荆永君等：“SOIKAE”六步，教你系统设计STEAM课程

原创：荆永君等中小学数字化教学 2019-11-23

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近年来STEAM课程已进入中小学课堂，但目前此类课程的跨学科融合性、连续性、系统性等特点尚不明显。本文提出了“确定主题”“界定目标”“设计项目”“选择知识点”“设计活动”“多元评价”的“SOIKAE”六步小学STEAM课程设计流程，并做了实证研究。

STEAM教育进入我国以来，学者纷纷展开研究。我国的STEAM教育研究不仅在理论方面不断加深，而且实践也逐步深入。

STEAM课程教学以项目学习为主，让学生自己动手去完成项目，从而提高动手能力、创新能力、解决问题的能力。但培养能力需要一个长期的过程，所以教师在设计STEAM课程时要有连续性，让学生的能力得到进阶式的发展。同时为了让学生明白“为什么学，怎么去学”，还应使STEAM课程具有系统性，这样才能使学生建构自己的知识体系与能力。

小学STEAM课程设计的六步流程

目前，关于STEAM课程的研究聚焦于小学学段，主要是由于小学生所学习的科目种类多，包括科学、自然等许多实践课程。我国于2017年2月颁布了《义务教育小学科学课程标准》，有力地推动了STEAM课程的发展。小学生由于年龄小，具有好奇心强、爱动手等特点，对动手实践类课程兴趣高，这更有利于STEAM课程的实施。

教师设计小学STEAM课程教学流程应基于STEM教育的三种跨学科取向中的学科知识整合取向，分析学科之间的知识关联，将分散的学科知识进行跨学科结构化，通过跨学科的问题探究将各学科有机地串联起来形成STEAM课程。因此，笔者提出了“SOIKAE”六步STEAM课程设计流程（如图1）。

第一步，根据生活实际和学科知识涉及的问题“确定主题（subject）”。

第二步，从主题出发将分散的学科知识进行整合以“界定目标（objective）”。

第三步，根据确定的主题与目标“设计项目（item）”。

第四步，在项目和目标的范围内“选择知识点（knowledge point）”。

第五步，根据知识点与项目内容“设计活动（activity）”。

第六步，使用“多元评价（evaluate）”修改课程。“SOIKAE”流程可将各学科知识有机串联起来。

例解“SOIKAE”设计流程

▉第一步：确定主题

STEAM课程教学主要以项目学习的方式开展，对设计课程而言，主题的设计选择是至关重要的。教师从实际生活经验出发选择与现实生活息息相关的主题，让学生不仅学会知识，而且能够灵活运用知识去解决实际问题，具有举一反三的能力。

主题是一个大的范围，应包含与主题关联的一个个项目。学生通过完成一个个项目从而掌握解决整个问题的方法。这就要求主题具有可拓展性、开放性和灵活性，使学生能够在掌握知识的同时又不限制个性发展。

笔者以小学五年级“我的秘密花园”教学为例做介绍。“花园”主题贴近生活实际，易于实施和拓展。开展此项目教学旨在让学生亲近自然，了解生态系统是如何循环运作的。

▉第二步：界定目标

STEAM课程教学的核心是将知识点整合起来，为了将知识点串联起来就要找出其内在联系，只有明确课程目标才能更好地将知识融合。课程教学的最终目的是培养学生的能力。因此，做STEAM课程设计，界定课程目标是至关重要的一步。

STEAM课程是科学、技术、工程、人文、数学等多学科的融合。STEAM课程目标应根据以上学科的课程标准来设计。课程目标分为知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观三个维度。

从知识与技能维度来看，主要是让学生掌握学科知识与技能，培养能力。教师依据STEAM中科学、技术、工程、人文艺术、数学的学科标准界定课程目标。教师界定科学学科目标的主要依据为2017年2月颁布的《义务教育小学科学课程标准》。该标准提出科学学科教学的目标主要是培养学生探究能力和合作能力。教师在界定目标时要注意结合生活中的实际，选择的目标应是学生通过动手动脑实践能实现的。

技术学科的目标界定主要依据美国CSTA计算机科学教育标准和K-12计算机科学框架。K-12标准主要着重对学生计算思维的培养，要求学生能够将大的问题分解成一个个小问题。教师设计STEAM课程，只要选定要设计课程对应的年级，直接从美国CSTA计算机科学教育标准和K-12计算机科学框架中选取即可。需要注意的是我国学生的计算机水平与美国学生的计算机水平不同，因此做技术目标设计时，选择对应哪个年级要根据学生的适应能力确定。

工程学科的目标界定主要依据的是《义务教育小学科学课程标准》关于科学知识目标特别是技术与工程方面的要求——主要培养学生解决问题的能力和创新能力。在选取目标时应注意其目标完成的难易程度，考虑是否适合所选年龄层次且是否具有可扩展的创造空间。

人文艺术学科目标界定依据的是《义务教育艺术课程标准》。在STEM中加入人文艺术（arts），主要目的是提高学生认识美、欣赏美的意识，能更好地从理性和感性的双重角度去看待和解决问题。人文艺术教学主要是为了培养学生的艺术能力和想象能力，提高学生认识美、欣赏美的能力。

数学学科目标界定依据的是《义务教育数学课程标准》。数学属于重要学习科目。数学学科教学主要是为了培养学生的数字与计算能力。在STEAM课程教学时，需注意的是所选取的数学教学目标要适应学段要求，同时能较好地与其他目标融合。

从过程与方法维度来看，主要是让学生在项目学习的过程中了解并掌握各种解决问题的方法。STEAM课程所涉及的各学科标准均明确说明了学生所需要掌握的方法。课程设计者在设计课程目标时直接选取即可。需要注意的是目标的设定要循序渐进，只有让学生通过完成阶梯性的任务才能逐步掌握方法。

