蔣志輝　趙呈領(lǐng)　周鳳伶　梁云真　黃琰

摘要：學(xué)習(xí)力是信息化時(shí)代中小學(xué)生最重要的能力之一，對學(xué)生的成長成才至關(guān)重要。STEM教育科學(xué)科知識融合來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和問題解決能力，與學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)目標(biāo)不謀而合，突出表現(xiàn)在其核心特征、課程設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)過程、設(shè)計(jì)原則、教育應(yīng)用對學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)互惠力、學(xué)習(xí)創(chuàng)造力的提升方面。該文構(gòu)建了基于STEM教育的學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略模型，該模型以STEM課程為核心、以課外活動(dòng)為延伸、以教師素養(yǎng)為保障，對基于STEM教育的學(xué)習(xí)力課程設(shè)計(jì)原則、流程等問題進(jìn)行了探討，并給出了具體實(shí)例。

關(guān)鍵詞：STEM教育；學(xué)習(xí)力；培養(yǎng)策略

學(xué)習(xí)力的概念自20世紀(jì)末提出后就引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛注意并成為炙手可熱的研究議題，取得了豐碩研究成果。對學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)的目的是要求學(xué)生不僅擁有特定的知識與技能，更需具備終身學(xué)習(xí)的意愿與能力，才能適應(yīng)未來的變化，不斷豐富自己的能力結(jié)構(gòu)，以形成系統(tǒng)解決一切問題的能力。2015年，麻省理工學(xué)院原媒體實(shí)驗(yàn)室主任尼古拉斯·尼葛洛龐帝（Nicholas·Negroponte）教授在“國際學(xué)習(xí)力高峰論壇”中強(qiáng)調(diào)人類最重要的能力是學(xué)習(xí)力，教育最重要的使命是重新設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，任友群教授在《“十三五”教育信息化對教學(xué)和學(xué)習(xí)的考慮》報(bào)告中提出了“國家學(xué)習(xí)力”的概念，指出運(yùn)用信息技術(shù)來拓展知識總量，提升知識質(zhì)量，增加知識流量，加快信息和知識的有效流動(dòng)，是21世紀(jì)國家學(xué)習(xí)力的重要保障。學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)與提高對傳統(tǒng)教育提出了變革的命題，要求學(xué)校教育能就“有效學(xué)習(xí)”“教育方式”等展開更為全面、具體、可行的考量。而STEM教育以跨學(xué)科知識融合為理念，借助技術(shù)手段，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和問題解決能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在掌握科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識的基礎(chǔ)上培養(yǎng)其設(shè)計(jì)能力、合作能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力，能夠達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的目標(biāo)，二者在其理念與思路上不謀而合?；诖?，文章將學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)置于STEM教育背景下，提出基于STEM教育理念有效培養(yǎng)中小學(xué)生學(xué)習(xí)力的策略建議，并設(shè)計(jì)基于STEM教育的“制作彈力球”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，詳細(xì)介紹了基于STEM教育的中小學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)實(shí)踐。

一、研究基礎(chǔ)

（一）“學(xué)習(xí)力”的內(nèi)涵及要素分析

梳理學(xué)習(xí)力與學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)評價(jià)和支持的關(guān)系對有效培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力至關(guān)重要，本文通過從定義和構(gòu)成要素兩個(gè)維度對國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于學(xué)習(xí)力的含義進(jìn)行全面剖析（如下頁表1所示）。不難發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)力是難以闡釋和理解的人們直觀意識的一個(gè)復(fù)雜術(shù)語，受學(xué)習(xí)者內(nèi)在和外在諸多因素影響。筆者采用Crick R D在Learning Power jn Practice：A Guide for Teachers一書中的觀點(diǎn)，將學(xué)習(xí)力聚焦于一種意識形式，這種意識形式以個(gè)體獨(dú)特的性格、價(jià)值觀和態(tài)度通過生活、學(xué)習(xí)的過程及與世界的聯(lián)系相融合起來。英國“有效終身學(xué)習(xí)編目（ELLIY，”的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，構(gòu)成學(xué)習(xí)力的七個(gè)要素能夠作為人們從不同學(xué)習(xí)環(huán)境中評價(jià)和量化學(xué)生學(xué)習(xí)力的基本框架，分別為：變化和學(xué)習(xí)（Changing and Learning）、關(guān)鍵好奇心（Critical Curiosity）、意義形成（Meaning Making）、創(chuàng)造性（Cteativity）、學(xué)習(xí)關(guān)系（Learning Relationships）、策略意識（Strategic Awareness）、順應(yīng)力（Resilience）。

