学习为本的STEM课程开发：价值、设计与策略

    谢少菲 黄甫全 陈思宇 曾文婕

    

    “学习为本”亦称“学本”，强调学生学习过程的重要性。近年来，主动学习、互动参与等带有“学本”属性的要素成为STEM课程设计的重要元素，并被证实有利于学生在STEM学习中的表现与成功率[1]。国内外已有学者从“学习力[2]”“深度学习[3]”与“学习生态[4]”等角度对STEM课程中学生的学习过程及其内在机制进行探讨。学习为本的STEM课程开发正悄然兴起。

    一、学习为本和学本课程

    “学生中心”是杜威教育思想中的重要部分，在课程改革的历史上发挥了重要作用。但随着课程改革的不断深入，“学生中心”逐渐显现出“形式化、娱乐化”等弊端[5]。事实上，只有活动中的学生才是真正意义上的学生，“学习”成为更重要的命题，教育理念应从“生本”向“学本”深化[6]。

    “学习为本”即以学习者的学习为中心[7]，强调学习者学习的过程及其本质[8]。学本理念起源于19世纪末的美国进步主义运动，以素质教育思想、终身学习理论和建构主义学习论等为基础，并以促进学习者和谐成长和全面发展为目的。

    学习为本的课程，简称“学本课程”，是指设计以促进积极学习过程为重点的课程[9]。以学习为本的方法规划课程，有助于教师和学生之间建立对话，并在学习结果和教学方法及评估目标之间建立一致性[10]。学本课程具有学术、道德与社会三方面的意义。其学术意义在于：使学生作为知识的主动建构者，在嵌入的项目与问题中学习多种知识与技能，并转化为一系列的能力;道德意义在于：发展学生的自我调节能力与责任感;社会意义在于：分享探索的权利、专业知识与责任，使共同体（community）建设成为学生知识建设的一部分[11]。“学本课程”这一概念，突出了课程的学习取向和促学意蕴[12]。

    二、学习为本视域下STEM课程的价值探析

    STEM教育作为一种跨学科的教育形式，具有基于真实问题情境、强调学生的亲身体验、注重小组合作探究等学本特征，能有力地促进学生的发现学习、具身学习与合作学习。

    1.基于真实问题，促进发现学习。STEM课程本质上是一种基于建构主义的情境化学习模式[13]，学生在课程中主动建构问题背后的新知识，并运用新知识来解决问题，具有“问题导学”式的学本特征：以问题发现、问题生成与问题解决为主线，学生围绕问题开展自主合作探究学习活动[14]，有利于学生的发现学习。

    2.强调亲身体验，促进具身学习。STEM课程不以讲授和笔记为主，而更重视学生与现实世界的联系，注重学生的探究经历与动手体验，体现了更强的“具身性”。一是调动身体多感官的参与，有利于对知识进行多层次的加工与吸收;二是与同伴或教师的互动可刺激脑中的镜像神经元，有利于向他人学习，改变自身行为，提高动手操作能力。促进具身学习的STEM课程，体现了学习为本的深刻内涵。

    3.调动多元主体，促进合作学习。在多元主體参与的STEM课程中，学生需要就知识内涵或产品设计等与教师、同伴、家长或专业人员进行交流。这种交流不仅能促进大脑皮层语言功能区与语言环路的发展，更能通过与他人的合作来实现任务导向下相互促进的学习[15]。它改变了以往学生独自学习的方式，体现了学本理念下知识的合作建构。

    三、学习为本的STEM课程设计

    1.课程目标设计。STEM课程在发展中形成了两种价值取向：作品开发取向与科学探索取向。作品开发取向强调形成物化成果，如3D打印作品等;科学探索取向强调知识性成果的生成，如调查报告或解决方案[16]。这两种取向与“知识创造型”学习中人造物和新知识的创造有较为一致的内涵[17]。学本STEM课程开发可围绕这两种取向设置课程总目标，结合学生实际情况设置分目标，具体维度包括思维、知识、能力、创新与价值观等。

    2.课程内容设计。STEM课程是多学科融合的产物，内容常围绕某个项目或主题呈现。学本STEM课程要推动学生的发现学习与高效学习，在内容设计方面要注意三点。一是应紧密联系学生生活，以促进学生的发现创造;二是应符合学生的兴趣、需要与身心发展规律;三是跨学科内容之间应有紧密的逻辑关系，便于学生的迁移与应用。

