STEAM教育中的核心素养体现及项目教学新范式

来源 :安徽教育科研 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tgb567_2008
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  摘要:本文尝试对接中国学生发展核心素养的三大基本内涵,剖析STEAM教育中的五大核心素养体现,基于STEAM核心素养的视角,厘清STEAM教育的基本特征,提出了STEAM跨学科项目式教学新范式,以发挥STEAM教育的最大效能,促进学生核心素养的全面落实。
  关键词:核心素养  STEAM教育  项目教学
  STEAM教育起源于美国,以美国国家科学委员会提出的SMET(科学、数学、工程和技术教育集成)为开端,逐渐发展为STEM教育。2011年,弗吉尼亚理工大学Yakman提出将艺术与STEAM相融合,拓展STEM教育的内涵至人文、语言、美术等领域,STEAM教育由此成形。
  STEAM教育整合了科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineer)、艺术(Arts)、数学(Math)五大学科,是一种培养学生创造力和跨学科创造性思维的教育理念和方式。2016年,教育部颁布《教育信息化“十三五”规划》,明确指出:要加强信息技术在众创空间、跨学科学习(STEAM教育)的应用。2016年9月,北京师范大学核心素养课题研究组发布的《中国学生发展核心素养》研究报告指出,学生发展核心素养主要指“学生应具备的,能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。核心素养作为教育领域的前瞻性改革战略与发展理念,根植于“人的全面发展”教育理念,在现阶段及将来的教育理论与实践中发挥着指导和引领作用。然而,多数STEAM教育实践者并未将核心素养的目标要求有效融入到STEAM教学中,大部分未将核心素养内容纳入到教学设计,仍停留在分学科具体目标层面,很少指出学生在自主学习、文化积淀、社会责任等方面的素养要求,不利于学生全面发展。因此,STEAM教育的培养目标即STEAM核心素养的真正内涵是STEAM教育发展的关键问题,目前我国的相关研究几乎空白。因此,以STEAM核心素养为基点,探讨STEAM教育的基本特征及STEAM项目式教学的基本范式,是本研究的重点。
  一、STEAM核心素养与学生发展核心素养
  (一)STEAM教育与学生发展核心素养的内在关系
  从本质上看,核心素养是个体在面对复杂不定的情境时综合运用多学科知识、原理和方法解决实际问题所表现出来的必备品格与关键能力。STEAM教育要求利用跨学科知识解决复杂问题,具有融合性、生成性、实践性三大特征,很大程度上与核心素养的本质相契合。可以说,学生发展核心素养是教学目标的上位概念,它为STEAM跨学科教学目标的制定提供了依据,对各学科深度融合的模式起着导向作用,是STEAM教育开展的指导性理念和目标基础。选择哪些学科进行融合、如何融合,要根据要培养的核心素养来确定。同时,核心素养的理念只有在教学中才能落地生根,STEAM教育是学生发展核心素养的重要落实途径之一,通过STEAM教育的开展,可以进一步丰富和完善学生发展核心素养体系,两者是相互促进、彼此渗透的关系。如图1所示:
  (二)STEAM核心素养的内涵
  STEAM核心素养是在学生核心素养框架下学生学习STEAM课程后逐步形成的必备品格和关键能力,反映了社会主义核心价值观下STEAM课程育人的基本要求,全面展现了STEAM课程学习对学生未来发展的重要价值。本文對接学生发展核心素养的三方面表现,尝试提出了STEAM教育的五方面核心素养,即文化感知与认同、科学思维与责任、知识融合与应用、项目设计与创新、物化实践与合作。如图2所示:
  1.文化感知与认同
  学生通过STEAM课程的学习,逐渐形成对中国乃至全球文化的积淀,了解全球科研与制造业的发展趋势;能够充分感知科技文化的独特魅力,理解科技文化对社会发展的重要意义;在学习过程中逐渐对科技创新、创意制作等STEAM实践产生认同感。
