□衢州华茂外国语学校 余炎宏
STEAM教育旨在突破学科领域边界,融合了科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineer)、艺术(Arts)、数学(Mathematics)等多门学科。主张以项目式学习为知识学习的主要方式,强调科学探究和项目设计,包括发现问题、提出假设、科学求证、得出结论、分享反思等环节。它的主要创新点在于让学生亲自动手,从想法到计划到执行,最终完成特定主题相关的项目,学生在整个实践过程中学习和运用了多学科的知识。为了有效评价STEAM学习,教师应采用一套综合的评价体系,给学生不同的表现机会,通过多维评价判断学生的知识和能力水平,包括形成性评价和总结性评价。
近年来,我校在开展STEAM教育实践中积累了一些经验,被评为中国“STEAM教育2029行动计划”种子学校、浙江省STEAM教育项目培育学校。2019年暑假,学校在原有的实践基础上,开展了一场STEAM教育科技夏令营,学校的STEAM教育实践研究得到了很大提升。
一、设计课程目标,确定教学对象
笔者认为,开展STEAM教育活动,如果没有体系,没有深度,教学目标定位模糊,课程设置单一,教学策略实施简单,仅仅停留在对科学实验或教学内容的拼凑上,不是真正的STEAM教育。教师应注重核心素养的培养,课程设置符合学生的认知水平,有计划、有步骤地开展活动。为此,我们依据对学生、学科的研究,结合学校实际,决定进行一次以科技智能为主题的探索性教学实践研究活动,旨在启蒙和培养学生动手操作能力、逻辑思维能力、创新能力及团队协作能力。我们为这次活动预设了两个维度的教学目标,分别是形成物化成果和获得多元知识。为确保教学任务和教学效果能按既定教学目标达成,我们根据学生的兴趣意愿,从七年级学生中选出100人并将其分成3个营队参加活动。
二、选定课程内容,组建教研团队
课程目标是课程内容选取的方向,学生需求是课程内容选取的标准,资源成本决定了课程内容的呈现方式。为更好地实现课程目标,结合学生需求和学校资源成本,我们经过几轮讨论最终选定了此次活动的3门项目课程,分别是无人机设计与编程、3D艺术设计课程、乐高we do 2.0。
课程内容确定后,根据教学目标和课程内容,学校组建了由科学、数学、信息、美术等学科教师组成的教研团队。这些教师业务精湛,前期都参与过学校的STEAM项目教学,团队负责人是中国“STEAM教育2029行动计划”种子教师、浙江省协同创新中心STEAM教育兼职研究员、浙江省特级教师。根据教师的学科特长,团队分为3个研究小组,每个小组有3~4位成员,成员间既分工又合作,每个研究小组负责设计与开发一门课程。在碰撞讨论中各小组形成初步方案。形成共识后,每个小组再对本组的课程设计与开发进行修改完善。两周后,3门课程的设计已粗具雏形,之后整个团队再进行讨论交流,各个小组对本组的课程进行二次完善提升。经过一个月的学习交流,形成相对完善的课程设计。
在课程实施过程中,我们要求每个研究小组在当天课程活动结束后,召开碰头会,回顾当天课程,反思教学中的亮点与不足,及时整合完善课程内容和教学策略。
三、制定教学策略,安排教学时间
STEAM教育不同于传统的知识教学,它是一种综合性的项目化教育,以提升学生的STEAM核心素养为目标。因此,不能把STEAM教育单纯地理解为一门课程,它应该有与STEAM课程相配套的教学目标、教学策略和评价体系。只有统筹教学目标、课程内容、教学策略和评价体系四个方面,才能完整把握STEAM教育的内涵与要求,科学合理地实施STEAM教育。
以无人机设计与编程项目为例:第一阶段是理论建模过程。先进行4课时左右的理论知识教学,包括物体运动、物体平衡、流体力学、程序设计、自动控制及相关的程序设计等方面的知识。然后开展2课时的小型实践活动,包括纸飞机的制作、飞行试验等。经过这部分内容的学习和操作实践,学生对飞机的飞行原理、影响飞行的因素有了一个较为全面的认识。第二阶段是设计建模过程。用8课时左右让学生进行无人机的组装、程序设计、实验飞行等,每个小组完成基本程序设计后,还可以加入个性化的程序设计。第三阶段是实践创新过程。用6课时进行项目展示,其中4课时用于项目准备,2课时用于项目汇报展示。在4课时的项目准备过程中,每个小组充分发挥集体的智慧进行程序优化完善,并进行个性化的创新设计。
在整个项目的实施过程中,一般采用3种教学策略。一是问题解决策略,教师讲授理论知识后,小组成员共同讨论,解决具体实施过程中遇到的困难和疑惑,以此完善学生知识结构、丰富知识内涵、拓展知识外延。二是支持策略,这是辅助、支持问题解决或项目实施的策略。教师对学生个性化的设计予以充分的肯定和大力的支持,鼓励学生积极创新。三是管理策略,教师对学生的工作进展、资源分配等予以指导和帮助,做合格的全勤保障者。
四、多方携手,多元多维评价
课程汇报展示会上,学生向专家、家长、媒体等展示他们的无人机飞行表演、乐高we do 2.0表演、3D艺术作品。无人机展示的评价分为两块内容:一是竞速比赛,教师预设障碍和设置一些标记,以学生完成这些采分点和完成时间为考核依据;二是风格化表演,各小组学生设计程序完成一些高难度的飞行动作,根据这些个性化设计和动作难度评分。乐高we do 2.0的评价,教师预先准备好实验盒、平板等器材,预先设置几个考核动作,每个小组完成组装和设计程序,以学生完成动作和时间为考核依据。同时,根据每个小组的个性化创新设计酌情加分。3D艺术作品的评价,考虑到作品打印时间较长,不能现场操作展示,由小组代表以产品发布会的形式介绍作品的设计创意,再由教师、学生等组成专家组对作品考核打分。课程评价有学生的自我成长评价、教师的过程评价、多学科专家教师的总结性评价,大大激发了学生的创新潜能。