基于“4C”理论的小学 STEAM 活动设计

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  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。   4.2学情分析
  本次教学对象是贵阳市第一实验小学五年级的学生。之前基本上没有学过建筑、力学、桥梁设计等方面儿的知识,但是积木搭建和乐高的学习基础让他们对于桥梁的搭建设计有一定认识,本课设计主要以港珠澳大桥落成为契机,结合中国乃至世界著名的大桥和贵州具有地域性特征的桥知识。港珠澳大桥落成举世瞩目,学生们知道有这么一座大桥但是并不清楚其中涉及的知识原理以及设计性工程。因此,结合“小小结构师”的课时目标和港珠澳大桥落成的热度下,以“神奇的桥”的設计与制作为核心任务,契合学生学习兴趣和好奇心。
  4.3实施过程
  基于教学目标开展教学案例实施,课程实施脉络如下:
  Step1:创设真实情境,确立主题任务
  教师提问:日常生活中,你见过或听过哪些桥梁?他们都有什么作用呢?教师提问:哪些材料可以建造桥梁呢?
  在实际案例中哪些事项需要注意,而哪些高性能的材料可以应用于桥隧建设,举例并说明。接着,播放一段抖音视频,呈现古代榫卯结构架桥过程,无须钢筋水泥,也不需要一颗铁钉,形成表象,并以温州廊桥为例,演绎原理,启发思维,并传递文化瑰宝需要一代代人去传承发展的文化精神。这样通过情境设置和关键性信息导入,学生明确了主题任务。在课程探究中,减少教师掌控欲,给学生更多自由发展空间。
  Step2:明确核心问题,提出设计需求
  利用给定材料设计一架桥梁,架设在贵州偏远山区中(给出偏远山区的地貌及地形特征/图片),方便留守儿童和孤寡老人出行。在实践过程中探究以下活动:
  任务要求:
  起码能承受8本本课书籍及学生手册的重量;
  防震及维稳,在猛烈晃动之后也不散架;
  模型桥长为25厘米及以上。
  模型桥高为15厘米及以上。
  活动1:探究不同形状的桥的稳固性
  活动2:试分析古代桥和现代桥承重区别
  活动3:桥梁横间距与承重有何关系
  选取合适的形状和适宜的架构方式设计桥梁,再基于经验和资料修改优化。此过程中鼓励学生持续创作迭代,小组协作,汇聚智慧,制造出承重效果好、造型美、实效强的桥。植入工匠精神。
  Step3:开展头脑风暴,设计绘制图纸
  学生都有潜在的创新能力,所以在前期持续提供创作题材与环境支持,以此刺激学生设计模型图稿。组长组织成员头脑风暴,提炼设计想法,释放每一个孩子的创造力,完成创作设计,并以图稿的形式呈现设计的过程。
  Step4:研究实践,制作模型
  完成设计方案后和材料准备后,学生开始分工各司其职,保证全员参与,将主题任务变成实实在在的成品。在热烈的氛围中,小组个人创造力往往能够激发同组其他成员的创造力。支持学生动手去玩,激发好奇心,积极思考提问,培养主动调查、分享的习惯,用学到的知识去激发自身的想象力,享受这个学习体验过程的每一分每一秒,学会深度学习[10];学会合作、学会逻辑思考、学会实践创新、提升审美等融合发展,同时在制作过程中提高工程技术素养。
  Step5:测试记录,优化改进
  进行桥梁承重能力和稳定性的测试并进行数据记录,组员间交流现象,发现新问题,进行新问题研究,找切入点,进行模拟建设,再测试优化,以此循环,达到最佳效果。以此提升学生分析问题-找到问题-解决问题的能力和交流合作能力。
  Step6:分享交流,多元化评价
  设计分享:介绍创意设计,比如桥名、灵感来源、设计亮点等;
  模型展示:引导小组依次展示自家实际搭成的搭建桥梁,分析自己组桥梁的优势劣势、结构亮点、实践过程中以及应用性能;
  组间评价:组间相互评价或提意见或提疑问,小组相应给予反馈。后面,小组以此作为参考反思自己成品,并作进一步优化改进。
  过程性评价:根据各组在实践中的积极性、作品创新性、小组合作协调能力等进行评价。
  总结性评价:模型科学性、观瞻性、实用性等进行评价,从对成果迁移应用合理性、实效性、表达流畅易懂等方面进行评价。
  以上评价方式主要包括教师的评价(总结性评价)、小组自评(过程性评价)、组间互评。评价有利于学生了解自己学习程度,并在脑海中对自己的知识体系补充完善,为此设计一系列评价指标。教师评价后进行总结,促使学生零散知识系统化。
  Step7:再次优化,制作成品
  借鉴其他组分享经验,反思自己是否存在这样的问题并改进。在探索中实践创新,从科学、技术、工程、艺术等角度改善形成作品。最后测试验收成果。在不断地反思完善中,不仅巩固所学的知识,还无形中强化了批判性思维。最终小组根据图表格互评分,根据相应的评价指标选取最佳的建桥模型,充分发挥评价的奖励机制。
