(guān)注。隨著STEAM教育里面的不斷發(fā)展壯大，我國(guó)對(duì)科學(xué)課程教育提出了更高的要求，也為科學(xué)課程的改革帶來(lái)了一條可行路徑[2]。培養(yǎng)學(xué)生靈活的思維能力、動(dòng)手實(shí)踐能力，以及團(tuán)結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新實(shí)踐，重視學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)是STEAM的初衷，在此背景下，結(jié)合我國(guó)科學(xué)課程教育的發(fā)展，探索設(shè)計(jì)將STEAM教育融入到科學(xué)課程的模式。本文以培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力為目的，通過(guò)文獻(xiàn)研究分析當(dāng)下科學(xué)課程所存在的問(wèn)題。在STEAM教育理念的支持下，首先，提出融入STEAM教育的科學(xué)課程設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出融入STEAM的科學(xué)課程模式[3]。然后，對(duì)融入STEAM教育的科學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)以及教學(xué)評(píng)價(jià)進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。最后，開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐，檢驗(yàn)融入STEAM教育科學(xué)課程模式的可行性和有效性。以期為后續(xù)STEAM教育與科學(xué)課程融合的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

1研究的意義

1.1理論意義

通過(guò)對(duì)STEAM教育相關(guān)文獻(xiàn)的分析總結(jié)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)于在STEAM教育理念下的教學(xué)實(shí)踐研究正在逐年增多，但在基于STEAM的科學(xué)課程設(shè)計(jì)方面的研究相對(duì)較少。通過(guò)對(duì)STEAM教育與科學(xué)課程融合的相關(guān)理論的梳理和分析，設(shè)計(jì)出融入STEAM的科學(xué)課程模式，進(jìn)一步豐富科學(xué)課程教學(xué)理論，為科學(xué)教師提供新的科學(xué)課程設(shè)計(jì)的模式和思路[5]。

1.2實(shí)踐意義

STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的整合[6]。從課程性質(zhì)層面來(lái)講，相比其他學(xué)科課程，科學(xué)課程是更加符合“整合”思想的一門課程。在融入STEAM教育的科學(xué)課程模式下，學(xué)生可以運(yùn)用學(xué)到的各類學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，動(dòng)手操作能力得到加強(qiáng)，能夠協(xié)作交流、分享自己的學(xué)習(xí)成果，敢于提出不同的意見(jiàn)或建議[7]。STEAM教育理念能夠很好地體現(xiàn)教師的主導(dǎo)地位以及學(xué)生主體地位[8]。

2課程設(shè)計(jì)

2.1融入STEAM教育的科學(xué)課程設(shè)計(jì)模式基于STEAM教育理念，以理論基礎(chǔ)為支撐，以融入STEAM教育的課程設(shè)計(jì)目標(biāo)為導(dǎo)向，以課程設(shè)計(jì)原則為依據(jù)，構(gòu)建融入STEAM教育的科學(xué)課程設(shè)計(jì)模式，如圖1所示[9]。該課程設(shè)計(jì)模式分為四個(gè)階段，依次是分析階段、準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段和評(píng)價(jià)階段，以期達(dá)到培養(yǎng)生綜合能力的目的[10]。

2.2課程案例設(shè)計(jì)

