基于STEAM教育理念的小学课程改革实践与创新

摘 要 STEAM教育是多学科融合的综合教育，是通过整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）五个领域的内容来指引学习的途径和方法。未来教育对创新型人才的需求呼唤基础教育领域超学科，小学在课程改革实践中应融入STEAM教育理念与方法，进行立足校本特色的项目探究，着力问题空间的体系建构，融汇资源，引领学生多维体验，具身共情，唤醒持续内驱力，在情境中化用，实现理性思维的进阶，敦促学养的渐进，学科之间相互渗透、相互支撑、相互补充，学生之间共同探究、共同分享、共同发展。

关  键  词 STEAM教育 课程改革 多学科融合

引用格式 刘虎平.基于STEAM教育理念的小学课程改革实践与创新[J].教学与管理，2022（20）：33-36.

STEAM代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics），STEAM教育是多学科融合的综合教育，也指一种通过整合五个领域内容、指引学习的途径和方法。STEAM教育的前身是STEM教育倡议，由美国最先提出，并于2011年、2013年公布《K-12科学教育框架》《新一代科学教育标准》，紧密整合科学与工程实践、跨学科概念和核心概念，并将STEM教育纳入国家标准，近几年又加入了艺术（Arts），变得越发全面，鼓励学生在科学、技术、工程、艺术、数学等领域实现发展和提高，从而提升其全球竞争力。它既是一种教育理念，更是一种教育方式，有别于传统的单学科、重书本教学，是重实践而超学科的教育。它鲜明的教育表征如跨学科性、协作性、设计性、技术性、实证性等契合了未来教育发展的需要，显示出诸多易培养的创新生长点。

数字化、全球化、知识经济时代背景下，随着生产方式和经济发展模式的转型，未来社会对创新型、复合型、具备多学科背景人才的需求更加突出。许多专家研究证明，“文理不对立，更具有‘科技范儿’，最有想象力和共情力，两者高度统整，更有可能攀上教育和科研的高峰。”[1]2016年世界经济论坛的报告曾指出，目前还是小学生的这一代人，将来工作的时候，人们在今天所从事的工作中有65%将不存在。那么，我们该怎样帮助孩子提升未来竞争力呢？实践证明，任何事情的成功都不能依靠某一种能力来实现，单一技能的运用注定没法支撑未来人才的发展，“打破学科、专业建制壁垒，全面实现深度融合、集成创新”[2]，成为衡量核心竞争力的重要指标。

当前，跨越疆界的学科交叉、学科融合正成为我国高等教育领域重要的教育改革路径和新的培养范式，但是复合型创新人才的培育不可能一蹴而就，也不能仅仅依靠大学课程的转型，加强基础教育领域中STEAM教育的实践势在必行。教育部颁布的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》明确提出：要探索STEAM教育、创客教育等新教育模式。中国教育学会也建立了“STEAM教育联盟”，从基础教育阶段实践跨学科教育，搭建学校平台逐渐推广。

因此，基础教育阶段尤其是小学阶段要更好地实践STEAM这种重实践的超学科教育理念，就要着眼未来，立足校本，统整课程，进行多元学科文化的颠覆创新，倡导以问题为主题的项目化探索，创设研究情境，引导学生面对问题，互助共进，运用多门学科知识及更加开阔的思维融会贯通地解决，在新时代背景下，不断创新并延伸STEAM的教育意义和价值。

一、基于问题探究：项目建构体系化

STEAM源于建构主义学习理论，倡导体验型、实践型、合作化学习。小学阶段的课程实践应立足校本特色，以可探究的问题为引入点，采用主题式教学，为学生设计、提供或由学生自主合作设计可融入真实情境的项目，在一定背景条件下，以解决一个个可实现的实际问题为目标，针对不同级段学生，打造层次性、序列化、递进式的课程结构与项目体系，逐层推进研究活动。

1.立足学科特色的项目探究

在基础教育阶段，“科学课程是一门培养学生科学素养、创新精神和实践能力的重要课程”[3]。它作为STEAM的重要组成部分，兼具实践属性，从核心素养视角看，不仅教给学生了解自然、获得知识的探究方法，还保护学生的好奇心和求知欲，促使学生成为具有终身学习能力的个体。小学阶段应该以科学教育与科技创新为抓手，通过多维实践载体，弘扬科学精神，传播科学思想，凝炼科学方法，提升科学素养。并以此作为学生探究的重要领域和核心研究主体，拓展延伸至生活应用，融入动手实践的工程技术、数学知识的实践运用和艺术素养的人文涵育。因此要善于拓展并创新课程，凝练生成指向真实而有挑战性的实践项目，让学生自觉地在一段时间内主动持续探索，运用解决问题的方法和步骤，思维碰撞，找出客观事物属性内部联系，明晰规律，达成对核心知识的再建构和思维迁移，建立自己的认知模型和方法系统，最终形成凝聚核心知识并指向问题解决的成果。这样既是一种项目化研究，更是一种学生在项目设计、活动参与、问题解决、审美体验中进行的跨学科实践探究，并在实践中潜移默化自然熏陶STEAM的理念与方法。