為更好地研究學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)，結(jié)合我國中小學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和實(shí)際情況，根據(jù)Crick R D對學(xué)習(xí)力的定義及ELLI項(xiàng)目的學(xué)習(xí)力七個(gè)構(gòu)成要素，筆者將其概括為學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)毅力、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)互惠力和學(xué)習(xí)創(chuàng)造力五個(gè)方面，如圖1所示。

學(xué)習(xí)動(dòng)力來源于個(gè)體對知識的追求和興趣，是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力；學(xué)習(xí)毅力是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)環(huán)境中的持久力及形成的穩(wěn)定的意志品質(zhì)；學(xué)習(xí)能力是學(xué)習(xí)者在不斷學(xué)習(xí)和獲得新知過程中解決問題的能力；學(xué)習(xí)互惠力是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中與他人協(xié)作、溝通交流的能力；學(xué)習(xí)創(chuàng)造力是在上述四種能力的基礎(chǔ)上，具有創(chuàng)新思維，將所學(xué)知識內(nèi)化吸收遷移的新發(fā)現(xiàn)和新創(chuàng)造。

（二）國內(nèi)外學(xué)習(xí)力提升策略研究現(xiàn)狀

1.國外研究現(xiàn)狀

學(xué)習(xí)力的概念最初起源于“學(xué)習(xí)型組織”的管理學(xué)研究，1965年，美國麻省理工史隆管理學(xué)院佛睿斯特教授提出“學(xué)習(xí)力”概念，認(rèn)為學(xué)習(xí)力是個(gè)人或組織學(xué)習(xí)的動(dòng)力、毅力和能力的綜合體現(xiàn)，是把知識資源轉(zhuǎn)換成知識資本的能力。自此，國外學(xué)者對學(xué)習(xí)力的提升策略從有效學(xué)習(xí)方式、終身學(xué)習(xí)意識和課堂教學(xué)訓(xùn)練等視角進(jìn)行了探索。

有效學(xué)習(xí)方式：1985年，澳大利亞墨爾本郊區(qū)的Laverton中學(xué)與高校研究者合作創(chuàng)建的促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的項(xiàng)目（PEEL：The Proiect for Enhancing Effective Learning），從課堂教學(xué)方法出發(fā)，幫助學(xué)習(xí)者成為見識廣、目的強(qiáng)、更智慧、有主見的學(xué)習(xí)者的方式受到許多國家和地區(qū)的推崇。2002年，英國布里斯托爾大學(xué)教育學(xué)院的教授Claxton等人參與發(fā)起的有效終身學(xué)習(xí)編目（ELLI）項(xiàng)目是以相互作用者的方向動(dòng)態(tài)評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)力的最好形式，從學(xué)生和教師相互作用和關(guān)系出發(fā)，通過學(xué)生和教師的不同反饋形式探尋課堂提升學(xué)習(xí)力的七個(gè)方法：創(chuàng)造健康的學(xué)習(xí)關(guān)系、開展對話、示范學(xué)習(xí)榜樣、反思學(xué)習(xí)過程、評估學(xué)習(xí)效果、提供學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)及創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)。

終身學(xué)習(xí)意識：Guy Claxton教授在Frieda Corpe幼兒園通過為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)文化并告知學(xué)習(xí)者可以學(xué)習(xí)一切東西來強(qiáng)化學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)意識；鼓勵(lì)學(xué)生們合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自信心，尊重不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格，以轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)（Transformational Learning）的方式對學(xué)生作品進(jìn)行展示來提升學(xué)生學(xué)習(xí)力，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的意識。

課堂教學(xué)訓(xùn)練：West Coast Teaching Alliance在維多利亞幼兒學(xué)校及其他五所學(xué)校中通過數(shù)學(xué)課實(shí)施聯(lián)系（Connect）-延伸（Stretch）-轉(zhuǎn)化（Transfer）的教學(xué)模型輔以持續(xù)更新的學(xué)習(xí)展示墻使學(xué)生學(xué)習(xí)力和數(shù)學(xué)成績水平大幅度提高。美國諾埃爾·蘭迪博士在《超級學(xué)習(xí)力訓(xùn)練》中從學(xué)習(xí)技巧、學(xué)習(xí)方法、時(shí)間管理、記憶術(shù)、閱讀力、記筆記、激升寫作力、應(yīng)付考試等多個(gè)方面闡述了提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)力的多種有效策略。

2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)學(xué)者對學(xué)習(xí)力的相關(guān)研究起步較晚，但仍從教學(xué)理念及方式、學(xué)生和教師等三個(gè)角度為學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)提升提出了有效實(shí)施策略。

教學(xué)理念及方式方面：“以學(xué)習(xí)者為中心”的教育理念不僅解決“培養(yǎng)什么樣的人”的問題，還解決“怎樣培養(yǎng)人”的問題，大學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)“還教于學(xué)”“還學(xué)于人”“還生于人”的三大轉(zhuǎn)變。以科學(xué)閱讀、科學(xué)記憶、手指運(yùn)動(dòng)、花樣跳繩以及思維導(dǎo)圖的多樣學(xué)習(xí)方式培養(yǎng)學(xué)生的“海量閱讀”“博聞強(qiáng)識”“心靈手巧”。