以迭代為主的創(chuàng)造型學(xué)習(xí)活動(dòng)案例《臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作》為例。2.2.1教學(xué)準(zhǔn)備教師與學(xué)生需要共同準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材（PPT課件、微視頻、導(dǎo)線、電池、小燈泡、.電池底座、三角尺、美工刀、扎絲、海綿膠、定位片、木塊、底板、支桿、水彩筆等），課前安排學(xué)生準(zhǔn)備部分實(shí)驗(yàn)器材，主要準(zhǔn)備臺(tái)燈燈罩、支桿、水彩筆和底座等相關(guān)材料，便于學(xué)生在整個(gè)實(shí)踐過(guò)程中充分發(fā)揮自已想象力和創(chuàng)造力。2.2.2教學(xué)過(guò)程（1）情境導(dǎo)入。教師播放創(chuàng)作臺(tái)燈的視頻之前，布置以下觀看任務(wù)：臺(tái)燈由哪幾個(gè)部分組成？制作臺(tái)燈應(yīng)用了哪些科學(xué)知識(shí)？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上引出學(xué)習(xí)主題——設(shè)計(jì)制作臺(tái)燈。（2）進(jìn)行創(chuàng)作。①明確任務(wù)要求：明確制作臺(tái)燈任務(wù)要求，各小組自主設(shè)計(jì)制作臺(tái)燈的方案，要求在完成臺(tái)燈的制作的基礎(chǔ)上，還要體現(xiàn)出創(chuàng)新性。②分析問(wèn)題，合作探究，制定方案。要求各小組繪制臺(tái)燈制作的草圖，通過(guò)交流探討后確定臺(tái)燈的制作方案，具體方案制定流程如下：A.小組成員討論交流，梳理交流制作臺(tái)燈方案，做好記錄；B.各組匯報(bào)方案制定情況，并對(duì)方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)；C.師生之間進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)評(píng)價(jià)；D.各小組分別完善自己的制作方案。

3課程教學(xué)案例實(shí)施

3.1實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

3.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹１緦?shí)驗(yàn)的主要目的是為了檢驗(yàn)融入STEAM教育的科學(xué)課程模式促進(jìn)學(xué)生各項(xiàng)能力培養(yǎng)的有效性。3.1.2選擇實(shí)驗(yàn)樣本。將問(wèn)卷發(fā)放給四年級(jí)四個(gè)班的全體學(xué)生，共發(fā)放218份問(wèn)卷，回收問(wèn)卷213份，回收率96.71%，最終得到有效問(wèn)卷203份。利用SPSS對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)得到Sig（雙側(cè)）=0.882＞0.5，該結(jié)果表明有兩個(gè)班學(xué)生的各項(xiàng)能力水平相當(dāng)，無(wú)顯著性差異[11]。故將四年級(jí)2班（52人）和4班（50人）分別作為實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班。實(shí)驗(yàn)班（2班）采用融入STEAM教學(xué)模式展開(kāi)科學(xué)課堂學(xué)習(xí)：對(duì)照班（4班）采用傳統(tǒng)的科學(xué)課堂教學(xué)模式。3.1.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以四年級(jí)科學(xué)教材的上冊(cè)以及下冊(cè)第一二單元中選取7個(gè)與STEAM進(jìn)行整合的主題進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)踐，如表1所示。3.1.4實(shí)驗(yàn)假設(shè)。采用STEAM教育模式的實(shí)驗(yàn)組在實(shí)踐動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力等方面的得分比采用傳統(tǒng)教學(xué)模式的對(duì)照組得分高[12]。3.1.5實(shí)驗(yàn)方法。本研究主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的前后測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)得出，融入STEAM教育的科學(xué)課堂更能促進(jìn)學(xué)生各項(xiàng)能力的提升。通過(guò)前測(cè)問(wèn)卷篩選出兩組平行班，分別設(shè)為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。在課程實(shí)施后，通過(guò)學(xué)生自我評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)分析實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班在各項(xiàng)能力培養(yǎng)之間的區(qū)別[13]。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)班采用后測(cè)問(wèn)卷來(lái)調(diào)查學(xué)生對(duì)于STEAM課堂學(xué)習(xí)模式的滿意度。

3.2STEAM教學(xué)活動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)

