付成玉 何丽

摘要：智能时代的教育已然由知识传递转向对多元化能力的培养。STEAM跨学科教育实现学科知识深度融合的同时，强化了学生思维能力的培养。利用开放的创客空间，以“4C”（Critical Thinking，Communication，Collaboration，Creativity）即批判性思维、沟通能力、协作能力、创新创造能力）理论为指导，构建STEAM课堂学习策略模型。以"小小结构师之神奇的桥"为案例开展教学实践，问题为导向，项目为载体，充分结合生活日常事例与学生已有经验，激发学生与生俱来的好奇心和想象力，设计解决方案，动手操作实践，并认识到设计的目的是解决现实生活中的问题，培养学生设计思维，学会创造性地解决生活中的问题。

关键词：STEAM;4C理论;设计思维

1 引言

人才是技术变革的刚需，也是未来一代人能力培养的着力点，STEAM教育理念正契合这样的教育发展规划。早在2015年《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（ 征求意见稿）》中就指出：要有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式。[1]《2018年教育信息化和网络安全工作要点》[2]再次提出“开展利用现代信息技术构建新型教学组织模式的研究，探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等教育教学新模式中的应用，逐步形成创新课程体系。”由此可见未来教育实施创新行动计划，利用STEAM 教育应对中国传统教育教学模式的弊端和对于人才的培养，有着重大意义与深远的影响。研究以小学五年级研究性学习课程《小小结构师之神奇的桥》为例，帮助学习者建立与真实问题情境之间的联系，在实践中掌握STEAM知识的同时，解决开放、模糊、复杂的问题以及设计思维培养。进行STEAM 教育教学设计及实践，探讨STEAM设计思维的养成的实施策略模型。

2 STEAM教育概念与内涵

STEAM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts） 和数学（Mathematics）各科首字母大写[3]。源于美国提出的 STEM 教育倡议，涵盖了 K-12及各高等教育[4]。STEAM教育意在跨学科融合创新，强调通过项目驱动学生探究和创新实践的学习过程，以“问题-分析-解决”的思想为导向，培育创新型复合人才的载体。

从课程组织形式讲，STEAM教学通常以一个项目或者问题为出发点的形式开展教学，学生团队合作开展实践活动，在探索项目实施或者解决问题的过程中，运用所涉及的概念知识和操作技能厘清问题解决方案，进而实施验证或设计创造或调查分析得出结论，最后展示成品，再复盘完善设计方案。在这样一个涵盖调查、分析、设计、实践操作等的活动中有意识达到教学目的。余胜泉教授总结了 STEAM 教育的特点：跨学科、趣味性、体验性、情景性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等[5]。同时，STEAM教育理念相当契合我国综合素质教育的核心诉求，意在培养学生设计未来的能力，夯实知识、提升关键能力素养，从而实现创新设计型人才的培养。

3 STEAM课堂学习策略构建

3.1 指导思想

“4C”理论。21世纪学习框架顶层是“4C”（Critical Thinking，Communication，Collaboration，Creativity）即批判性思维、沟通能力、协作能力、创新创造能力，4C理论与STEAM的内涵不谋而合[6]。建构主义以学习者为中心的学习方式以及用探索法、发现法等去建构知识的模式与STEAM教育教学实践过程要点契合。《义务教育小学科学课程标准》明确释出STEAM旨在有机融合多学科来培养学生的创新意识和能力培养。由此可见我国基础教育关注和重视跨学科学习，并着眼于这一方向的课程体系完善和建设[7]。

“做中学”思想。STEAM本身的理念就是了解社会发展和技术进步，像科学家那样思考探究，像工程师那样实践创新。关注能力和跨学科教育，注重问题解决和能力创新培养，构建体现 STEAM 能力的科学学科核心素养[8]。“做中学”即从生活经验中积累知识、从实际活动中进行学习。学生亲身体验，在不断地观察、实验、探究、创作中解决真实问题[9]。STEAM教学也正是让学生在现实生活中发现问题，在实操中完成知识的学习和技能的掌握，从而达成最终的教育目标。

3.2 策略构建

对案例课程反复研磨，综合STEAM常用的两种教学策略：项目式学习和以学科探究为导向的“5E学习环” （5E即引入（engage）、探究（explore）、解释（explain）、精致（elaborate）和评价（evaluate）。形成“发现问题—提出需求—思考解决方案——探索實践——建立模型——模型检验——成果分享——复盘”为逻辑的“凝合型学习”策略，如图1。

通过社会热点事件——港珠澳大桥这个具有现实意义的问题激励导入情境，并结合贵州偏远地区和人们需求，对问题作合理的、正当的界定，分析限定的条件，在有了充分的储备知识和已有经验下，头脑风暴，提出更多的可行性的解决方案，突出学生活跃思维解决问题的过程，并对问题界定方案做有效性的判断，再依据判断条件研究是否具有更佳的实施方案;在此过程中，通过认识桥的模型的结构、分析解决路径、研究设计的知识建构模型，通过检验模型来判断是否能够解决问题，如若不能，则回顾问题界定，再次重复上述步骤，直至检验成功;最后展示成果，并自行组织语言对成果进行解释说明，回归到现实意义中，厘清解决问题过程中使用的方法方式、找到的规律知识，进而提升学习者实践和问题处理的能力。

4 “小小结构师之神奇的桥”活动设计与实施

4.1教材分析

本次教学设计用书是中小学核心素养课程STEAM系列——设计思维养成eDDe的设计梦工场。章节选自单元一活动二小小结构师一节，本节是在“协作挪物”学习之后，学生在有了基础团队协作能力之后再次合作学习结构桥梁建造，本节设计与教育理念融合，通过了解生活中耳熟能详的著名大桥，探究其稳定结构的相关特性，根据情境任务和工程制图准则绘制设计模型并制作优化桥梁制作。本课设计的核心功能是试着从生活日常事例和建筑中发现结构对功能的影响，让学生学会通过观察发现新的需求或者问题，启发学生思考如何满足这些需求，提出设计需求，找到解决问题的办法，并认识到设计的目的是解决现实生活中的问题，同时学会多角度思考问题， 培养他们的设计思维，并学会创造性地解决现实生活中的问题。