基于核心素养视角下 STEAM 创新教育的实践与思考

基于核心素养视角下STEAM 创新教育的实践与思考
STEAM 创新教育在初中学生创新能力和素养培养过程中发挥着重要作用，核
心素养是知识经济和信息时代下催生出的一种全新的育人观，旨在培养能够促进自
我实现和社会发展的高级人才，是对“培养什么样的人”的问题进行的积极探索与
深刻反思。

本文首先就核心素养与 STEAM 教育的定义及关系进行了简单的阐述，然
后基于核心素养视角下 STEAM 创新教育的的实践途径主要从主题课程的开发、项
目的情境式研究与拓展校外优势资源三方面辅以实例进行论述，以此实现 STEAM 教育的核心目标与核心素养是在教育过程践行中“授之以渔”的重要体现，更是今
后知识教育进行转型的方向。

核心素养是知识经济和信息时代下催生出的一种全新的育人观，旨在培养能
够促进自我实现和社会发展的高级人才，是对“培养什么样的人”的问题进行的积
极探索与深刻反思。

核心素养实际上是个体在面对复杂不定的情境时，综合运用多学科知识、原理和方法解决实际问题所表现出来的必备品格与关键能力。

这其中的跨学
科思想与 STEAM 教育的教学理念不谋而合。

STEAM 教育是以真实问题解决为任务驱动，让学生通过运用多学科知识和技能来解决实际问题，从而培养学生的实践、创
新与探究能力。

STEM 教育的出现改变了传统的教学模式和学习方式，给学生带来
了全新的学习体验。

随着课程教学的进一步改革和 STEM 教育实践的持续开展，STEM 教育中又加入了“A（Art）”（艺术）元素，形成了当下以科学（Science）、技术（Tech-nology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学(Mathe-matics)为主的 STEAM 教育，进一步丰富与发展了跨学科思想。

所以，将核心素养
作为 STEAM 教育跨学科应用的基点与导向是合适的，也具有适度前瞻性。

这可以使
教育真正回归到服从人的发展的方向和轨道上来，体现以人为本的教学思想，从而
对学生一生的成长和发展奠定基础性作用。

一、核心素养与 STEAM 教育的关系
核心素养与 STEAM 教育之间属于相辅相成、互相渗透的关系，具体如图 1 所示。

图 1 中的核心素养体系以《中国学生发展核心素养》的内容为例。

具体来
说，一方面，核心素养作为上位概念，是教学目标的进一步具体化，对 STEAM
教育的实践开展起着重要的导向作用。

从本质上来看，核心素养是指让学生通过
运用多学科的知识与方法解决实际生活中的复杂问题，进而培养学生所必备的适应
终身发展和社会发展的重要能力及关键品格，解决的是“培养什么样的人”的教育问题。

STEAM 教育则是一种具体的跨学科教育形式，强调学生综合运用科学、技术、
工程、艺术与数学等多学科知识来解决复杂问题。

所以，核心素养为制定
STEAM 教育的育人目标与实施方向提供了依据，通过指导各个学科知识之间的深度
融合，有效提高学生的学习效果。

另一方面，核心素养属于教育目标类范畴，必须要让它“落地”，即只有将其理念应用于实际教学当中，才能体现出它的真正价值。

STEAM 教育是培养学生核心素养的具体实施路径，是把核心素养付诸实践的重要推
动力。

同时，STEAM 教育的开展也会为核心素养提供反馈，学生通过实际的跨学科
学习体验，反思存在的问题。

从这个角度看，STEAM 教育可以在一定程度上丰富核
心素养的理论体系。

总之，将核心素养作为开展 STEAM 教育的指导思想，不仅是教
学目标和具体课程相互衔接、彼此完善的需要，同时也是在教学理论和教学实践之间建立联系，促使理论指导实践、实践进一步丰富理论的必然要求。

二、核心素养视角下的 STEAM 创新教育的实施途径
本文基于核心素养视角下 STEAM 创新教育的的实践途径主要从主题课程的
开发、项目的情景式研究与拓展校外优势资源三方面进行，以此实现 STEAM 教育
的核心目标与核心素养要求学生所具备的品格与能力。

