打造STEAM“學(xué)研創(chuàng)展思”活動閉環(huán)

在國家“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)科和項目制的影響下，科技教育能夠更加有效。但是STEAM項目的開展周期往往比較長，教師們在設(shè)計STEAM活動的時候很容易陷入重知識輕實踐、強(qiáng)學(xué)科弱融合、有目標(biāo)缺評價、重形式疏內(nèi)涵等顧此失彼的誤區(qū)。歸根結(jié)底，是因為沒有形成STEAM活動的全局觀。通過STEAM教育實踐，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STEAM教育就會煥發(fā)出勃勃生機(jī)，學(xué)生也將會在完整的STEAM活動中提高科學(xué)素養(yǎng)。

設(shè)計一座應(yīng)對氣候變化的未來城市，是一個非常有趣也頗具挑戰(zhàn)的STEAM項目。學(xué)生需要分析氣候變化給城市帶來的影響，設(shè)計具有創(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活動閉環(huán)的角度來設(shè)計課程，學(xué)生才會在活動中有更好的學(xué)習(xí)體驗，生成高階知識和技能，并獲得新的經(jīng)驗。以下筆者以北京市海淀區(qū)稻香湖學(xué)校開展STEAM活動的案例進(jìn)行說明。

    學(xué)習(xí)

    搭建STEAM活動的知識體系

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)計活動時，就應(yīng)該充分考慮到STEAM活動的跨學(xué)科特性，跳出自身所教學(xué)科的知識和認(rèn)知局限，吸納更多學(xué)科領(lǐng)域的教師加入活動中，并熱情擁抱學(xué)生的各種新奇想法。因此，打造一個聯(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，將會使STEAM學(xué)習(xí)的效率最大化。

在設(shè)計未來城市學(xué)習(xí)活動的時候，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)計出從學(xué)習(xí)引導(dǎo)者角度出發(fā)的學(xué)習(xí)清單。

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

當(dāng)然，這些知識并不是在項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，我們有意識地保留了學(xué)生生成知識的環(huán)節(jié)，開辟了在線論壇，讓學(xué)生在推進(jìn)項目的過程中，發(fā)現(xiàn)興趣點，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。比如，我們在未來城市選址的時候，有個學(xué)生展示了一張100年前喜馬拉雅山脈某個山谷的黑白照片。100年后的今天，當(dāng)人類再次來到同一地點，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不會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變成綠洲了。在這個新奇的想法產(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。但是對于樓蘭古城的知識，學(xué)生和教師都知之甚少。因此，學(xué)生們一邊探索，一邊對樓蘭的歷史、文化等人文知識進(jìn)行了拓展。

    研究

    打下STEAM活動的理論基礎(chǔ)

作為STEAM的另一項重要活動，研究的意義非常重大。我們研究什么，怎么研究，預(yù)計會取得什么效果，都應(yīng)在活動設(shè)計中進(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教育實踐相結(jié)合，逐漸形成了研究的四個主要步驟：設(shè)立目標(biāo)、提出問題、調(diào)研資料、形成報告。

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，我們通過分析項目內(nèi)容，結(jié)合對氣候、未來城市的理解，制定了4個目標(biāo)：1.我們的城市需要應(yīng)對各種極端氣候，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.在有限的時間內(nèi)以最好的方式展現(xiàn)項目；4.讓我們的設(shè)計具有更多中國元素。

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)活動的引導(dǎo)者，教師應(yīng)該幫助學(xué)生對問題進(jìn)行梳理歸類，并逐漸將問題和研究內(nèi)容結(jié)合起來。我們利用在線學(xué)習(xí)平臺搜集整理學(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)庫等工具，對需要研究的主題、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，提取對研究有價值的內(nèi)容，形成自己的資料庫。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，學(xué)生們在檢索各城市的應(yīng)對措施時，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)計中，讓設(shè)計的城市面對特大暴雨時既具有海綿城市的韌性又帶有強(qiáng)烈的中國元素。

形成報告：報告是研究的重要表現(xiàn)形式，也是檢驗研究質(zhì)量的載體。報告可以是論文，也可以是圖文并茂的文稿，還可以是生動形象的視頻?？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)計這座應(yīng)對氣候變化的未來樓蘭新城。在充分研究和達(dá)成共識以后，學(xué)生們已經(jīng)打下了堅實的理論基礎(chǔ)，也為下一步的行動指明了方向。

    創(chuàng)造

    鍛煉STEAM活動的行動能力

創(chuàng)造，需要學(xué)生運用工程管理的理念，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?？简灲處煹幕顒釉O(shè)計水平。我們通常的做法是以項目目標(biāo)為驅(qū)動，要求學(xué)生制作出模型、海報或展板等實物。在創(chuàng)造的過程中，以項目報告為管理工具，推進(jìn)項目有序進(jìn)行。在推進(jìn)未來城市設(shè)計的過程中，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)生在實際創(chuàng)造的過程中還會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)生才會有真正意義的項目體驗和收獲。

    展示

    檢驗STEAM活動的實踐水平

展示是STEAM活動的重要分享與評價形式。學(xué)生將項目作品、相關(guān)背景資料、項目推進(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。展示活動需要預(yù)留足夠的時間，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，并最終認(rèn)識到城市的未來感和科學(xué)設(shè)計的故事。整個戲劇表演接近7分鐘，學(xué)生不僅提煉了未來城市的設(shè)計亮點，還把項目中的想法和思路完整地表現(xiàn)了出來，這對于鍛煉提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)、教師掌握學(xué)生在活動中的具體收獲等有著至關(guān)重要的作用。

    反思

    升華STEAM活動的知識內(nèi)涵

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

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

（作者單位系北京市海淀區(qū)稻香湖學(xué)校）

《中國教育報》2023年09月08日第6版