打造STEAM“學(xué)研創(chuàng)展思”活動(dòng)閉環(huán)

在國(guó)家“雙減”政策的指引下，科技教育承擔(dān)的任務(wù)和使命更加突出。為了讓學(xué)生在成體系的培養(yǎng)中習(xí)得科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)，越來越多教師引入了STEAM教育理念，希望在跨學(xué)科和項(xiàng)目制的影響下，科技教育能夠更加有效。但是STEAM項(xiàng)目的開展周期往往比較長(zhǎng)，教師們?cè)谠O(shè)計(jì)STEAM活動(dòng)的時(shí)候很容易陷入重知識(shí)輕實(shí)踐、強(qiáng)學(xué)科弱融合、有目標(biāo)缺評(píng)價(jià)、重形式疏內(nèi)涵等顧此失彼的誤區(qū)。歸根結(jié)底，是因?yàn)闆]有形成STEAM活動(dòng)的全局觀。通過STEAM教育實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，只要打通了STEAM教育從學(xué)習(xí)、研究、創(chuàng)造、展示到反思的閉環(huán)，整個(gè)STEAM教育就會(huì)煥發(fā)出勃勃生機(jī)，學(xué)生也將會(huì)在完整的STEAM活動(dòng)中提高科學(xué)素養(yǎng)。

設(shè)計(jì)一座應(yīng)對(duì)氣候變化的未來城市，是一個(gè)非常有趣也頗具挑戰(zhàn)的STEAM項(xiàng)目。學(xué)生需要分析氣候變化給城市帶來的影響，設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性和未來性的氣候變化適應(yīng)方案與緩解策略，以確保未來城市居民的健康和安全。從打造STEAM活動(dòng)閉環(huán)的角度來設(shè)計(jì)課程，學(xué)生才會(huì)在活動(dòng)中有更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，生成高階知識(shí)和技能，并獲得新的經(jīng)驗(yàn)。以下筆者以北京市海淀區(qū)稻香湖學(xué)校開展STEAM活動(dòng)的案例進(jìn)行說明。

    學(xué)習(xí)

    搭建STEAM活動(dòng)的知識(shí)體系

不同于傳統(tǒng)課堂，STEAM的學(xué)習(xí)體系并不是由教師單方面設(shè)定的，而是由師生共同生成的。因此，教師在設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，就應(yīng)該充分考慮到STEAM活動(dòng)的跨學(xué)科特性，跳出自身所教學(xué)科的知識(shí)和認(rèn)知局限，吸納更多學(xué)科領(lǐng)域的教師加入活動(dòng)中，并熱情擁抱學(xué)生的各種新奇想法。因此，打造一個(gè)聯(lián)系師師、生生、師生、家校，甚至是學(xué)校與專家的學(xué)習(xí)共同體，將會(huì)使STEAM學(xué)習(xí)的效率最大化。

在設(shè)計(jì)未來城市學(xué)習(xí)活動(dòng)的時(shí)候，我們首先結(jié)合STEAM的跨學(xué)科特性，聯(lián)系了科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)等專業(yè)的教師，共同設(shè)計(jì)出從學(xué)習(xí)引導(dǎo)者角度出發(fā)的學(xué)習(xí)清單。

同時(shí)，我們也借助家長(zhǎng)資源，與校外的建筑設(shè)計(jì)專家建立了聯(lián)系，并在電子化學(xué)習(xí)平臺(tái)中將專家們推薦的建筑知識(shí)整理到一起，并隨時(shí)更新，以保證項(xiàng)目推進(jìn)的過程中學(xué)生能夠隨時(shí)學(xué)到建筑的相關(guān)知識(shí)。

當(dāng)然，這些知識(shí)并不是在項(xiàng)目一開始就一股腦兒地灌輸給學(xué)生，而是整合在未來城市設(shè)計(jì)與制作的全過程中。為了讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，我們有意識(shí)地保留了學(xué)生生成知識(shí)的環(huán)節(jié)，開辟了在線論壇，讓學(xué)生在推進(jìn)項(xiàng)目的過程中，發(fā)現(xiàn)興趣點(diǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。比如，我們?cè)谖磥沓鞘羞x址的時(shí)候，有個(gè)學(xué)生展示了一張100年前喜馬拉雅山脈某個(gè)山谷的黑白照片。100年后的今天，當(dāng)人類再次來到同一地點(diǎn)，卻驚奇地發(fā)現(xiàn)，以前的山谷變成了湖泊。原來，這100年間，地球的氣溫不斷上升，使喜馬拉雅山脈的冰川融化，形成了新的水源。在這個(gè)事件的啟示下，學(xué)生們大膽創(chuàng)新，迅速聯(lián)想到新疆的天山冰川會(huì)不會(huì)也在若干年后融化呢？如果冰川融化，以前的一些沙漠也將會(huì)變成綠洲了。在這個(gè)新奇的想法產(chǎn)生后，學(xué)生們想到了那座歷史上璀璨而神秘的城市——樓蘭古城。但是對(duì)于樓蘭古城的知識(shí)，學(xué)生和教師都知之甚少。因此，學(xué)生們一邊探索，一邊對(duì)樓蘭的歷史、文化等人文知識(shí)進(jìn)行了拓展。