（一）结合学科知识点开发主题课程，促进学科融合
主题式的课程与教学能够让学生在学习学科知识的同时，对所学知识进行内
化与个性化的建构，通过有意义的课程主题培养学生的社会责任感、参与意识与科
学人文素养。

借助 STEAM 教育理念，开发主题课程，一方面，能够将学科进行
融合，让学生在具有高度学习动机的情境中多接触与主题相关的各领域的知识，在发展学生核心素养的同时兼顾学科素养；另一方面又能够将课程形式与学科内
容无缝衔接，实现 STEAM 教育与核心素养的对接。

1.开发《纸电路》主题课程。

在初二年级学生学习电学知识前，将简单的电学
知识融入到 STEAM 教学中，从以下四个方面，设计活动目标。

科学：学习电路的基本知识，认识串并联电路，了解短路的特征。

工程：制作一个独具特色的作品及相应的电路。

数学：根据纽扣电池电压设计灯的数量。

艺术：如何设计更有创意的作品。

学生根据电路图，将元器件、纸电路和电池粘好，闭合开关灯亮起来，音乐
响起来意味着实验成功。

让老师和学生们一起感受研究性学习和 STEAM 教育的乐趣，让学生自己设计电路，然后展示成果。

这种新型的、结合实际的创新性教育模式，其实践性、探索性、创新性、复杂性和综合性与一般学科教学模式有着显著的区别，对于培养学生创新能力和实践动手操作能力大有裨益。

2.开发《过ft车》主题课程。

该课程通过过ft车涉及到的能量转化的问题，让学生能在动手探究过程中，很好的将 STEAM 教育理念与沪科版物理八年级下学期的内容《机械能》相融合。

通过“过ft车”视频导入本次课的主题，结合初二物理“机械能”的相关知识，引导学生探究，制作，让学生们充分体验了 STEAM 教育的乐趣和成功。

通过本次课，授课教师对 STEAM 主题课程与学科知识点的融合有了更多的感悟。

与传统教学相比，STEAM 教育更能充分体现学生的主体性，使学生能够在玩中学，乐中动手。

不仅将课程要求的内容掌握了，也能够锻炼学生的动手能力以及小组配合、交流能力。

3.开发《不沉的小船》
任务：设计一种方案，让 300g 的物体（铁块）在水面上并完全干燥并停留1 分钟。

可供选择的材料有：锡箔纸 2 张，软橡胶条 4 根，剪刀 1 把，白纸一张，铅笔一支。

提问：怎么解决以上的问题？（1）怎么设计？（2）选择什么材料？（3）怎么实施？（4）怎么完成任务？
先画设计图，根据设计图进行制作。

完成设计制作后，依次进行实验。

实验后，引导学生分析，达成任务要注意：（1）容器底部侧面要密封，不透水；（2）设计制作的容器能处于漂浮，结合浮力知识，要尽可能保证在不透水的情况尽可能的增加排开液体的体积。

成功的分享成功经验，失败的查找问题，分析问题，改进设计，寻求帮助再进行实验。

在进行第二次探究的过程中，该环节分为三个步骤：首先，要求学生从诸多导致检测失败的原因中找出三个确定为改进因素；其次，依据改进因素制定新的实验
方案，实验方案最好能图文并茂，并按照方案进行实际操作；再次，用百分比（50%——100%）表示本小组对检测结果的预期值，然后加以检测，检测完毕后将结
果记入实验方案。

结果是：在第一个步骤中，各小组同学通过商量，很快便形成了统
一意见。

接着在第二个步骤中，许多小组的同学都采取了分工合作的方式。

一人负责
完善实验方案，另一人则进行实际操作。

在进行第三个步骤时，同学们普遍表现出谨
慎的态度，鲜有将预期值设定在 80%以上的小组。

最终，有三个小组检测完全通过，十一个小组检测基本通过，这样的结果已经大大超出了上一次检测。

学生收获：初一（2）班赵廷靓说道，在星期四中午，我们上了一次 STEAM，
课程中我得到了许多启示与感想。

第一次课程我们用两种材料做了一只船，条件是：使一只 300 克左右的物体，乘在船上不沉船，使船不浸水，但是并没有一个人成功，第二次改进后，老师让我们先拿出问题，说出影响沉船的因素，并选择出最能解决根本原因的因素，再作出解决方法，最终大部分同学都成功了，便使乘着船的小动物不
沉船。