2.着力问题空间的体系建构

小学阶段的STEAM项目研究不仅要以学科概念和原理为中心，以跨学科任务为驱动，更要以操作实践为取向。应把握学生的年龄结构与思维特征，立足三个级段，将分散的学科问题集中并融合交叠，提炼若干个项目主题，明晰学科学习目标，整合规划学习流程，明确课时建议。项目主题内容应依据国家义务教育中小学阶段课程标准编写，与现行学科教育紧密融合，从问题中生发，力求开放与拓展，形成问题空间，“让学生面对问题时展开探索、找到方法、形成观点、建构知识”[4]，自主地在智识上、行动上有所作为。

主题问题的类型要丰富，可相对独立亦可按级段有层次递进，应从自然现象、生活场域、实践应用、工程技术、科技创新等领域产生，对问题本身进行拓展，或自主定义，打开学生视野，尝试不同解决问题策略。如自然现象可直接以“探索自然现象”为主题，直视火山、地震等自然现象，初步渗透规避自然灾害的方法;也可探究“风车”，凝聚风能相关知识与风车旋转原理，让学生大胆想象创造，探究运用多种材料制作风车的方法。如生活场域可尝试制作“音乐门铃”，带领学生了解门铃的结构，学习用各种电子元件拼搭制作音乐门铃，并有效应用于生活;还可合理优化制作台历，在“美丽的日子”中了解二十四节气和年、月、日的形成，体会特殊日子所包含的人文情怀。如聚焦实践应用，可从教室绿植现象入手，将科学原理运用到半自动浇水装置里，让植物不再“口渴”;在生活中自制恒温孵化箱，探索“蛋”到“鸡”的奥秘，初步了解热传导、热辐射、热对流等知识，从而创新实践。如对于工程技术与科技创新的对接，从低年级就探究“纸船载重”的知识和漂浮的秘密，随着级段升高，了解工程设计、制作、创新和优化方法，熟练使用相关工具，对所制作纸船不断进行改造;还可在高年级直接指向科技创生，了解无人机飞行和控制的原理，学会3D建模，制作小飞机，设计结构合理的机身，加装摄像头，选用尺寸合适、颜色各异的螺旋桨、控制板，逐步优化，使机身既轻便结实又美观实用。

主题问题的项目化学习可视学生学习进度来灵活安排课时，问题生成与拓展要体现由简到难、由浅入深、由点面到立体、由形象到抽象，问题的探究与解决要从扶到放、从个体到团队、从单一到多元、从课堂到生活。教师要善于聚焦项目学习计划，着力问题设计，关注探究过程，搭建多角度展示平台，引导科学评价与项目管理，链接能辅助应用学习结果的现实，按照项目导入、学习探究、任务分解、方案设计、模型制作、优化拓展、分享评价等顺序，合理分布，课程张弛有度，自成体系，让学生有计划地在真实世界中开展探究活动，完成主题目标。

二、倾力资源整合：情境体验具身性

跨学科是STEAM教育的重要表征，各学科知识领域中资源的有机整合是STEAM研究的必备条件，整合关联的知识在现实世界中有效运用是STEAM研究的重要任务。心理学中的具身认知理论认为人的生理体验与心理状态之间有着紧密的联系，因此，项目的设定要兼具统整性和情境性，提供动手做的学习体验，从多学科知识综合应用的角度解决实际问题，让学生的生理体验激活他们的心理感觉，多维具身感知。

1.多维体验，具身共情

建立课程和客观世界的联系，搭建多方平台与实践情境，让学生应用所学知识解决实际问题，发现、设计、体验、建构、合作、创新并解决，学生在多维参与、具身体验中获得结果性知识的同时还习得了过程性知识，这种知识的获取是蕴含在项目问题解决中的，是一种生成与创新的不断交迭，这种习得知识的方式对学生长远发展有着深刻影响，实现了学科之间相互支撑、相互补充、共同发展，同伴之间共鸣、共情、共思、共育、共成长。如“让植物不再口渴”就是从身边现象生发的研究主题：疫情期间，学校植物角里的植物没有及时浇水而枯死，怎样才能够短时间不浇水还保证植物不缺水呢？通过教师引导，学生想到制作半自动浇水装置，将问题转化为小课题。经过查找资料，采访专业人士，学习大气压强和虹吸原理，小组合作绘制半自动浇水装置设计图并根据原理完成半自动浇水装置制作。而制作“美丽的日子”台历再一次面向学生真实生活情境，通过触手可及的日常经验和切身体验，目的性更明确，立足中年级学生认知特点，理解年、月、日，加深对特殊日期的记忆，动手设计、制作属于自己的台历，在摸索过程中，不断发现问题、解决问题、反思改进，提高协作技巧，让每个经历的日子都成为记忆深刻的“美丽的日子”。这样的具身学习过程将抽象知识与实际生活相联结，直接面向社会体验，学生的生理探索逐层深入，心理兴致持续盎然，各方面技能和认知在相互碰撞中不断深化。