學(xué)生方面：提出大學(xué)生要明確總的學(xué)習(xí)目標(biāo)，加強(qiáng)意志品質(zhì)的鍛煉，提高信息素養(yǎng)，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法，提高學(xué)習(xí)效率，要做到學(xué)而后思進(jìn)而做，學(xué)會(huì)認(rèn)知、學(xué)會(huì)做事、學(xué)會(huì)共處、學(xué)會(huì)生存。

教師方面：在構(gòu)建學(xué)習(xí)力的過程中，教師的教育技術(shù)能力是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)力的重要決定部分，教師可采取課堂提問策略并不斷提升自身素養(yǎng)以適應(yīng)培養(yǎng)學(xué)習(xí)力的挑戰(zhàn)。翻轉(zhuǎn)課堂的洶涌浪潮為培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)力提供了新視角，通過對翻轉(zhuǎn)課堂的有效設(shè)計(jì)能夠使課堂教學(xué)成為學(xué)習(xí)共同體，教學(xué)更具教育味道且有創(chuàng)生的可能，擴(kuò)大了教學(xué)生態(tài)圈。

國內(nèi)外學(xué)者對學(xué)習(xí)力的努力探索為學(xué)生學(xué)習(xí)力的有效提升奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。但通過對文獻(xiàn)分析不難發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)學(xué)者主要聚焦于大學(xué)生的學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略，對中小學(xué)生的學(xué)習(xí)力策略研究鮮有涉及，國外學(xué)習(xí)力的提升策略研究更多是從宏觀層面展開論述，盡管也從課堂教學(xué)訓(xùn)練視角對其展開了具體的研究，但由于基礎(chǔ)教育差異性，國外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)并不能完全適合我國中小學(xué)生的學(xué)習(xí)和認(rèn)知特點(diǎn)。而以跨學(xué)科知識融合為理念，以培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力和綜合實(shí)踐能力為目標(biāo)的STEM教育正在我國如火如荼開展，STEM的教育應(yīng)用及創(chuàng)新培養(yǎng)方式能夠?qū)χ行W(xué)生的學(xué)習(xí)力培養(yǎng)提供全新的理念和思維。

二、STEM教育背景下中小學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)的可行性

1986年，美國國家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation，NSF）在《大學(xué)的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育報(bào)告》中首次提出“科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)”教育融合的理念。自此，STEM教育被美國各界領(lǐng)導(dǎo)者作為開啟恢復(fù)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵鑰匙，紛紛強(qiáng)調(diào)STEM教育對國家經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新、教育創(chuàng)新、構(gòu)建智慧國家的核心地位。STEM教育致力于以跨學(xué)科課程知識融合的理念培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和問題解決能力，幫助學(xué)生形成STEM素養(yǎng)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)毅力，加強(qiáng)學(xué)生溝通交流寫作的互惠力，促進(jìn)學(xué)生知識的內(nèi)化遷移和創(chuàng)造力的進(jìn)階發(fā)展。本文結(jié)合中小學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)力的構(gòu)成要素，構(gòu)建了STEM教育培養(yǎng)和提升中小學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)力的模型（如圖2所示）。