通过这次课程我知道了，不管做什么事情都要经过反复实践，作出假设找出关
键的原因和让事物发生的因素，这样的启示，对我以后的学习和生活上起到很大的
作用和影响。

（二）STEAM 项目的情境式研究，培养核心素养
在传统的课程教育中，教师传递给学生的知识都是经过认真打磨并精心包
装过的，但它却只是孤立抽象的知识，是一种“有形”的知识，学习者不能充分调
动和利用这种知识来解决实际的问题。

STEAM 教育最独特的优势就在于基于项目的
情境式学习，通过项目设置与情境的创设，培养学生跨学科解决真实情境中的问题，核心素养的本质是要培养学生适应社会发展与个人发展的品质与能力，能力的培养
要通过实践才能够实现，因此，在项目式学习过程中教师可设置不同的情境让学生参
与进来，对某一实际情境中的问题进行讨论与合作，将已学知识转化为解决实际问题
的能力，并在解決问题的过程中强化所学科学知识与人文知识，培养学生善于探究的品格。

1.高效率的项目团队是项目实施的基础
良好设计的 PBL（基于项目的学习）本身就是跨学科的，而且其本质是合作
性的，STEM 项目学习为不同学科内容的整合提供了条件。

那么如何开展跨学科PBL，首先教师必须与同事合作，要想成功实施 STEAM 项目学习，教师应该参与
到专业学习共同体中，高效率的团队合作性地开展工作是保障项目成功开展的前提。

于是我们首先组建了一支含物理、数学、美术、化学、计算机、体育等学科的辅导
教师团队。

同时配套完善了各项规章制度，各项活动都做到了定时间、定内容、定
责任人，有计划、有安排、有过程记录、有经验总结。

学校办公会多次专题讨论活
动实施方案，黄校长就此事专门布置，强调要完善过程管理和档案资料管理，及时总
结经验教训，为后期活动的持续有效开展积累经验。

项目的情景式学习活动安排表
明确的 STEAM PBL 目标后，我们始终以形成“学科学、爱科学、讲科学、用科学”的良好风气为指导思想，以宣传普及科学文化知识为核心，用大家喜闻乐见的形式，大力开展项目活动的前期宣传与选拔工作。

七个项目在学校的大力支持下，在教科处的科学领导下，经过两个多月以来的首训、首选；复训、复选；再训、再选等层层选拔和训练，学生的核心素养初步得到提升。

以下具体以“水火箭”项目的实施进行说明：
（1）设计水火箭 PBL 要求
该项目要求是：a.水火箭箭身由选手自行制作，弹头、尾翼、气压打气筒、发射架由活动方提供（不允许改装发射装置），水火箭制作所需材料、工具自备。

