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，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)生在推進項目的過程中，發(fā)現(xiàn)興趣點，并引導(dǎo)學(xué)生進行自學(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)容進行檢索，把有關(guān)的文獻資料下載下來，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。考慮到本次研究的專業(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，推進項目有序進行。在推進未來城市設(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)生對項目進行復(fù)盤總結(jié)，還需要教師對整個活動的開展進行認真的反省，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