指向五育融合的6D-STEM模式教学实践探究

摘 要：五育融合旨在促进学生德、智、体、美、劳五个维度的融通发展，指向“完满人格”和“理想人性”的培育。厘清五育融合培养的教学模式及路径是推动核心素养落地的关键。本文在阐明6D-STEM模式和五育融合内涵关系的基础上，以自然地理基础模块为载体，依托6D-STEM模式规范课堂流程，开展教学对照实验，通过前后测对比、李克特量表问卷和访谈等手段测评学生对五育融合的认知与感受。结果显示：6D-STEM模式在自然地理教学中实现德智美劳融合培养显著有效，但仍存在知能培养与教学评价失衡、教学环节与素养培育对接模糊、体育素养培育欠缺和德育主观渗透等问题。最后，针对存在问题提出了相应的教学对策。

关键词：五育融合；6D-STEM模式；自然地理基础

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2024）09-0046-06

一、问题的提出

6D-STEM模式下促进五育融合培养的关键在于厘清“何以可行”“如何可能”和“怎样检验”的问题。作为新时代教育教学改革的基本走势，五育融合旨在培养“整体的人”，施行“整体的教育”，其终极目标是引导学生洞察、领悟和追求世界万物的相互关联，促进德智体美劳的融通发展，演化为应对未知社会变化的适切力量［1］。然而，现实中普遍分离的教育模式割裂了学科内部、跨学科及学科与现实生活的内在关联，制约了整体的育人质量。6D-STEM模式作为STEM课程的教学实践，致力于在问题解决中培养创新思维、批判思维，满足创新型复合人才标准和要求，实现德智体美劳的全面发展。其具备解法流畅、跨学科渗透、学科实践和现实参与等基本样态，这与自然地理的综合性、实践性、生活性等特征相契合，与自然地理所要求的人与自然协调发展的意识相一致，与自然地理基础模块的跨学科知识存在诸多交叉与融合。

因此，6D-STEM模式是自然地理教学中推进五育融合培养的有效范式。本文旨在廓清6D-STEM和五育融合内涵的基础上，依据地理学科特质，探讨基于6D-STEM模式的教学框架，并就该模式对五育融合的培养成效开展实践检验。

二、概念阐释：6D-STEM模式与五育融合的内涵意蕴

1.6D-STEM模式

6D模式源于佛特希尔（Fort Hill）公司研发的一套课程设计方法，主要应用于企业培训和项目设计领域，而后全球数字公民基金会的项目解法流畅性规程（Solution Fluency）将该模式转化为一种探究学习模式，即定义（Define）、探究（Discover）、假设（Dream）、设计（Design）、交付（Deliver）、汇报（Debrief）六个方面。STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathmatics）四个领域跨学科主题学习的融合，其核心特质主要在于两方面：一是教思维而非教知识；二是注重能力整合而非单项发展。STEM课程是一种基于现实生活、衔接现实应用、解决现实问题的课程体系。

澳大利亚卡尔罗茜圣公会学校的艾珀（Amber）将6D探究模式与STEM教育模式相融合，设计了基于“解法流畅性”和凸显设计思维的6D-STEM模式，该模式构建了以STEM教育为内核的“小学习圈”，外围是6D探究方式的“大学习圈”（图1），这种在6D探究学习中渗透STEM知识的嵌套模式以分享和创造为目的，使教学过程更加规范流畅［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《对于新教育之意见》中提到的国民教育、实利主义教育、公民道德教育、世界观教育、美感教育“皆今日之教育所不可偏废者也”［3］，即五育并举的教育方针；日本著名教育学家小原国芳主张的学问、道德、艺术、宗教、身体、生活为一体的“全人教育”也蕴含着五育融合的光辉［4］；宁本涛认为五育具有手段和目的的内在一致性，强调五育“互育”和有机融合［5］。综合上述三位学者的观点可以发现：在教育内容上，五育融合并非一育的孤立培养，也非五育的线性叠加，而是在有机融合中实现多育培养并有所突出；在教育目的上，五育融合的根本目的在于人的全面和谐发展；在教育形式上，五育融合着重于“育人实践”，是一种关照落实的实践形式，这也是其价值意蕴所在。