b.水火箭的结构不限，但只能是单级推进火箭，箭体为 500ml 或550ml 的瓶子。

c.设计、制作的水火箭为了体现环保尽量利用废旧材料，在空中飞行的箭体部分中不允许用金属材料制作。

d.参加比赛的水火箭，只能利用水、压缩空气作为动力，决不允许利用化学反应,火药爆炸等作为动力。

e.为确保安全，瓶内充气压力不可过高，如果在打气过程中出现瓶子不能承受压力而爆裂破损，将取消比赛资格。

根据本项目要求，教师提出“模糊任务”是自制“水火箭”（手工制品或产品），完成指定的射击任务。

学生则根据模糊任务，每个小组要组织自己的工作任务、材料、个人责任、管理个人的时间等因素，提出解决问题的各种方案。

在此之前，辅导教师团队则可引导学生进行想象跨学科的 STEM 项目学习中会出现的所有可能性，然后运用头脑风暴法一起绘制概念图。

水火箭的跨学科PBL 概念图
(2)水火箭项目实施途径和方法
接下来，教师团队对学生进行辅导，初次辅导我们选择的对象是来自初一年级各班的 16 名学生。

首先，我们结合水火箭的跨学科 PBL 概念图对学生进行水火箭组装及操作的理论知识进行简单培训，然后学生再进行实际操作，完成水火箭的组装及协同合作发射的活动。

此过程中团队老师从学生组装仪器的能力、协同合作能力、心理素质及临场表现等方面对他们进行评价，陈薇老师和吴朝鹏老师、唐健老师担任评委，为学生打分，熊江秀、胡慧卿老师负责统计分数，陈怡燚老师负责现场学生纪律，老师们分工合作，学生们既紧张又兴奋，有的在为自己的流畅操控而开心，有的在总结自己哪里做的不够好，有的在向其他同学讲述自己的经验……，在这个过程中，学生一边体验了动手操作的乐趣，同时也感受到了合作并解决问题的成功。

在第二阶段辅导过程中，我们给学生定义了一个模糊任务，但有一个明确的目标，就是要用学生自制的“水火箭”击中前方 20 米远的目标。

教师团队进行了再次分工，体育教师负责测试水火箭与目标靶的距离，美术教师负责指导自作水火箭，语文科老师负责指导学生记录每一次的角度、气压等相关数据，每位教师结合自己的强项，延伸到其它学科，达到《PBL 课程整合的不同层级》中第四级别：完全整合/跨学科。

在这个过程中，学生主要思考影响水火箭的因素有哪些？运用控制变量法绘制细目记录表，为后续的发射提供精确的一手理论资料。

物体的运动
数学
科学
安全实践水火箭
语言艺术中国航天日
火箭与卫星
（3）水火箭项目成长与收获
该项目经过近 2 个月的实施，“水火箭”由学生自己用废旧塑料瓶拼装而成，装上水，用气枪发射到 20 米远的立体靶上。

在这个发射的过程中，既需要需考虑风向、风速和气压各种问题的相互作用，又考验着同学们临场心理的调试能力，难度较大。

学生两人一组，相互帮助，相互配合，顺利完成了各组展示和比赛。

活动后，
有学生这样写道：我们的培训都在正午 12:30 开始，初夏正午的阳光非常刺眼，火辣辣的热浪一阵阵袭来，老师们顶着烈日，与学生们反复在操场实验、训练，一次又
一次，一遍又一遍,豆大的汗珠一颗一颗掉下来，师生们的热情依旧没有被晒化。

看着老师们忙碌的背影，看着学生们乐此不疲的实验，我很感动，感动于大家对于比赛的
认真，感动于老师们对于工作的负责的态度，亦感动于师生们团结协作的精神。

我想，项目的目的不仅仅是为了结果，更需要培养科学精神。

我们不仅懂得了“水火箭”的
制作，更学到了更多气压、风向等物理学知识；我们不仅享受了项目活动过程，更明白了团结协作的重要性；我们不仅付出了汗水，更多的明白了刻苦努力的重要性。

不管结果，只问过程！
STEAM PBL 允许学生对个人感兴趣的主题进行深人的探究，鼓励学生对项目产品进行进一步的创新。

由于学生可以通过呈现项目产品来展示学习成果，学生在学习中就会表现出更多的自主性和自觉性，不断激发创造活力，并且持续对新问题、新想法进行评估、决策、问题解决，在潜移默化中提升社会适应能力和危机应对能力。

（三）拓展校外优势资源，落实立德树人
开展校外实践活动是我校全面贯彻党的教育方针，坚持社会主义办学方向的具体体现，是实现十八大提出的“坚持教育为社会主义现代化建设服务、为人民服务，把立德、树人作为教育的根本任务，全面实施素质教育，培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人，努力办好人民满意的教育”总要求的教育教学活动。

开展系列的校外实践活动是加强初中生素质和德育教育的重要途径之一，也是中小学一项重要的教育教学和社会实践活动，活动将初中生从传统的教育模式中解放出来，走向真正的社会实践，认识周围的事物，这能够在一定程度上提升学生的综合素质。