首先，STEM教育核心特征有助于學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的激發(fā)。具有自身的獨(dú)特性及核心特征的STEM教育強(qiáng)調(diào)在實(shí)施過程中把多學(xué)科知識融于有趣、具有挑戰(zhàn)性、與學(xué)生學(xué)習(xí)生活相關(guān)的問題中，具有能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的趣味性，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)力；其次，STEM的課程設(shè)計(jì)有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高。學(xué)生在STEM教育背景下通過開設(shè)的STEM課程形成利用科學(xué)知識及探索過程理解真實(shí)世界的能力，知道怎樣使用新技術(shù)、了解技術(shù)發(fā)展，具有分析新技術(shù)如何影響人們、社會(huì)及世界的能力，能夠從基于項(xiàng)目的跨學(xué)科整合課程的工程設(shè)計(jì)過程探究技術(shù)是如何發(fā)展的，具有分析、推理、解釋不同情境中問題的解決能力和綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提高；再次，STEM的學(xué)習(xí)過程有助于學(xué)生學(xué)習(xí)毅力的鍛煉。學(xué)生能力的獲得是一個(gè)持久連續(xù)的過程，需要學(xué)習(xí)者在特定的學(xué)習(xí)環(huán)境下所形成的穩(wěn)定性的學(xué)習(xí)意志品質(zhì)，保持學(xué)習(xí)的熱情，不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)和積極探索學(xué)習(xí)奧秘的毅力；此外，STEM秉持的課程設(shè)計(jì)原則有助于學(xué)生互惠力的增強(qiáng)。STEM課程的設(shè)計(jì)原則遵循“學(xué)生通過參加基于問題的學(xué)習(xí)、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)和基于活動(dòng)的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)術(shù)成就、高階思維技能和合作學(xué)習(xí)能力的提高”。強(qiáng)調(diào)協(xié)作性，即學(xué)生能夠在群體中相互幫助，通過STEM課程的學(xué)習(xí)過程，學(xué)生能夠在群體中進(jìn)行協(xié)作互動(dòng)交流，發(fā)揮自己的力量；最后，STEM的教育應(yīng)用有助于學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。STEM教育以建構(gòu)主義和認(rèn)知科學(xué)為理論基礎(chǔ)，通過為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富且持續(xù)更新的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生積極建構(gòu)知識，強(qiáng)化對知識的理解、記憶和遷移，將跨學(xué)科知識運(yùn)用到其他問題，促進(jìn)知識融合和遷移；利用技術(shù)手段和工程設(shè)計(jì)過程運(yùn)用批判性思維完成已有形態(tài)物品的生產(chǎn)和改良，創(chuàng)新物品的設(shè)計(jì)和改造過程是一種典型的建構(gòu)主義教學(xué)實(shí)踐，制造型STEM教育及創(chuàng)造型STEM教育應(yīng)用的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和轉(zhuǎn)化力。

因此，STEM教育從自身的核心特征方面以趣味性激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)力；從課程設(shè)計(jì)角度以提高學(xué)生解決問題能力、綜合實(shí)踐能力提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力；從學(xué)習(xí)過程中以形成穩(wěn)定的學(xué)習(xí)意志品質(zhì)鍛煉學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)毅力；從課程設(shè)計(jì)原則視角以協(xié)作學(xué)習(xí)方式增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的互惠力；從最終教育應(yīng)用方面以制造型和創(chuàng)造型教育培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)新力和創(chuàng)新思維。通過這些能力的培養(yǎng)和學(xué)生高階思維的運(yùn)用及綜合實(shí)踐能力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)力。

三、基于STEM教育學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略模型之構(gòu)建

結(jié)合中小學(xué)生學(xué)習(xí)力的構(gòu)成要素，借助技術(shù)手段，達(dá)成STEM教育跨學(xué)科知識融合的教學(xué)理念和培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力、綜合實(shí)踐能力的目標(biāo)，筆者架構(gòu)了“以STEM課程為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的核心，以課外活動(dòng)為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的拓展延伸，以教師素養(yǎng)為培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的重要保障”的基于STEM教育的學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略模型，如圖3所示。

（一）STEM課程：學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)之核心所在

STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科知識的融合，包含科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)領(lǐng)域，雖然不是這四個(gè)領(lǐng)域知識的簡單相互疊加，但是每個(gè)領(lǐng)域都有其相關(guān)的課程（如表2所示）。誠然，一些有關(guān)社會(huì)和行為科學(xué)（經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等）的課程也屬于STEM課程之列，但考慮到中小學(xué)生的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)特點(diǎn)并未將其列入。

STEM教育將涉及四個(gè)領(lǐng)域的課程以跨學(xué)科融合形式通過應(yīng)用、受益、促進(jìn)、被用、包含和探究連接，讓學(xué)生以科學(xué)的方法、探究的精神，通過各學(xué)科知識的綜合運(yùn)用和靈活遷移發(fā)現(xiàn)世界、改造世界。STEM課程在有趣的主題引導(dǎo)下以培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)力為目標(biāo)，經(jīng)過不斷嘗試創(chuàng)新的過程使學(xué)生獲得綜合實(shí)踐能力和問題解決能力。

（二）課外活動(dòng)：學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)之延伸之道

學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)和提高是一個(gè)持久連續(xù)的過程，僅通過課程教學(xué)時(shí)間難以維系，有效的STEM課程為學(xué)生提供了親自動(dòng)手實(shí)踐和接觸真實(shí)世界，探究科學(xué)問題的寶貴機(jī)會(huì)。此外，豐富有意義的課程活動(dòng)延伸也是吸引學(xué)生好奇心，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，促進(jìn)知識內(nèi)化遷移，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的有效方式。這些課外活動(dòng)可以針對中小學(xué)生在STEM教育理念背景下實(shí)施開展，包括夏令營、課外業(yè)余活動(dòng)、奧林匹克和科學(xué)展覽以及其他競賽等，課外活動(dòng)在培養(yǎng)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)力中扮演著重要角色。如表3所示，提供了一些開展課外活動(dòng)的有效建議：以航空航天項(xiàng)目為例，學(xué)生在周末或夏令營中進(jìn)行，當(dāng)飛行員是不少學(xué)生的理想，以制作飛機(jī)為興趣點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力；通過觀看飛機(jī)起飛和降落的視頻探究飛機(jī)飛行和空氣流體的原理，讓學(xué)生在本子上畫出紙飛機(jī)的輪廓，通過小組合作動(dòng)手制作及秒表記錄飛行時(shí)間，探索延長飛機(jī)飛行時(shí)間及改善性能的辦法，最終制作出功能完好的飛機(jī)模型，不僅提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)世界科學(xué)原理的興趣，還培養(yǎng)了學(xué)生改造世界的創(chuàng)造力。