  2.科学思维与责任
  学生通过STEAM课程的学习,学会尊重客观事实和科学依据,树立严谨务实的科学态度;能够用科学的思维做出理性判断和解释,具备从生活中发现问题、探究方案、解决问题的能力;保持积极健康的生活态度与习惯,追求科技文化中的真善美,主动承担科学的社会责任。
  3.知识融合与应用
  学生在STEAM实践活动中,能够主动提取和分析其中的科学、技术、工程、艺术、数学等领域相关知识,并能够将这些学科知识融合、建构,形成对生产生活及自然内在联系的认知和理解,进而在现实生活中应用这些知识解决相关问题。
  4.项目设计与创新
  学生能够从日常的生产生活、学习和实践活动中发现真实问题,通过资料收集和分析,综合应用跨学科的知识和系统思维、批判性思维以及科学思维探究、设计具有一定价值的STEAM项目、科学探究、产品方案,并具备一定的创新性。
  5.物化实践与合作
  学生借助相关材料和工具对设计的方案进行物化实践,通过小组合作对项目实施过程和结果进行充分讨论、表达和交流,具备合作探究和动手实践能力。
  二、STEAM教育的特征——基于STEAM核心素养的视角
  (一)教学目标:发展每一位学生的STEAM核心素养
  布鲁姆的教学目标分类法将教学目标分为认知领域、动作技能领域和情感领域,这种分类方法广泛应用于基础教育阶段的教学目标制定,要求学生循序渐进地对知识进行掌握、分析和应用,通过教师引导,最终达成情感态度价值观的高阶目标。STEAM教育本质上要求利用跨学科的知识解决复杂问题,重点提升学生的创新、探究、实践和问题解决能力,布鲁姆的教学目标分类法无法涵盖以上几个方面,因此STEAM教学过程中使用此类教学目标无法达成教学效果。在核心素养发展背景下,STEAM教育要面向全体学生,通过科学、技术、工程和数学等领域的学科知识与科学方法的有机融合,培养学生的探究、分析、设计、实践和创新能力,发展学生的核心素养,促进学生个人自主发展,适应快速变化的社会生活。    (二)教学内容:以解决与生活相关的真实问题及跨学科内容为主
  STEAM教学内容应是基于生活中的真实问题。STEAM教育理念强调知识来源于丰富的生产生活,通过发现生活中的真实问题,探究真实问题的解决方案,物化实践解决真实问题,进而获得真实体验。此外,STEAM教育需融合科学、技术、工程、艺术、数学等学科的内容,体现跨学科特点,但并不是这些学科课程的简单叠加,而是多学科的深度融合,是将跨学科的内容融合到一个教学范式中,把零散的知识整合为相互联系的有机整体,除了STEAM中涉及的五个学科领域,还鼓励将音乐、美术、语言、社会、人文等更多的内容融入课程中。
  (三)教学方式:以项目式合作探究学习为主
  STEAM教育的教学方式一般采用项目式学习,在完成项目中不断增强实践与创新能力。根据课程实际情况辅以任务驱动、主题活动、体验学习、模仿练习、游戏竞赛等其他方式,倡导结合学段特点创造性地开展STEAM项目式学习,项目内容能够引起学生的兴趣,项目学习活动建议分组进行。
  (四)教学评价:注重学习全流程的过程性评价
  对于项目式探究学习,STEAM教学的评价应多元开放,坚持以过程性评价为主、以终结性评价为辅,强调学生、同伴、教师等多主体参与,重视评价的改进和激励价值。根据教学需要和反馈情况,评价对象可覆盖课程、项目、教师教学、學生学习等多个方面。评价一般采取组内评、组间评、全班评、教师评等形式,评价内容需综合考虑学生学习过程中的表现,如态度、兴趣、参与度、任务完成情况等。
  (五)学习环境:因地制宜创设开放的环境
  STEAM教育提倡利用现代技术手段,结合STEAM课程内容,构建灵活、包容的学习环境。除专门的STEAM实验室外,可选择普通教室、专用教室、学科实验室、创客空间、虚拟空间、校园等作为STEAM学习环境,倡导走出校园,自然世界、科技馆、博物馆、天文台、科研院所的实验室以及其他可利用的自然和社会资源等,都可以成为泛在化的STEAM学习空间。
  三、STEAM项目教学新范式——基于STEAM核心素养的视角