在具體的STEAM教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，針對(duì)教師如何運(yùn)用STEAM教育理念幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、合作探究能力以及發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的能力，設(shè)計(jì)出融入STEAM的科學(xué)學(xué)課堂教學(xué)活動(dòng)過(guò)程[14]，如圖2所示，能夠很好地體現(xiàn)以學(xué)生為中心。3.2.1明確主題。教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目主題活動(dòng)時(shí)，應(yīng)體現(xiàn)出科學(xué)課程與STEAM相關(guān)的教學(xué)目標(biāo)。進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該以學(xué)生為中心主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的興趣，激發(fā)出學(xué)習(xí)的熱情以及動(dòng)力，提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)思維[15]，體現(xiàn)的不單是項(xiàng)目作品的完成也可以是設(shè)計(jì)流程或者設(shè)計(jì)方案等。3.2.2制定方案。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，分別進(jìn)行分組合作學(xué)習(xí)，構(gòu)思、制定出不同的實(shí)施方案，通過(guò)進(jìn)一步分析、優(yōu)化，得到最終方案[16]。此環(huán)節(jié)，教師要充分激發(fā)學(xué)生的不同學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備，進(jìn)行自主拓展，并依據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，給予相應(yīng)的指導(dǎo)。最后，學(xué)生通過(guò)交流探討、頭腦風(fēng)暴等設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案。3.2.3作品創(chuàng)作。學(xué)生依據(jù)制定的最優(yōu)方案，分工進(jìn)行作品創(chuàng)作，此環(huán)節(jié)需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、調(diào)整修改，不斷完善作品。教師跟進(jìn)學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)展，并指導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)，提供適時(shí)、適度的幫助[17]3.2.4分享與評(píng)價(jià)。教師組織各小組分享、匯報(bào)項(xiàng)目成果，依次進(jìn)行組內(nèi)評(píng)價(jià)、小組互評(píng)以及教師評(píng)價(jià)，總結(jié)出各小組在實(shí)施項(xiàng)目過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)與不足，并對(duì)作品進(jìn)行完善。

3.3《臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作》教學(xué)案例實(shí)施

本研究主要將以迭代式為主的創(chuàng)造型學(xué)習(xí)活動(dòng)《臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作》這節(jié)課作為融入STEAM的課程，對(duì)具體實(shí)施以及相關(guān)實(shí)施效果進(jìn)行闡述，以此來(lái)檢驗(yàn)迭代式學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)的有效性[18]。在進(jìn)行本次教學(xué)實(shí)踐之前，教師提前在課程資源庫(kù)上傳臺(tái)燈制作相關(guān)微課，讓學(xué)生在課前了解臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作的過(guò)程，并準(zhǔn)備好相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材。學(xué)生主要準(zhǔn)備臺(tái)燈燈罩、支桿、水彩筆和底座等相關(guān)材料。課前準(zhǔn)備為課堂教學(xué)活動(dòng)的順利開(kāi)展做好基本保障。

4教學(xué)反思

在開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐時(shí)，通過(guò)與科學(xué)指導(dǎo)老師交流探討和課堂學(xué)生表現(xiàn)情況的觀察，對(duì)融入STEAM教育的課堂教學(xué)方案不斷進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，最后從各方面證明，授課效果不錯(cuò)，學(xué)生表示很喜歡這種學(xué)習(xí)方式，特別是在臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作這節(jié)課程，學(xué)生積極性顯著提高，課堂氛圍良好，各小組合作分工明確，有組織、有計(jì)劃地完成臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與制作，并能夠積極展示自己的創(chuàng)作成果。該教學(xué)活動(dòng)中，促進(jìn)他們發(fā)現(xiàn)解決問(wèn)題的能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等，很好地增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。任何事情都不具備完美性，融入STEAM的課堂教學(xué)活動(dòng)仍存在一些不足之處。對(duì)于學(xué)生提出的問(wèn)題，不能夠做出通俗簡(jiǎn)易的回答，這是筆者需要加強(qiáng)的地方。對(duì)于活動(dòng)的設(shè)計(jì)，個(gè)別地方考慮的還不是很到位，如在讓學(xué)生設(shè)計(jì)燈罩時(shí)，原計(jì)劃是讓每組的學(xué)生都能參與燈罩的設(shè)計(jì)創(chuàng)作活動(dòng)，但由于個(gè)別學(xué)生缺乏主動(dòng)性，個(gè)別小組的學(xué)生沒(méi)有帶設(shè)計(jì)制作燈罩的材料，影響課堂的順利開(kāi)展，最終決定將該小組的學(xué)生分散到其他組中，讓每一個(gè)學(xué)生都參與其中。筆者在上完課后，及時(shí)反思，針對(duì)不足之處與指導(dǎo)老師進(jìn)行交流探討，找出解決問(wèn)題的方案，進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)并加以完善。