（三）教師素養(yǎng)：學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)之措施保障

根據(jù)科學(xué)與數(shù)學(xué)教育協(xié)會(huì)的研究調(diào)查表明，教師不能完全勝任基礎(chǔ)教育中的科學(xué)學(xué)科教學(xué)：28%的教師在生命科學(xué)、24%的教師在地球科學(xué)、14%教師在物理科學(xué)領(lǐng)域。因此，在實(shí)施提高學(xué)生學(xué)習(xí)力的STEM課程時(shí)，教師的學(xué)科教授能力對學(xué)生來說是至關(guān)重要的。教師要以正確的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，在學(xué)習(xí)過程中充當(dāng)學(xué)習(xí)促進(jìn)者、幫助者的角色，適時(shí)給予學(xué)生獎(jiǎng)勵(lì)。采取基于問題解決、基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)等教學(xué)方式，對學(xué)生問題的及時(shí)反饋能促成學(xué)生快速掌握使用數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的分析方法，或教師以隱性方式將指導(dǎo)滲透于教學(xué)策略和活動(dòng)的組織過程中。例如，在教室的學(xué)習(xí)墻上學(xué)習(xí)拼圖任務(wù)中，引導(dǎo)學(xué)生選擇正確的解決問題方式，當(dāng)學(xué)生某一維度的學(xué)習(xí)力有所進(jìn)步時(shí)，及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生將作品置于學(xué)習(xí)墻上供大家學(xué)習(xí)。

總之，在STEM教育背景下，為學(xué)生學(xué)習(xí)力的提高提供精心設(shè)計(jì)的STEM課程，運(yùn)用跨學(xué)科知識和綜合實(shí)踐手段解決與學(xué)生生活密切相關(guān)的實(shí)際問題，通過豐富多彩的課外活動(dòng)使學(xué)生將所學(xué)知識鞏固內(nèi)化遷移，加強(qiáng)教師在學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)過程中的引導(dǎo)、幫助、答疑反饋的作用，為學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境和條件，從而達(dá)成提升學(xué)生學(xué)習(xí)力之目標(biāo)。

四、基于STEM教育理念提升中小學(xué)生學(xué)習(xí)力的課程設(shè)計(jì)

（一）基于STEM教育的學(xué)習(xí)力課程設(shè)計(jì)

1.基于STEM教育理念的學(xué)生學(xué)習(xí)力課程設(shè)計(jì)原則

（1）以STEM教育跨學(xué)科知識融合的理念為指導(dǎo)；（2）課程設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)小組協(xié)作交流：主要包括組內(nèi)合作和組間合作；（3）注重教師在學(xué)生課程學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)和監(jiān)督作用：教師在學(xué)生探究、學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐的過程中予以指導(dǎo)和幫助；（4）課內(nèi)學(xué)習(xí)和課外拓展延伸相結(jié)合：課外活動(dòng)的拓展有助于學(xué)生學(xué)習(xí)力的鞏固提升。

2.基于STEM教育理念的學(xué)生學(xué)習(xí)力課程設(shè)計(jì)流程

針對中小學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)力的定義和構(gòu)成要素，借助技術(shù)手段，以STEM教育跨學(xué)科知識融合的理念為指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力為出發(fā)點(diǎn)，從課內(nèi)、課外、教師和學(xué)生活動(dòng)視角基于STEM教育設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程，具體設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