2.资源融汇，情境化用

STEAM学习不是教授孤立、抽象的学科知识，而是发现学科知识间的内在联系，其本质是资源的融会贯通与交互合作，以任务为驱动，使学生主动地确认目标、寻找资源、建构路径、解决问题，在整合的情境中调动思维、科学应用。因此，我们在实践中强调把知识还原于丰富的生活，融汇于生动的情境，结合有趣、富有挑战的探究，理解和辨识不同境域的知识，根据所处背景信息，接联前后辨识知识本质并灵动解决问题，获得情境化应用的能力。如，2018 年11月18日举办的第65届澳门格兰披治大赛三级方程式决赛是一个难得的资源，教师可聚焦并围绕主题进行情境化教学，生发设计和制作安全可靠赛车重要性的认识，萌发重力小车的设计问题，具有强烈的场景感，搭配丰富的课程资源辅助，学生能够通过引导快速进入状态，进行实质性探究。同样还可将视角移至2020年5月5日下午广东虎门大桥发生的弯曲振动现象上，学生通过搜集与整合资源，了解到虎门大桥是大跨度钢箱梁悬索桥，属典型柔性结构，在特定风况条件下，诱发悬索桥发生竖向涡激共振，长时间导致桥梁本身抗风力减弱，因此“桥的种类”“桥的作用”“桥的承重”“桥的外观”等研究小课题应运而生，通过设计、模拟、模型承重测试，在情境中互动建构，科学、工程、技术、艺术、数学知识在跨学科框架内得到有效整合。可见，在现实具体情境事件中投射研究的眼光，整合有效资源加以利用，可使“交叉的课程概念和科学的内容主题，得到更多、更理想的教育产出”[5]。知识的获取与方法的整合、工具的使用与实践的创新，在学习过程中多元融合，在学习情境中有机统一。

三、敦促学养渐进： 唤醒持续内驱力

学养是一个人学识和修养的综合体现，是“一个人身上的整体气质，有自学自律自强自创自省”[6]的内涵，而这样的内涵正是STEAM教育的教育指向。STEAM教育强调自主、创新、共进、协作，让学生在体验中分享愉悦感，在创造中增加成就感，在分享中彰显获得感，有效助推学养形成。因此，课程的设置要依据目标理论，遵循洛克定律，根据特点和优势制订适合的目标和实施步骤，既指向未来，又富有挑战，循序渐进，唤醒持续内驱力蓬勃发展。

1.任务学习的引深——激发潜在探究欲

在项目实施过程中整合多学科知识，并将其融于有趣、具有挑战性、与生活相关的驱动问题中，问题设计基于探索和目标导向，嵌入游戏元素、形象方式、教育场景，最大程度唤起好奇心，减弱枯燥感受，激发学习者内在动机，对课程的后续开展充满探究欲，更好地发展团队技能，满溢趣味同时学有成就。如在“探秘自然现象”项目学习时，引入与生活相关的种类繁多的或静或动、或令人心旷神怡、或叫人胆战心惊的自然现象——闪电、极光、彩虹、龙卷风、地震、冰雹、日全食、月全食、火烧云等，上课伊始便激起学生的兴致，然后调查探究某一现象中蕴含的科学道理：先了解地球结构及其自然动态系统，创建显示地球结构的粘土模型;接着了解火山成因、组成和类型，观看模拟火山喷发的演示过程，观察改变火山形状的阶段;然后了解地震的发生，用模型地震仪研究，用小木棍和气球在三脚架上模拟地震，并测试结构;再了解龙卷风的特征、危害和发生情况，在塑料瓶中制造水漩涡模拟龙卷风，分析国内龙卷风损伤数据，绘制和呈现抵御强风的结构设计;最后体会科学家和工程师帮助人们远离灾难的方法。这些STEAM探究实验“给学生一个做真实科学的机会，体会科学发现带来的兴奋”[7]，利用生活中常见的材料和简单步骤，引领学生逐步深入，给予他们创生的想象空间，在产生的惊叹结果中收获成就感。活动利用STEAM常用方法搜集、调查、分析、测试，真正调动起学生的兴趣，让他们做探究的主人。