基于STEAM教育理念的课程设计研究

2022.10.11

白凌燕王星华董黎明焦宝聪

摘要：随着我国课程改革的不断深入，steam教育理念指导下的课程设计越来越成为教育研究者关注的焦点。融合STEAM教育理念的课程设计有利于学生创新思维和综合能力的培养，有利于更好地促进学生核心素养的发展。文章首先分析了课程设计的要素和流程，然后对STEAM教育理念与课程设计的融合进行了分析，最后探索了STEAM理念下的《仿生设计》的课程设计，以期能为从事相关工作的研究者提供一定的参考。

关键词：课程设计;STEAM教育理念;仿生设计课程

中图分类号：G633.67? ? ? ?文献标志码：A? ? ? ? ? 文章编号：1673-8454（2020）16-0055-04

随着STEAM教育理念实际应用研究的逐渐深入，STEAM教育理念的优势与实际课程的融合也越来越丰富。本文在已有研究的基础上，從教育理念与具体的软件教学课程设计融合的角度，探索了STEAM理念下的《仿生设计》的课程设计，希望能对课程的实施过程有一定的参考意义。

一、研究背景

1.课程设计

课程设计是一个多义词，从英文上来讲既可以是Practicum，为课程内容组织设计，也可以是Curriculum design，对课程进行教学规划的研究。对于课程设计的概念，学者们基于不同的角度提出了不同的理解，比较有代表的观点有以下几种：江山野从课程设计组织的角度出发，认为课程设计是指拟定一门课程的组织形式和组织结构，它决定两种不同层次的课程编制决策，广义上包括基本的价值选择，具体的层次包括技术上的安排和课程要素的实施[1]。钟启泉从课程设计内容的角度出发，认为课程设计或课程编制主要涉及到学校教育中的教育媒体、教学内容、教育活动的组织和改善的方法和技术。从广义上来说，包括了不同层次的课程编订、实验实施及对其过程与成果的评价、改进[2]。教育学教材从活动性质和过程的角度出发，认为课程设计（Curriculum design）是一个有目的、有计划、有结构的产生课程计划（教学计划）、课程标准（教学大纲）等的系统化活动。

虽然学者们对课程设计的各种定义重心不同，但他们对课程设计的一些基本共识还是非常明显的：①课程设计是对教学内容、教学要素等课程要素的组织和安排;②课程设计产生一种计划或者方案。综上所述，本研究对课程设计概念界定为一种对各种课程要素进行组织的有目的、有计划、有结构的教育方案或教育计划。

2.STEAM教育理念

关于STEM教育可以追溯到1986年美国国家科学委员会（NBS）发表的报告《本科的科学、数学和工程教育》（Science and mathematics and engineering education of undergraduate course），之后美国学者在STEM教育的基础上加入A（Art）元素，成为我们现在看到的STEAM教育。对于STEAM教育理念的概念，学者们基于不同的角度也提出了不同的理解。赵慧臣等从基于STEAM教育进行活动设计的角度出发，认为STEAM教育理念采用跨学科的方式，融合科学、技术、工程、艺术和数学五大领域，注重让学生通过实践来完成感兴趣的、与现实生活相关的实践项目，在把握运用知识的时机和方法的基础上，让学生通过团队合作来完成项目实践或者解决生活中所遇到的问题[3]。胡卫平等从STEAM教育的教学方式和培养能力的角度出发，认为STEAM教育倡导问题解决驱动的跨学科整合学习，在注重培养创新素质和创新能力的基础上，还应重视人与人交流、沟通和合作，注重培养清晰地表达自己观点和撰写规范的行业报告的能力[4]。罗力强等从中小学信息技术教育实施的角度出发，认为STEAM教育倡导跨学科教学和项目学习的理念，注重教学的趣味性和知识重构，注重学习情境的建构和新型学习方式的使用 [5]。

虽然学者们对STEAM教育理念理解的重心不同，但他们对STEAM教育理念的一些基本共识还是非常明显的：①STEAM是一种整合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathematics）的教育模式。STEAM教育注重实践与过程，重在培养学生的综合素养[5];②STEAM教育是一种跨学科的学习，即创设真实情境，引导学生运用多学科知识，通过探究式学习解决问题。综上所述，本研究对STEAM教育理念概念界定为一种跨学科的整合学习方式，倡导问题解决和项目式驱动，以解决实际情境问题培养学生综合能力的教育理念。

二、课程设计流程

基于STEAM理念的课程设计的整个过程（见图1）由课程目标设计、学习者特征、课程内容组织、课程环境设计、课程总结与评价等五大部分组成。课程目标设计从知识与技能目标、过程与方法目标、情感态度与价值观目标、STEAM教育理念目标等具体方向进行，使得课程目标思考的更加充分。课程环境设计中又包含着对于课程实施形式设计、课时与场地安排、课程工具与资源、师资安排等多个方面。

三、《仿生设计》的课程设计

1.课程目标

《仿生设计》课程意图通过学生对于各种动物的运动特征、结构、定向、控制、调节、能量转换、信息处理、生物合成、结构力学、流体力学等方面的选择性实践创造，以达到创新思维的发展以及对于生物和大自然的理解。

（1）基础知识与技能目标

学习者通过该课程丰富自身对于周边常见生物的认知，深刻理解生物的结构、定向、导航、探测、控制、调节、能量转换、信息处理、生物合成、结构力学、流体力学等不同方面的知识。学习者通过该设计课程，掌握搜索、提炼、分析、设计的整个思路和技能。