基于STEM教育培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的策略建議模型，將STEM課程、課外活動(dòng)和教師素養(yǎng)融入課程設(shè)計(jì)之中，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力為目標(biāo)。其課程設(shè)計(jì)流程解釋如下：（1）課程主題和目標(biāo)的確定是整個(gè)課程開展的前提，選取與學(xué)生生活相關(guān)的主題并與解決實(shí)際問題相結(jié)合能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；（2）以小組協(xié)作交流的方式進(jìn)行問題探討和討論，能夠加強(qiáng)學(xué)生之間的交流和溝通，增強(qiáng)學(xué)生的互惠力；（3）課程的學(xué)習(xí)過程通過多環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)活動(dòng)展開，以重復(fù)設(shè)計(jì)、制作和測試的過程使學(xué)生的作品日趨完美，學(xué)生在反復(fù)學(xué)習(xí)的過程中鍛煉了其學(xué)習(xí)毅力；（4）教師在課程學(xué)習(xí)過程中充當(dāng)引導(dǎo)者、幫助者的角色，引導(dǎo)學(xué)生以正確的方式進(jìn)行探究，在學(xué)生遇到問題時(shí)及時(shí)予以指導(dǎo)；（5）學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程中要完成一個(gè)作品，并將所學(xué)知識以作品的方式呈現(xiàn)，體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)造力的價(jià)值和學(xué)習(xí)能力的提高，同時(shí)以展覽的形式對作品進(jìn)行評價(jià)和表揚(yáng)能夠有效保持學(xué)生深入學(xué)習(xí)的熱情；（6）課外活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)的延伸，將所學(xué)的STEM課程知識在課外活動(dòng)中運(yùn)用和拓展，以持續(xù)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的提高；（7）整個(gè)探究學(xué)習(xí)過程中以信息技術(shù)為輔助，將信息技術(shù)以適當(dāng)時(shí)機(jī)和方式融入課堂教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)力的提高。

（二）STEM課程培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的課程設(shè)計(jì)實(shí)例

1.課程主題和對象

本研究選取與生活密切相關(guān)的知識——“彈力球的制作”為主題，是因?yàn)閺椓η驗(yàn)閷W(xué)生生活中經(jīng)常接觸使用和喜歡的玩具用品，貼近生活實(shí)際，學(xué)生能夠迅速融入對彈力球的探究過程。適用對象為小學(xué)高年級學(xué)生，實(shí)驗(yàn)過程持續(xù)4-6小時(shí)，以3-4人為一組。如果小組人數(shù)過多，則不利于每個(gè)人想法的實(shí)現(xiàn)；若小組人數(shù)過少，則任務(wù)量偏重，容易導(dǎo)致學(xué)生不能完成任務(wù)，產(chǎn)生畏難情緒等。

2.課程目標(biāo)

（1）通過探究彈力球的原理和制作彈力球的過程，能夠激發(fā)學(xué)生探索生活的樂趣；（2）將所學(xué)知識“硼砂溶液+膠水=彈力球”通過學(xué)習(xí)工具和動(dòng)手實(shí)踐運(yùn)用到實(shí)際生活的問題解決中，最終制作一個(gè)性能完好的彈力球；（3）以小組合作探究的方式培養(yǎng)學(xué)生的人際交流和溝通能力，學(xué)習(xí)合作學(xué)習(xí)。

3.實(shí)驗(yàn)過程

課程實(shí)施過程主要分為四個(gè)環(huán)節(jié)開展：

（1）第一部分：探究彈力球的構(gòu)成原理

興趣導(dǎo)入：教師在課中演示彈力球的玩法，并通過彈力球的彈跳高度不同吸引學(xué)生的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生試用彈力球，引導(dǎo)學(xué)生提出問題：彈力球是如何制成的？為什么彈跳高度不一樣？

資料查找：基于上述問題讓學(xué)生通過小組討論和上網(wǎng)查找資料等方法解決問題，每個(gè)人記下各自的答案。彈力球和學(xué)生的生活息息相關(guān)，他們具有一些關(guān)于彈力球的基礎(chǔ)知識，通過小組合作及上網(wǎng)查找資料的方式能夠解決這個(gè)問題。

觀看視頻：將提前錄制好的制作彈力球的視頻進(jìn)行播放，提出了一個(gè)制作彈力球的新方案——以硼砂溶液和膠水混合制作彈力球，是否可行？以視頻為載體向?qū)W生拋出第一個(gè)問題，自己制作一個(gè)彈力球驗(yàn)證性方案。

（2）第二部分：設(shè)計(jì)、制作、測試彈力球

探究制作過程：學(xué)生通過視頻知道制作所需的兩種原材料，但教師要對制作的詳細(xì)過程進(jìn)行講解和指導(dǎo)，通過確定原料用量-制作步驟-成型的順序讓學(xué)生進(jìn)行思考，確定“量取-混合-攪拌-撈取-壓實(shí)-揉搓-搖圓”的制作流程及注意事項(xiàng)。

確定原料：實(shí)驗(yàn)中需要用到硼砂溶液和膠水，讓學(xué)生通過量杯或其他帶有刻度的容器正確量取兩種液體，并將自己的用量記錄下來。為了減少學(xué)生對其他變量影響的困惑，在保持膠水用量為10ml不變的情況下，教師組織并和學(xué)生共同進(jìn)行討論。