5研究總結(jié)與展望

我國(guó)STEAM教育、創(chuàng)客教育等新型教育理念的不斷發(fā)展，進(jìn)一步加速了我國(guó)新一輪的課程改革。我國(guó)科學(xué)教育的課程設(shè)置及實(shí)踐也在不斷逐漸注入新的教育理念。STEAM教育注重培養(yǎng)學(xué)生利用跨學(xué)科思維解決問(wèn)題的能力和雙創(chuàng)能力。在STEAM教育理念的支持下，本課程設(shè)計(jì)融入STEAM教育的科學(xué)課程模式以注重培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力，在該模式的指導(dǎo)下以科學(xué)四年級(jí)上下冊(cè)的相關(guān)內(nèi)容為例，開(kāi)展了一個(gè)多學(xué)期的教育實(shí)踐。主要研究成果如下。（1）探索設(shè)計(jì)融入STEAM教學(xué)的科學(xué)課程模式。以STEAM教育理念為基礎(chǔ)，在建構(gòu)主義理論、課程融合理論等相關(guān)理論的指導(dǎo)下，探索設(shè)計(jì)融入STEAM教育的科學(xué)課程模式，旨在培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力，該模式主要包括：分析、準(zhǔn)備、實(shí)施和評(píng)價(jià)四個(gè)階段。同時(shí)依據(jù)不同的課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)出如迭代式的教學(xué)活動(dòng)，使得課程更為靈活（2）開(kāi)展融入STEAM教育的科學(xué)課程實(shí)踐研究，檢驗(yàn)融入STEAM教育的科學(xué)課程模式的有效性[19]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：①將STEAM教育融入科學(xué)課程，使得學(xué)生解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力不斷提高；②將STEAM教育融入科學(xué)課程，學(xué)生普通動(dòng)手實(shí)踐能力增強(qiáng)，但是女生動(dòng)手操作能力相比男生較弱一些，這需要老師后期進(jìn)行加強(qiáng)；③將STEAM教育融入科學(xué)課程，學(xué)生協(xié)作意識(shí)，團(tuán)結(jié)協(xié)作協(xié)作能力明顯增強(qiáng)；④后測(cè)調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)STEAM課堂教學(xué)模式滿意度較高。

6結(jié)束語(yǔ)

STEAM教育在我國(guó)起步較晚，對(duì)應(yīng)學(xué)科的教育案例較為匱乏，導(dǎo)致論文缺乏十足的理論支撐。筆者只對(duì)科學(xué)四年級(jí)的教材的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐研究，且本論文的樣本數(shù)量較小，研究?jī)?nèi)容具有一定的局限性。對(duì)于地區(qū)以及學(xué)校的不同，教學(xué)條件、師資力量、學(xué)生的綜合水平等都存在差異，本研究的實(shí)驗(yàn)教學(xué)試點(diǎn)只有一個(gè)學(xué)校，學(xué)校整體綜合實(shí)力平均處在南寧市各的中高水平。因而本研究所設(shè)計(jì)出的課程模式缺乏普適性。為進(jìn)一步檢驗(yàn)課程設(shè)計(jì)模式的有效性，理應(yīng)增加實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，選取不同地區(qū)的學(xué)校、不同年級(jí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)多樣化，可以對(duì)整合后的課程內(nèi)容，加入一些競(jìng)賽活動(dòng)或游戲，能夠更好地豐富教學(xué)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，后續(xù)需要不斷加強(qiáng)與改進(jìn)。

作者:范文陽(yáng) 劉芳 單位:廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院