校外合作伙伴经常会给学生提供对现实世界问题的更有深度的洞察力，而这些问题都会出现在 STEAM 项目学习中，出现在学生动手做的学习体验中。

研究表明，当学校和校外合作伙伴致力于那些有利于学生的具体活动时，就会提高学生成绩，也帮助达成学校目标【2】。

我校特邀贵州省气象局的卜英竹专家到校作了题为《太空“看”地球》的科普讲座。

卜老师为现场师生带来了精彩的报告。

讲座从同学们耳熟能闻的卫星开始，卜老师生动形象的把卫星比作是地球在太空的
“眼睛”，深深地吸引同学们聆听精彩的讲座。

卜老师还介绍了卫星的种类及其作用，让同学们知道了什么是静止卫星、什么是极地卫星，了解了为气象领域服务的
风云卫星的知识，此外卜老师对高分卫星的分类进行了详细的讲解。

专家的讲座结束后，还与同学们进行了互动。

同学们听了讲座之后也深受启发，其中一位同学说：“科技是世界发展的灵魂，我们要善于观察，善于思考，学会创造，因为在这个广阔的宇宙中，还有许多的罕为人知的秘密等着我们去探索去研究，我们只有不懈地努力，才会使人类踏入一个更光明的未来”；另一位同学说“我们了解了航空知识的
魅力，了解了科学知识的魅力，为我国飞速发展的航空航天事业感到自豪”；还有同学说“我明白了学习的重要性，因为科学的奥秘还有很多，需要我们去探索”。

利用“3.23”世界气象日这个契机，结合我校 STEAM 课题研究安排，通过活
动育人的方式，提升学生科学素养，拓展学生天文、地理知识，特与地理学科教研
组课题成员联合开展一次学生课外拓展活动。

当日上午九点半，贵阳十五中初一（2）和初一（4）班的一百多位学生和家长，齐聚在贵州省气象台门口，参加
“3.23”世界气象日活动。

在省气象局相关人员的带领下，同学们分别来到信息
中心，气象台，影视制作中心，火箭发射车，气象站等地参观。

同学们在信息中心
通过讲解员的介绍，了解到卫星在天气预报和气象监测方面的应用，很多同学纷纷
就自己感兴趣的话题进行提问，讲解员也进行了耐心的解答。

参观结束后，学生和家长对这次活动给予了高度的评价，觉得这种走出教室的
学习方式对学生的学习和成长非常有用，希望学校以后多组织类似的活动。

初一（2）班宋昱宏：经过这一次的参观，我深刻的体会到了我国科技的发展之快，我也深
深的佩服着这些为国家做出贡献的人！希望以后学校能多组织这样的活动，开阔
我们的视野，增长我们的见识！初一（4）班徐江豪：在回去的路上，我心想，
气象与我们的生活，现在的空气受到污染，大气层被破坏，这跟我们平时的不良生
活习惯有关。

我们应该从现在做起，保护环境，还要努力学习科学知识，为建设祖国出一份力，让地球母亲永远美丽！
这次气象日活动让学生在参与，体验获得知识的过程中，不仅获得结果性知识，还获得问题解决过程中的过程性知识。

因此， STEAM PBL 作为一项通过探
究外部世界、构筑主体意识的实践活动，在个体形成意义感的同时，学生也会对学
习内容所指向的外部世界进行判断，逐步形成个人的世界观。

这种判断发端于主体，共同作用于学生的外部物质世界和内部精神世界，一方面促进学生对外部物质世界
的认知、理解、判断，另一方面学生在构筑主体意识的同时，开始思考深刻的人生
问题，追问、反思自我的意义，进一步让生命得到涵养，并形成健康的生命观念。

因此，学校教育应当做的就是将学生当成是解決问题的行动者，学生要用既
有的知识经验与技巧能力，去应对一个新的问题情境，并尝试加以解决。

核心素养
实际上是个体在面对复杂不定的情境时，综合运用多学科知识、原理和方法解
决实际问题所表现出来的必备品格与关键能力。

STEAM 教育就是基于项目式的学习，给学生一个真实的情境，在情境中综合运用知识，锻炼学生的能力，让学生利用自己的创新思维去解決现实中的复杂问题，对学生知识、能力与情感等均有所提升。

STEAM 教育与核心素养在为学生提供真实情境，让其在解决问题的过程中提高各方面的能力与素养达成了共识，这种富有情境性的实践知识观不仅仅是在教育过程践行中“授之以渔”的重要体现，更是今后知识教育进行转型的方向。