    3.学习活动设计。学习活动是整个课程开发的核心，也是落实STEM课程目标的载体[18]。在我国学者提出的FFS学本课堂模式中，学习活动的思路是问题发现（Findings）、问题生成（Form）、问题解决（Solve），最后进行问题拓展[19]。STEM课程较多采用基于项目的模式（Project-based Model），即STEM PBL模式，其中体验式、实践式及学生主导式的项目更容易使学生获得STEM知识[20]。STEM PBL模式以项目为驱动，学生在项目实践与合作学习中发现和解决复杂问题，与FFS模式具有一致的内在追求。在基于FFS模式的学本STEM课程中，项目选择应该由学生自主完成，其前提则是核心问题的发现。实际上，项目选择常由教师决定，缺少学生“问题发现”的环节。虽然学生在项目实施中仍会不断发现和解决问题，但都与最初的“问题发现”不同，即没有从一个更大的框架中去领悟生活中的真正需求。为此，学本STEM课程应依照“真实情境—项目选择—项目计划与实施—项目评价”的过程进行，增加真实情境中的问题发现、项目选择与评价等环节，与FFS模式一致（见图1）。

    4.学习环境设计。学习环境是由多个不同要素构成的复杂系统，包括物理环境与社会心理环境。从广义来说，物理学习环境设计包括设施环境、自然环境和时空环境。社会心理环境则包括班风与课堂氛围等[21]。物理环境如美国麻省理工学院的STEM教室，配有网络教学系统、3D立体视觉仿真图形与个人实时反馈系统等设施，以促进学生知识的吸收、转化与回馈[22]。在重视技术环境的同时，学本STEM课堂还要营造一个充满爱与关照意味的民主化学习环境。一要给学生提供必要的学习资源，并有教师的指导与关心;二要给学生充分的自由，如自由组队、发表想法等;三要形成学习共同体，营造乐于分享、互帮互助的氛围。

    四、学习为本的STEM课程开发策略

    1.课堂记录工具的开发与使用。在FFS模式的学本课程中，研究者开发了多种问题学习工具单，如“问题发现评价单”与“问题生成评价单”等[23]。这些学习工具的使用是评价嵌入学习过程的体现。一方面，学生可以及时发现自己的疑惑;另一方面，教师可以利用这些工具了解学情及课程效果。在学本STEM课程中，可以开发相似的工具，与课堂的不同环节相对应，由学生自主反思填写，教师及时予以指导，师生可根据记录的情况改进实践，从而共建高效课堂。同时，课堂学习记录工具可与大数据相结合，在提高评价效率的同时，了解学生自我认知的偏差，培养学生的自主学习与元认知能力。

    2.课堂实践成果的交流与分享。在学本STEM课程中，应注重项目成果的交流与分享。典型的案例是美国和谐公立学校的STEM学生登台秀模式（STEM Student On the Stage，简称STEM SOS）。该模式中，学生可将自己的项目用故事的形式进行数字化演示，并上傳至YouTube频道或Google Drive;同时，学校会定期举办科学挑战赛、STEM博览会或网页设计大赛[24]，学生可以设计与发表自己的项目手册，并在这些活动中与他人交流分享经验。交流与分享可促进学生与同伴、人造物以及共同体之间的交互，使学习空间扩大到教室以外的更大环境，营造“爱学习、爱创造”的校园文化。

    3.现代智能技术的使用与融合。技术作为学习三元模型的重要中介，在学习者的学习中起着脚手架的作用，有利于扩大学习者知识获取的范围，拓展学习共同体的人员构成和互动时空[25]。信息技术与教育正在迅速结合，如3D立体视觉仿真技术、智能黑板、高清音视频交互技术、多种传感技术与远程课堂同步技术等，在智能引导、自适应学习环境创设、学生学习情况实时记录追踪与反馈、资源推荐与知识共享等方面对课堂产生了重要影响[26]。STEM课程的开发与多种技术相结合，可帮助学生实现深度学习。

    4.教师专业知识的丰富与深化。学本STEM课程以学习为本的探究式学习的属性要求教师知识的多样化，米什拉（Mishra，P.）等提出的整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，简称TPACK）理论框架显得格外重要[27]。即STEM教师应该具备TPACK框架下的技术知识、教法知识及学科知识。为此，学校与教育主管部门应积极组织教师参与STEM研习会或技术培训，以扩展自身的学科内容知识与技术手段;要组织教师之间的课堂观摩与学习，提高教师的STEM教学技能;教师也可以自主组队负责某个STEM项目，通过实践、交流、分享与评价，提高自身的综合素养。

    五、总结

    综上所述，学习为本的STEM课程开发具有如下特点。一是课程目标依据STEM课程的价值取向与学生的具体情况设计，主宰着课程开发的方向;二是学习活动是课程的核心，可在STEM课程已有活动模式的基础上，结合FFS模式进行创新;三是课程内容设计与学习环境的创设是学习活动的两翼，要在跨学科特点的基础上融入学本理念，推动学习活动有效进行;四是通过工具优化、活动优化、技术优化与人员优化等策略，推动学本STEM课程向深度发展。

    在学本理念的关照下，STEM课程彰显出更大的生命力与更强的时代价值，勾勒出学习型社会建设中感性与理性彼此碰撞融合的图景。

    参考文献

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    [27]Mishra P，Koehler M J. Technological pedagogical content knowledge： A framework for teacher knowledge[J]. Teachers college record，2006（6）：1017.

    （责任编辑? 郭向和）