制作成果展示：在學(xué)生制作過程中，教師在課堂上隨機(jī)觀察每個(gè)小組的制作情況，并對制作情況給予實(shí)時(shí)指導(dǎo)。將每個(gè)小組制作的彈力球進(jìn)行展示，分析其在彈跳過程中可能會(huì)出現(xiàn)各種問題，如彈力球的反彈高度不夠高、形狀不圓、彈力球保持彈跳及反彈的持續(xù)時(shí)間過短等問題。針對出現(xiàn)的問題，教師借此機(jī)會(huì)積極激發(fā)學(xué)生對問題的深層次思考。

（3）第三部分：重新設(shè)計(jì)、重新制作、測試彈力球

針對前面出現(xiàn)的問題，教師帶領(lǐng)學(xué)生一起做實(shí)驗(yàn)，探究出現(xiàn)問題的原因。隨后學(xué)生根據(jù)自己制作的彈力球所出現(xiàn)的問題進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制作，經(jīng)過反復(fù)的修改和測試，最終制作一個(gè)符合要求的彈力球。

（4）第四部分：課后提升深化

提出問題：教師向?qū)W生提出問題：你們最想得到什么樣的彈力球？每個(gè)學(xué)生的回答不盡相同，教師給學(xué)生布置課外任務(wù)，制作自己想要的彈力球。

在線交流：學(xué)生在課后制作的過程中可能會(huì)遇到各種問題，借助QQ討論組或者網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間等在線交流功能，通過學(xué)生和學(xué)生、學(xué)生和教師之間交流來獲得問題的解決。

成果競賽：將學(xué)生課外所做的彈力球以競賽的方式進(jìn)行展出，教師對學(xué)生作品進(jìn)行點(diǎn)評、表揚(yáng)和獎(jiǎng)勵(lì)并進(jìn)行同學(xué)間的互評等。

彈力球的制作課程分為課中和課外兩個(gè)部分進(jìn)行，課中通過探究彈力球的構(gòu)成原理、設(shè)計(jì)、制作和測試，發(fā)現(xiàn)問題后探究原因，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、制作和測試最終制作符合要求的彈力球。課外學(xué)生根據(jù)自己的興趣點(diǎn)選擇自己喜歡的彈力球的特征完成作品，借助信息技術(shù)手段完成資料查找、觀看視頻、探究制作過程、制作成果展示及在線交流，并以競賽的形式深化學(xué)生對彈力球制作原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生探究思維和綜合實(shí)踐能力，如圖5所示。STEM教育主張技術(shù)作為認(rèn)知工具，無縫地融入到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)。因此，在實(shí)施基TSTEM課程培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的實(shí)驗(yàn)過程中，運(yùn)用視頻、網(wǎng)絡(luò)資源及QQ討論等多媒體技術(shù)手段為學(xué)生呈現(xiàn)問題，探究構(gòu)成原理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，使學(xué)生能夠在仿真的情境和實(shí)際制作的過程中獲得真切體驗(yàn)，借助信息技術(shù)將難以理解的制作過程或原理以動(dòng)畫視頻等方式展示，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與STEM教育的融合，達(dá)成促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)的目標(biāo)。

（三）STEM課程——“彈力球的制作”提升學(xué)習(xí)力之分析

彈力球的制作課程涉及將硼砂溶液和含有聚乙烯的膠水混合經(jīng)過塑性可以得到一個(gè)彈力球的科學(xué)知識，在制作過程中需要用量杯精確測量硼砂溶液和膠水及數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)方法，通過重新設(shè)計(jì)和制作改善彈力球性能的工程和技術(shù)問題。因此該課程屬于涉及STEM四個(gè)學(xué)科的跨學(xué)科綜合課程。該課程設(shè)計(jì)對學(xué)生學(xué)習(xí)力的提升體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.興趣導(dǎo)入激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力

在教師引入課程前通過讓學(xué)生親身玩彈力球來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并以觀看視頻的方式提出問題，引起學(xué)生的好奇心，使學(xué)生身臨其境自然融入課堂的討論中。學(xué)生對課程學(xué)習(xí)表現(xiàn)出濃厚的興趣，積極配合教師教學(xué)過程，之后教師以問題詢問的方式如“大家喜歡玩彈力球嗎？對制作和探究彈力球的構(gòu)成原理是否感興趣”等確定學(xué)生是否對該課程的學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)習(xí)動(dòng)力，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.小組合作提高協(xié)作交流能力

課程設(shè)計(jì)采用3-4人為一組的小組合作方式，在探究彈力球的構(gòu)成原理時(shí)通過小組成員內(nèi)部交流和網(wǎng)上查找等形式增進(jìn)同學(xué)之間的溝通。同時(shí)，制作過程中可能遇到各種問題，與同學(xué)的交流可以觸發(fā)有效解決問題的發(fā)生。教師在課程中充當(dāng)促進(jìn)者、幫助者的角色，引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行探究和實(shí)踐。學(xué)生在其過程中能夠通力合作，通過小組互評了解學(xué)生在組內(nèi)進(jìn)行合作交流的情況，并且教師以幫助者的身份與學(xué)生個(gè)人及學(xué)習(xí)小組積極交流溝通，及時(shí)化解遇到的問題。