    研究

    打下STEAM活動(dòng)的理論基礎(chǔ)

作為STEAM的另一項(xiàng)重要活動(dòng)，研究的意義非常重大。我們研究什么，怎么研究，預(yù)計(jì)會(huì)取得什么效果，都應(yīng)在活動(dòng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行深入思考。著名教育家杜威提出了探究教學(xué)的五步法，我們把它和STEAM教育實(shí)踐相結(jié)合，逐漸形成了研究的四個(gè)主要步驟：設(shè)立目標(biāo)、提出問題、調(diào)研資料、形成報(bào)告。

設(shè)立目標(biāo)：師生之間圍繞共同的主題，經(jīng)過討論，達(dá)成一致的目標(biāo)。比如，我們通過分析項(xiàng)目?jī)?nèi)容，結(jié)合對(duì)氣候、未來城市的理解，制定了4個(gè)目標(biāo)：1.我們的城市需要應(yīng)對(duì)各種極端氣候，比如非常熱或者非常冷；2.找到各城市適應(yīng)氣候變化或極端天氣的具體舉措；3.在有限的時(shí)間內(nèi)以最好的方式展現(xiàn)項(xiàng)目；4.讓我們的設(shè)計(jì)具有更多中國(guó)元素。

提出問題：在明確目標(biāo)后，組織學(xué)生提出具體問題，方便進(jìn)一步研究。學(xué)生提出的問題可能是天馬行空的，也有可能是非常聚焦的。作為學(xué)習(xí)活動(dòng)的引導(dǎo)者，教師應(yīng)該幫助學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行梳理歸類，并逐漸將問題和研究?jī)?nèi)容結(jié)合起來。我們利用在線學(xué)習(xí)平臺(tái)搜集整理學(xué)生提出的各種問題，比如：什么是氣候變化？全球變暖是怎么回事？氣候變化會(huì)給城市帶來哪些問題？有哪些城市治理氣候問題的案例？我們生活的城市面臨哪些氣候變化帶來的影響？哪些基礎(chǔ)設(shè)施容易受到氣候變化的影響？城市中哪些人群容易受到氣候變化的影響？除了氣候變化，城市還面臨哪些發(fā)展的問題？未來的主要能源會(huì)是什么形式？樓蘭在哪里？如何將樓蘭打造得有特色？……這些問題都不是教師預(yù)設(shè)的，而是在活動(dòng)的進(jìn)行中不斷生成的。

調(diào)研資料：調(diào)研資料有助于更高效地解決問題，而引用權(quán)威的資料將會(huì)使研究更具有說服力。我們引導(dǎo)學(xué)生利用百度學(xué)術(shù)、萬方數(shù)據(jù)庫(kù)等工具，對(duì)需要研究的主題、問題和內(nèi)容進(jìn)行檢索，把有關(guān)的文獻(xiàn)資料下載下來，提取對(duì)研究有價(jià)值的內(nèi)容，形成自己的資料庫(kù)。站在巨人的肩上，研究才能有意義，也才能生成屬于自己的創(chuàng)新。學(xué)生們通過檢索資料，找到了一些著名的氣候變化應(yīng)對(duì)案例，如哥本哈根的宜居城市、倫敦的綠色城市、鹿特丹的氣候防護(hù)之城、紐約的韌性城市、新加坡的可持續(xù)發(fā)展城市……同時(shí)，學(xué)生們?cè)跈z索各城市的應(yīng)對(duì)措施時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了故宮強(qiáng)大的排水系統(tǒng)——千龍吐水。借鑒古人的智慧，學(xué)生們將這一理念引入到未來城市的排水管道設(shè)計(jì)中，讓設(shè)計(jì)的城市面對(duì)特大暴雨時(shí)既具有海綿城市的韌性又帶有強(qiáng)烈的中國(guó)元素。

形成報(bào)告：報(bào)告是研究的重要表現(xiàn)形式，也是檢驗(yàn)研究質(zhì)量的載體。報(bào)告可以是論文，也可以是圖文并茂的文稿，還可以是生動(dòng)形象的視頻?？紤]到本次研究的專業(yè)性，我們讓學(xué)生通過合作的方式撰寫研究論文，具體闡述如何規(guī)劃和設(shè)計(jì)這座應(yīng)對(duì)氣候變化的未來樓蘭新城。在充分研究和達(dá)成共識(shí)以后，學(xué)生們已經(jīng)打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，也為下一步的行動(dòng)指明了方向。