  STEAM教育的课堂以项目式教学为主,教学过程充分体现学生的学习主体性,对教师也更具有挑战性。本文从核心素养培养的角度,尝试构建STEAM跨学科项目式教学的新范式,以充分发挥STEAM教学的实际效能。如图3所示:
  (一)项目开展前:确定核心素养,做好教学分析、项目设计和资源工具准备
  确定核心素养是STEAM教学开展的起点,应以学生的全面发展为根本目标,根据STEAM核心素养的五个具体维度进行细化,具体内容可以根据学生基础有所侧重。STEAM项目的教学分析主要包括教学目标分析、学生特征分析和跨学科学习内容分析三个方面。STEAM项目的教学目标涉及科学、技术、工程、艺术、数学等学科领域,还可能包含音乐、美术、语言等其他学科目标,建议通过分析学习主题,对项目涉及的各学科目标进行具体分析和描述。学生特征分析要求教师对学生的认知特点、知识水平以及其他智力和非智力因素进行充分把握,以确保项目内容适合学生的能力与知识水平。学习内容分析是项目式教学的基础,可以通过绘制知识图谱的方式,明晰要学习的跨学科知识内容、知识类型及其间的结构关系。在以上详细教学分析的基础上,确定项目内容、项目学习活动流程、学习效果评价标准等。STEAM项目的教学实施条件不同于传统学科,学生需要通过整合大量的碎片化信息,完成自主学习和意义建构,因此,提供丰富的学习资源与工具是STEAM教学中必不可少的环节。教师需要对项目实施和小组合作探究所需的实验室条件、材料设备、软硬件资源进行充分评估和准备,如3D打印机、开源电路板、激光切割机、程序设计工具、概念图工具等,以便项目顺利开展。
  (二)项目过程中:做好学习流程的有效控制、指导和节点目标设置
  STEAM教育更能体现学生为主体、教师为主导,教师引导学生在体验解决实际问题的过程中提升创新能力,在实际课堂教学中教师的主导性主要体现在三个方面:第一,做好学习流程的控制和管理。学生的STEAM学习流程一般为:确定问题——收集信息——集体讨论——提出多个解决方案——确定最终方案——设计并制作原型——测试和优化——展示和评价。教师需提前指导学生掌握以上流程,但学习过程是可以调整的,各步骤可以重复。遇到困难或挑战时,教师甚至可以指导学生回溯到之前的步骤,结合实际情况做好学习流程的控制和管理。第二,提供学习过程中的有效帮助。由于学生的知识水平和认知策略各不相同,学习路径和面临的困难也必不相同,教师需针对不同情况给予及时反馈和帮助,帮助学生解决项目学习中的问题,提升完成项目的信心,调动参与的主动性。第三,设置关键节点目标。面对丰富的资源,学生的自主学习行为易出现与目标偏离的情况,项目进度难以准确把控,为此,教师要在项目学习过程中设置几项关键的节点目标,一方面可规范学生学习、调控项目进度,另一方面通过对关键节点的完成度进行深刻反思,深化所学知识。
  (三)项目结束后:加强教学总结,促进知识建构,推动STEAM核心素养落实
  STEAM项目的知识内容涉及多个学科,学生学习的是解决现实问题的零散的具象知识,需要延伸到系统的抽象知识层面,融入原有的知识结构体系,各维度的核心素养也需要进一步落实。因此,建议项目结束后对照确定好的五大核心素养目标适时进行教学总结,教师可以自行总结并在课堂中独立完成,也可以通过小组汇报交流、教师指导的方式与学生共同完成。建议设计一套能够反映跨学科基本概念和基本原理、覆盖不同知识水平的拓展材料或强化练习,供学生自主选择,对于学有不足的学生,这样能够纠正他们对于跨学科的抽象知识的错误理解和片面认识,对于学有余力的学生,能够起到巩固拓展的作用。
  结语
  课堂教学是教师与学生进行交流的主要场所,教师教学理念、教学方式、教学内容、教学目标等方面的变革都会对学生的成长起决定性作用,是STEAM教育有效实施的最关键一环。因此,本研究对STEAM教育的基本特征及课堂教学范式的探讨还处于理论层面,其范式的可行性还需在长期的教学实践中进行验证。此外,STEAM教育作为国外引入的教育理念和教育方式,要在我国本土实现无缝对接,还需对STEAM教育的基本理念、课程实施模式、课程内容、评价机制、教师能力标准等进行进一步的本土化改革和探索,这也是后续研究的重点和方向。
  参考文献:
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