3.制作過程鍛煉學(xué)習(xí)毅力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力

探究彈力球的制作原理及設(shè)計(jì)、制作和測試彈力球是一個(gè)持續(xù)、環(huán)環(huán)相扣的過程，對制作成品的改良和重新制作需要學(xué)生始終保持學(xué)習(xí)的熱情、求知精神和良好的意志品質(zhì)才能將課程完整進(jìn)行。同時(shí)，在討論答疑、探究原理、設(shè)計(jì)制作、測試再修改的過程中，學(xué)生逐步解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，學(xué)習(xí)能力逐漸提高。學(xué)生最終能夠通過這一連續(xù)的設(shè)計(jì)、修改和完善的學(xué)習(xí)過程完成彈力球的制作，并始終保持積極探索和努力實(shí)踐的精神。

4.制作作品展現(xiàn)創(chuàng)造力

研究成果是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的具體體現(xiàn)，學(xué)生將所學(xué)知識與生活中具體問題相聯(lián)系通過動(dòng)手實(shí)踐制作成品。該課程中學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程制作彈力球玩具，使其能夠感受到自己制作成果的滿足感，同時(shí)根據(jù)自己的興趣點(diǎn)制作性能更為完善的彈力球來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。在以后遇到類似問題時(shí)，學(xué)生能夠?qū)⒔?jīng)驗(yàn)“轉(zhuǎn)化”，深化和鞏固所學(xué)知識，實(shí)現(xiàn)學(xué)生問題解決能力和綜合實(shí)踐能力的提高。

與此同時(shí)，基于STEM理念的“彈力球制作”課程的課堂探究、交流溝通和創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐活動(dòng)主要以學(xué)生身邊發(fā)生或?qū)W生感興趣的事情為切入點(diǎn)，通過一系列活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力，為確保學(xué)生學(xué)習(xí)力是否能在學(xué)習(xí)活動(dòng)中得到有效提升，結(jié)合具體活動(dòng)，筆者從學(xué)習(xí)力的五個(gè)構(gòu)成維度，設(shè)計(jì)了具體活動(dòng)的觀測內(nèi)容，以確保學(xué)習(xí)力能得到有效的提升，如下頁表4所示。

通過整個(gè)具體實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施，選取與學(xué)生生活實(shí)際密切相關(guān)及學(xué)生非常感興趣的主題可以激發(fā)學(xué)生的探索熱隋，從而提高對所學(xué)知識的專注力，為學(xué)生提供適時(shí)指導(dǎo)，給學(xué)生思考討論的時(shí)間，學(xué)生這個(gè)過程中更容易進(jìn)發(fā)自己的靈感和火花，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考之思維能力，使學(xué)生創(chuàng)作出自己的作品，從而不斷探索提高學(xué)生學(xué)習(xí)力的有效途徑與方法。

五、結(jié)束語

面對教育應(yīng)以學(xué)生的發(fā)展為核心，著力培養(yǎng)適應(yīng)信息化時(shí)代的學(xué)習(xí)者，理應(yīng)把培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)力為首任，倡導(dǎo)跨學(xué)科協(xié)作作為焦點(diǎn)、核心。傳統(tǒng)教育觀念的詬病嚴(yán)重阻礙著學(xué)生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)，變革現(xiàn)有教育理念，尋求適合時(shí)代發(fā)展的教育實(shí)踐，努力創(chuàng)新教育教學(xué)理念和模式，跳出傳統(tǒng)桎梏，對教育工作者而言，責(zé)無旁貸。本文基于STEM教育，嘗試架構(gòu)了基于STEM教育的學(xué)生學(xué)習(xí)力培養(yǎng)策略模型，實(shí)現(xiàn)了通過STEM課程的教育應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和知識內(nèi)化遷移，并結(jié)合具體的實(shí)踐學(xué)習(xí)內(nèi)容，展現(xiàn)其模型的實(shí)踐操作，完成了STEM教育理念與學(xué)習(xí)力培養(yǎng)的對接，是一件非常有意義的實(shí)踐探索。希望籍此能引起廣大研究者對學(xué)習(xí)力培養(yǎng)等問題更為深入的研究與實(shí)踐。同時(shí)，在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)、有效的技術(shù)工具等因素的提供都在某種程度上影響著學(xué)生學(xué)習(xí)力的提升，這也將是我們下一步研究需要充分予以考慮與分析的。