3.6D-STEM模式与五育融合的耦合关系

6D-STEM模式和五育融合是对当下课程样态建设、人才培养模式变革的回应，两者存在诸多联系与耦合。从内涵本质来看，跨领域性和横断性是两者统一的核心特质，6D-STEM模式强调在跨学科实践和创新创造中实现四门学科的有机融合，五育融合则强调德智体美劳五种领域的高度整合，引导学生成长为完整的人；从外在特征来看，6D-STEM模式中的“探究”“设计”“汇报”等环节，以及工程、技术等维度都体现着“做中学”，这与五育中的劳育、体育所要求的在实践中验证理论、锤炼技能相吻合，6D-STEM模式在设计和总结环节渗透课程思政，拓展人文素养，这与五育中德育和美育维度所体现的道德情感和审美情趣存在相似之处；从与自然地理模块的关系来看，6D-STEM模式的课堂展开就是将凸显跨学科的自然地理知识转变为教学设计的过程［6］，继而在智育基础上实现五育融合、综合育人。

三、理路运行：基于6D-STEM模式的五育融合教学范式

6D-STEM模式规定下的课堂教学流程规范，以自然地理知识和STEM跨学科知识为基础，在课标和高考评价体系的指引下，在教学环节中渗透五育融合，继而实现学习方式的变革，引导学生学会“体悟什么”和“如何体悟”，从而自发地运用跨学科思维去思考地理问题、解决地理问题，在融合培育的过程中实现“思维转向”，即从单纯的知识学习转向学科知识、方法、思维的统一并进行实践［7］，最终实现“完满人格”和“理想人性”的培育（图2）。本研究力图运用6D-STEM模式在“河流地貌的发育”等自然地理课程中开展教学实践，依循教学范式，在课堂教学的各环节展示科学（S）、技术（T）、工程（E）和数学（M）融合的基本样态，对应落实五育中的单育或多育，实现整体五育的生成和有机融通，切实提升学生的认知感受，以便后期教学效果的检验。

1.概念认知，组织教学（Define）

自然地理基础模块的知识内容主要涉及自然地理要素的特征及其相互关系。每个自然地理要素又涉及较多的地理概念、原理和规律，运用6D-STEM模式开展教学的首要环节就是引导学生从“学科大概念”和跨学科的视角透视基本的地理现象，可以选取恰当的手段组织教学内容，呈现地理事象，渗透适切的美育和智育内容。例如，在“河流地貌的发育”的课堂导入时，可以通过多媒体技术（T）展示河段各处的典型地貌，引导学生在欣赏的同时运用所学的重力势能与动能转化的物理知识（S）思考河流的运动在河流地貌形成中的作用。

2.情境创设，问题驱动（Discover）

地理情境的创设和问题链的设置是运用6D-STEM模式开展高中自然地理教学的关键环节。教师可以使用仿真模拟技术（T），如虚拟现实（VR）和增强现实（AR），或采用“一境到底”的设计方式展示真实的生产生活情境，利用时空秩序思想和尺度思想营造学术情境，或通过SOLO分类评价理论创设不同思维层级的问题，提升学生的思维价值。例如，在讲授河流地貌时创设“黄河沿线研学旅行”的全流程真实情境，引导学生像地理学家一样提出问题并开展探究，集中锤炼学生的智育品质，推动智慧课堂建设。

3.假设质疑，思路引导（Dream）

高中自然地理内容涉及较多的“迷思概念”和抽象的地理原理，教师要鼓励学生大胆假设，通过合作收集资料进行验证，培养学生的批判性思维。教师要担任组织者，利用地理信息技术激发探究欲或设置具备STEM特点的思维活动。例如，为区分“宽谷”和“槽谷”，可以借助谷歌地球（T）的定位和标尺功能，通过呈现两者剖面图，设置两种形态的特征有何异同、作用方式有何区别等问题，引导学生结合标尺数据进行简单的宽深比数学计算（M），归纳出侧蚀和谷形的内在关联，在“数形结合”中提升审美思维和艺术情趣，增强思维能力。