    創(chuàng)造

    鍛煉STEAM活動(dòng)的行動(dòng)能力

創(chuàng)造，需要學(xué)生運(yùn)用工程管理的理念，結(jié)合目標(biāo)呈現(xiàn)的樣態(tài)將想法付諸實(shí)踐，從而形成承載研究想法的作品。創(chuàng)造也是由理論走向?qū)嵺`的重要途徑。如何科學(xué)地引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造，非常考驗(yàn)教師的活動(dòng)設(shè)計(jì)水平。我們通常的做法是以項(xiàng)目目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，要求學(xué)生制作出模型、海報(bào)或展板等實(shí)物。在創(chuàng)造的過程中，以項(xiàng)目報(bào)告為管理工具，推進(jìn)項(xiàng)目有序進(jìn)行。在推進(jìn)未來城市設(shè)計(jì)的過程中，我們采用了制作城市模型的形式，這樣可以全方位鍛煉學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)方面的素養(yǎng)。

制作一座城市的模型，要求學(xué)生掌握各種工具、材料和模型制作技術(shù)。除了在學(xué)習(xí)過程中教師為學(xué)生提供各種工具支架以外，學(xué)生在實(shí)際創(chuàng)造的過程中還會(huì)有各種具體的問題需要分析和解決，比如學(xué)生想建造復(fù)雜的地形，想要制作科技感十足的穿梭之門，想要設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)裝置，等等。這些具體的問題是需要大家共同學(xué)習(xí)、摸索和探究的，不存在已有的方案供大家借鑒。因此，教師應(yīng)該特別重視創(chuàng)造的過程，并要求學(xué)生對(duì)作品的創(chuàng)新性、美觀性、科學(xué)性和技術(shù)性等進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。只有經(jīng)歷嚴(yán)格的創(chuàng)造過程，學(xué)生才會(huì)有真正意義的項(xiàng)目體驗(yàn)和收獲。

    展示

    檢驗(yàn)STEAM活動(dòng)的實(shí)踐水平

展示是STEAM活動(dòng)的重要分享與評(píng)價(jià)形式。學(xué)生將項(xiàng)目作品、相關(guān)背景資料、項(xiàng)目推進(jìn)過程、想法、方案等內(nèi)容以戲劇、答辯或演示等形式呈現(xiàn)出來。展示活動(dòng)需要預(yù)留足夠的時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行充分的準(zhǔn)備。

我們主要采用了戲劇的形式，學(xué)生自己撰寫腳本，演繹了100年后一位教授到樓蘭新城開設(shè)分校，與導(dǎo)游和服務(wù)員產(chǎn)生各種互動(dòng)，并最終認(rèn)識(shí)到城市的未來感和科學(xué)設(shè)計(jì)的故事。整個(gè)戲劇表演接近7分鐘，學(xué)生不僅提煉了未來城市的設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，還把項(xiàng)目中的想法和思路完整地表現(xiàn)了出來，這對(duì)于鍛煉提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)、教師掌握學(xué)生在活動(dòng)中的具體收獲等有著至關(guān)重要的作用。

    反思

    升華STEAM活動(dòng)的知識(shí)內(nèi)涵

展示并非STEAM活動(dòng)的終點(diǎn)，要讓活動(dòng)形成完美的閉環(huán)，還應(yīng)該有反思的環(huán)節(jié)。反思不僅需要學(xué)生對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)盤總結(jié)，還需要教師對(duì)整個(gè)活動(dòng)的開展進(jìn)行認(rèn)真的反省，從而讓知識(shí)得到升華，讓學(xué)生學(xué)有所思、行有所悟。一般，我們會(huì)在展示環(huán)節(jié)后趁熱打鐵，讓學(xué)生形成書面的反思，有助于提升知識(shí)的內(nèi)涵。

總之，STEAM活動(dòng)是由教師精心設(shè)計(jì)以及學(xué)生共同參與生成的，既要有完整的設(shè)計(jì)流程，讓活動(dòng)能夠順利開展，又要有學(xué)生自主的生成，讓項(xiàng)目更具創(chuàng)意。當(dāng)教師們站在STEAM活動(dòng)完整閉環(huán)的視野下設(shè)計(jì)活動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)也將會(huì)變得更加自主、高效，最重要的是，真正的學(xué)習(xí)才會(huì)發(fā)生。

（作者單位系北京市海淀區(qū)稻香湖學(xué)校）

《中國(guó)教育報(bào)》2023年09月08日第6版