  Step8:能力提升,开拓视野
  成果迁移应用:撰写相应的介绍短文,开展“神奇的桥”的讲演,可以是国内外著名桥梁,建桥历史、相关故事、设计亮点等等,在梳理和收集资料整理资料的过程中,夯实文化基础,发展人文底蕴,鼓励自主在创新实现学生融合发展,形成一个系统的知识体系。
  课后兴趣阅读推荐:《贵州的桥》《世界名桥》《桥的秘密》等书籍。
  5 结论与讨论
  现实课堂教学中,合理策略的综合应用才使得教学具有有效性,而非生搬硬套一种方法策略强性执行。在准备阶段,不少学生都在出谋划策提出建设性意见,对于课堂内容都很有想要主宰的想法;在实施阶段,教师提供学习支架,学生能比较好地分工合作,相互帮助共同进步,遇到难解决的问题先组内讨论,再选择咨询老师,能够较好地独立探索;在头脑风暴时,能够畅所欲言并且互相尊重,相互启发;在交流讨论时,各组思想迸发创意,尝试将设想变为现实,充分与同学交流,展示各小组作品。在引导并组织学生进行了探究性学习过程中,存在部分同学开始非常积极,后续走低的情形,究其原因在于自己的意见得不到合作团队的接纳,需要老师和该团队队长共同激励其参与进来。   另外案例中应用“凝合型学习”策略,在后面单元活动中如“房子的心情”“超椅大赛”“小小建筑家”、“魔法衣架”等都实际应用并取得了较好的效果,有意识去刺激学生联结反应,遇见生活中的种种问题与需求,下意识思考如何解决问题,满足需求,有哪些方法可以解决,选取最佳途徑,最后养成设计根本目的是解决问题,满足一定需求。有一个“发现问题/提出需求—思考解决方案—探索实践—建立模型—模型检验—成果展示—复盘”的思考并解决问题的思维过程,此期间教师提供支架逐渐撤离,有利于学生自主学习和合作更加主动,形成良好的自主习惯。
  总体而言,STEAM教育将学科知识强相关,有利于培养学生发现问题、设计和解决实际问题的能力。要提高STEAM教育教学针对性、有效性,离不开合适的教学策略实证,以及大量的一线探索实践研究应用。同时也需要将 STEAM 这个理念不断本土化以适合当地小学生学习。而且STEAM 教育课程在贵州基本都不完善,各个地区也都在积极地摸索研究中,在后续的研究里,希望能够结合到贵州省地域特征和发展理念进一步去深度开展 STEAM 教学,融合少数民族特色、社会发展特点、新兴技术的应用等,旨在学生设计思维的养成、民族精神的传承、创新意识的培育和探索实践能力的激发。
  参考文献:
  [1] 《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)》[EB/OL]http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201509/t20150907_206045.html
  [2] 《 2018 年 教 育 信 息 化 和 网 络 安 全 工 作 要 点 》 [EB/OL]http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201803/t20180313_329823.html
  [3]傅骞,王辞晓.当创客遇上STEAM教育[J].现代教育技术,2014,24(10):37-42.
  [4] 吴永和,常馨予,王佳雯,郭守超.“学习—研究—生涯发展”导向下的初中STEAM教育课程设计研究[J/OL].中国电化教育,2019(02):51-56 125[2019-03-04].
  [5] 余胜泉,袁胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究,2015(4):13-22.
  [6] 赵慧勤,王兆雪,张天云.面向智能时代“4C 能力”培养的创客课程设计与开发——基于STEAM理念的实施路径[J].远程教育杂志,2019,37(1):104-112.
  [7] 周东岱,樊雅琴,于颖,于伟,杨君辉.基于STEAM教育理念的小学课程体系重构研究[J].电化教育研究,2017,38(8):105-110 128.
  [8] 胡卫平,首新,陈勇刚.中小学 STEAM 教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报(教育科学版),2017,35(4):31-39 134.
  [9] 杜威.民主主义与教育[M].北京:人民教育出版社,1990.
  [10] 826 全美编.林悦译.基于课程标准的STEAM教学设计[M].中国青年出版社,2018.3.
  【通联编辑:王力】
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