4.制定方案，协作探究（Design）

地理实践包括地理实验、野外考察和社会调查等方面，强调学科实践内容间联系的“学科化”［8］。教师在实践中担任指导者、管理者，适时提供帮助。例如，在探究河流凹凸岸和河谷的形成时，教师结合物理学的惯性等知识（S），指导学生分组协作，设计实验方案，准备实验器材，调整模拟倾斜度开展“工程实验”（E）并进行数据运算（M），在科学、工程和数学的融合中增强学生的体验感和沉浸感，深化劳动教育，提升劳动观念与劳动技能；或带领学生前往黄河沿岸进行现场实验并摄像记录，在锤炼体育品格与运动技能的同时深化美育素养，发展多元技能。

5.成果分享，反思完善（Deliver）

本环节重在展示学习小组问题解决的思维过程和成果，进而引导各小组反思自己的研究思路和探究过程，总结思维上的遗漏之处，修改探究方案，商讨出科学的问题解决策略（S），促进工程思维（E）的达成。例如，指示学习小组以“30年间黄河三角洲的变迁及成因简析”为研究课题，并以小型“新闻发布会”的形式进行交流、完善，借助多媒体技术（T）进行成果分享，培养发散思维，深化学生的学识素养和智育才能，推动STEM教育在与五育培养融合中桥接现实应用，解决现实问题。

6.总结归纳，分析评价（Debrief）

针对学生的解决方案，教师利用评价量表进行多角度、多主体、多形式的评价，在总结中反思问题解决过程，并在迭代设计中突出STEM教育的连贯性和融通性，深化技术素养（T）和工程素养（E），形成有意义的数学思维（M）和科学决策（S），并适时进行思政知识和原理的渗透，提升学生的人文素养，展现课程思政的教育向度。例如，在课堂结束前通过展讲《黄河流域保护法》《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》等重要法规文件，引导学生感悟“黄河宁，天下平”的历史使命和实现黄河流域高质量发展的时代价值，由“转识成智”走向“化知为德”，引导学生涵养正确的生态理念和道德品质，发挥德育实效。

四、成效检验：基于6D-STEM模式的五育融合培养实践分析

1.实验设计

（1）实验过程

选取山东省济南市某中学高二年级81人为研究对象，其中40人为实验组，41人为对照组，以中图版选择性必修1（2019版）《自然地理基础》第二章至第五章为学习内容，进行为期4个月的教学实验。除“陆地水体的构成”一节实验组与对照组教学方式相同外，其他章节均采用6D-STEM模式开展教学，对照班采用集体备课后的讲授式。两个班级的教学内容、教学进度和习题作业均保持一致，且实验期间未开展其他课题的教学实验、未开展研学旅行等其他形式的课程，较好排除了其他因素对实验结果的干扰。经过前期的测验分析，两组学生认知水平无显著差异（P=0.731>0.05）。

（2）检验方式

为突出质性评价的真实性和解释力，本研究采用自编试题前后测分析和李克特5级量表问卷进行检验。自编试题主要选取近4年的部分高考试题，立足于STEM知识和自然地理内容，从德智体美劳的培育角度拟制；李克特量表问卷是从德智体美劳五个维度编制，主要是对学生的认知感受进行测评。

此外，为了解学生对6D-STEM模式和德智体美劳培养的直观感受，笔者在教学实践结束后对实验组的部分学生进行了访谈。

2.实践效果分析

（1）自编试题成绩对照分析

本研究立足于STEM教育的跨学科特性，以五育融合培养为导向，经学科专家指导审核，从近4年高考地理试题中选取以教材内容与跨学科知识为背景且符合高二学生认知层级的题目编制为测试卷。由4组选择题和3组非选择题组成，共17道，其中体现“德育”的为6道，占比约35%；体现“体育”的为3道，占比约17%；体现“美育”的为3道，占比约18%；体现“劳动教育”的为5道，占比31.25%；所有题目均体现对“智育”的测试。