从情感态度与价值观维度看，主要是陶冶学生情操，培养积极乐观的生活态度。各学科标准都明确提出了所要培养的情感与态度价值观目标。课程设计者可以根据学生年龄以及课程主题直接选取。学生情感态度与价值观的建立不是一蹴而就的，唯有持续学习才能形成。

▉第三步：设计项目

STEAM课程主要以项目学习的方式进行教学，每个主题包含2～8个项目。项目数量过多整个课程过于繁杂不利于学习，而项目过少则影响课程连续性和系统性。每个项目难度和涉及的范围应有梯度，螺旋式上升，让学生层层递进地学习。

图2 案例项目与目标设计

主题涵盖四个项目：智能百花坛、智能净水系统、建造花园温室、花园循环系统。四个项目都在主题的范围内，从简单的花坛建造到整个系统的完善，难度递增。笔者针对其中的“智能百花坛”项目进行详细的课程目标设计（如图2）。

▉第四步：选择知识点

教师针对所选取的课程目标确定知识范围，从各学科的学科标准中选取知识点，但数量不宜过多。知识点多就会导致设计内容多，难度和复杂度不适宜。此外，教师要选择易于实践且能够动手操作的知识点，尽量避免选择晦涩难懂的理论类知识点。

教师在“智能百花坛”项目教学时选取科学学科知识点如下：了解玫瑰花的生存条件以及多样性（科学）；了解问题或者表达创意，使用图形化编程语言或文本编程语言构造包含序列、事件、循环、条件语句、并行和变量的程序，即K-12标准中Level 1 B等级中的第A-5-4条知识点(1B-A-5-4)（技术）；依据科学原理设计并制造物品，解决技术应用的难题（工程）；初步形成创新和欣赏美的意识（人文艺术）；掌握测量方法，测量物体的体积面积，能借助计算器解决简单的计算问题（数学）。

▉第五步：设计活动

设计活动主要是为了让学生通过完成活动从而掌握知识点。教师设计活动应注意：一个活动包含不止一个知识点，教师需要用一个主体知识引导活动主线，一个活动包含的知识点不宜过多。活动设计应该包含教学基本步骤且存在一定的逻辑关系。笔者将活动步骤分为课题导入、科学探究、设计制作和合作分享四个环节。根据相应的目标、项目、知识点设计出对应的活动环节。

表1 案例知识点与活动设计

“智能百花坛”一共包含四个活动，每个活动均按照课题导入、科学探究、设计制作、合作分享四个环节进行设计。教师设计活动是围绕项目知识点进行的，难度由浅入深螺旋式上升，让学生依次完成四个活动，掌握知识，达成目标。学生完成整个主题的四个活动项目，应实现提升能力的目标。活动设计如表1所示。

▉第六步：多元评价

由于STEAM课程目标维度多且项目活动复杂，笔者采用多元评价的方式对设计的课程内容进行评价。多元评价要做到评价目标多元化、评价主体多元化，评价方法多元化。

一是评价目标多元化：传统教学目标评价通常是对三维目标（知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观）的评价，新的评价不仅要做三维目标评价，还要做STEAM的五个维度评价，补充评价选取的目标是否具有多个维度，是否通过课程内容的设计达到了预定的目标。STEAM课程教学的成果主要是产品，因此教师在评价学生能力是否得到提升的同时要关注成果能否体现预定的目标。

二是评价主体多元化：评价主体除了学生之外，还有教师以及专家等，主要是评价学生的创新能力、计算思维等能力是否得到提升。

三是评价方法多元化：STEAM课程的评价是形成性评价和总结性评价的结合，教师综合运用多种方式进行评价，如观察记录、访谈法以及汇报展示等。教师采用真实性评价的方式做评价，鼓励学生运用多媒体展示作品，积极自评、互评，以促进学生思考能力提升。

笔者根据课程设计选取了多元评价方法——汇报展示模型、小组评价表、记录观察表、目标达成表共四种评价方法。

首先，在学生完成项目一的全部课程内容后，教师让每个小组汇报展示自己的成果。由此学生的表达能力和组织能力得以锻炼，还能够通过观察同伴的汇报展示发现自身的优点和不足。教师也可以在此过程中了解学生对于所学课程的掌握情况。

然后，学生在了解自己和他人的成果后完成小组评价，填写记录观察表。小组评价表是按照项目的模型制作、程序编写、时间控制和小组合作四个方面进行评价设计的。设计记录观察表主要是为了让学生记录本小组的优缺点和其他小组的优缺点以及改进办法。为了进一步了解设计的课程内容能否使学生达到所定目标，教师要求学生填写目标达成表，此表是按照“我掌握的”“我未掌握的”“想要了解的”三个方面进行设计的。

最后，教师收集所有学生填写的表格，通过表格信息分析如何修改课程设计，这样就完成了对本课程的多元评价。

本文旨在为小学STEAM课程设计提供思路。笔者借助“SOIKAE”六步设计流程能够设计出具有系统性、连续性和跨学科融合性的STEAM课程，并提供了“智能百花坛”项目STEAM课程设计案例。笔者研究还不够深入，要寻找一条适合中国发展的STEAM课程革新之路，必须基于大量的理论和实践研究，不断修改完善STEAM课程流程。

注：本文系辽宁省教育课程“十三五”规划2018年度课题“师范生人工智能应用能力提升研究”（项目编号：JD18DB456）的研究成果。

（作者苏彤、刘宣佐系沈阳师范大学教育技术学院研究生；荆永君系沈阳师范大学教育技术学院副院长）

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