借助格灵世界软件推进STEAM教育

周颖

摘  要 STEAM教育作为一种跨学科的教育模式，旨在通过不同学科之间的整合，培养学生运用跨学科的思维来解决真实的问题，对教学改革和人才培养具有重要作用。介绍一款针对线上STEAM课程的格灵世界软件，梳理跨学科教育的重要性，结合生物学科食物链的知识点制作海底生态链，进行教学设计，并对该软件在跨学科思维培养方面的积极作用进行分析。

关键词 STEAM教育;跨学科思维;创新能力;项目式学习;生物;食物链;海底生态链

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）15-0056-03

0  前言

我国正处于创新驱动发展的重要阶段，STEAM（Science， Technology， Engineering， Arts， Mathematics，即科学、技术、工程、艺术、数学）教育作为一种培养未来综合型人才的教育模式，融合科学、技术、工程等学科的内容来应对由于学科分裂无法创造性地解决复杂问题的现状，从而培养学生的创新能力与跨学科思维等，对我国教育发展具有重要的推动作用。目前，我国STEAM教育大多在线下课堂进行，学生在课下无法及时巩固相关知识。针对这样的情况，格灵世界软件作为跨学科思维能力综合实践平台，提供线上STEAM课程，从认知能力、运算能力、思维能力、抗挫力及创造力五个方面综合培养学生的创新能力与跨学科思维。

1  格灵世界软件介绍

格灵世界软件是由北京格如灵科技公司推出的将VR（Virtual Reality，虚拟现实）与教育相结合的青少年跨学科思维能力综合实践平台。它是一款基于PBL教学理念，融合多领域知识，让学生在项目化、游戏化的学习过程中成长为未来社会需求人才的软件。该软件提供多场景跨学科的课程内容，支持自己创建场景，并可以通过VR技术，借助VR眼镜来感受现实无法实现的场景，更好地发挥学习者的创造能力。

格灵世界软件可在官网上免费下载。格灵世界包括十二大主题场馆（目前只开放赛车馆、创意馆、微生物馆、海洋馆、海港馆五大场馆），每个场馆包含素材库、场景区域、编程区、素材属性、素材大纲、模型动画、工具栏等七部分（见图1）。该软件提供有关四大主题的课程内容以及直播体验课，供学习者对此进行了解、学习。

2  STEAM教育的重要性

随着21世纪的到来，科学技术的发展方式逐渐呈现出高度的综合化，使得学科与学科之间的边界不断模糊和淡化，学科之间彼此渗入的现象逐渐凸显[1]。随着社会的变化，知识不再是由单一一门学科产生，而是转变为在更为复杂、跨学科的情境中产生。学科之间的关联由“0”逐渐向“1”靠近。在实际生活中，许多问题需要涉及多门学科知识才能得到解决。比如建造桥梁时，不是单依靠工程学知识就能实现，还需要数学、美术、科技和经济等学科的知识。因此，未来的社会需要的是具有创新意识和跨学科思维的综合型人才。由此可见，无论是技术的发展、知识生产方式的转变，还是社会需求的变化，跨学科的教育和跨学科思维的培养已成为必然。

当前，我国正处于经济转型阶段，创新成为国家发展的新战略。科技创新的关键在于创新人才，而创新人才的关键在于创新教育[2]。2018年教育部发布的《2018年教育信息化和网络安全工作要点》指出：探索信息技术在众创空间、跨学科学习（STEAM教育）、创客教育等教学新模式中的应用，推动教育理念和教学模式的创新，从而培养学生的创新能力，促进学生的全面发展。因此，跨学科思维能力培养的必然性在我国已有目共睹，也指明了教育改革的方向。

3  STEAM教育理念下的教学设计：以海底生态链为例

本文在学习生物课中食物链知识点的基础上，以运用格灵世界软件来制作海底生态链为例，从教学目标、内容设计、教学流程三个方面介绍STEAM教育理念下的教学设计。

3.1  教学目标

1）学生通过学习食物链来制作海底生态链，掌握格灵世界软件中海洋馆内添加元素、对元素进行編程、设置元素属性等操作;

2）学生通过解决任务、项目式学习，在对海底生物的属性进行编程的过程中锻炼计算思维能力;

3）学生通过自主探究、主动学习，亲自动手选择海底生物制作生态链，再通过VR眼镜浏览，提高学习兴趣和创造能力;

4）学生在制作海底生态链时在格灵世界软件中融合多学科的知识，培养运用多学科知识来解决真实问题。

3.2  涉及的跨学科知识

涉及的跨学科知识见表1。

3.3  教学内容

STEAM教育强调融合多学科的知识来解决真实问题。在利用格灵世界软件进行项目制作时，若涉及多学科的知识将对学生的认知、计算和创新能力的提升起到帮助作用。教学内容见表2。

3.4  教学过程

基于STEAM教育理念的课程主要采用任务驱动、项目式学习教学模式，教学流程包括六个步骤：第一步，教师创设情境，确定项目的主题;第二步，教师带领学生对问题进行分析，学生分组、制订计划;第三步，学生合作探究，教师提供指导;第四步，小组合作完成任务，制作作品;第五步，教师组织交流活动，学生进行成果汇报、经验交流;第六步，教师和学生针对不同的方面对整个活动进行评价。教学流程见表3。

4  格灵世界在跨学科教育中的优势

本文根据STEAM教育跨学科、艺术性、体验性、情境性、协作性、设计性的核心特点，结合制作海洋生态链案例，分析格灵世界软件对跨学科教育的积极作用。

4.1  多学科内容融合

STEAM教育的核心特征是跨学科性，强调打破学科界限，培养学生跨学科思维。传统教育将知识按学科进行分类，削弱学科与学科之间、知识与真实情境之间的联系，使学生缺乏解决真实问题的能力。采用这样的教育方式，不能让学生根据问题来灵活地选择相应的学科知识，对知识的理解不够深入，从而不利于培养学生的创新能力与跨学科思维。格灵世界软件提供不同主题场馆，在编辑相应的学习项目时涉及艺术、数学、编程等各学科知识，在完成项目的过程中引导学生运用多学科知识解决问题，增强学生对各学科知识的理解，不仅可以锻炼学生运用多学科知识解决问题的能力，也可以提升学生的逻辑思维能力和跨学科思维能力。

4.2  趣味化教学

STEAM教育中的A指艺术，强调教育中要融入艺术与人文属性，激发学生的学习兴趣，增加教学的趣味性。目前的课堂上，教师大部分仍是采用PPT来辅助教学，这在一定程度节省了板书时间，却只是将教师读课本换了一种方式。这样的教学方式无法满足多样化的需求，也不能扩展学生的课外知识以及调动学生学习的主动性。格灵世界软件因其多样化的主题场馆、丰富的元素素材以及逼真的动画来增加教学的生动性，激发学生学习的兴趣。在学习食物链知识点后，让学生利用格灵世界软件中的海洋馆制作海底生态链，借助格灵世界中虚拟的海底世界以及各种游动的鱼类与哺乳动物，不仅使教学变得生动化，也使学生的兴趣得到提升，最终使学生的知识发生迁移，加深对食物链知识的理解。

4.3  项目式学习

STEAM教育的本质是要解决真实问题，这些问题往往复杂程度高，难度大，所以只有通过学生与教师以及其他学生的交流合作、协同探索，才能顺利解决问题，完成对知识的建构[3]。STEAM教育强调学习同伴之间在协同中相互合作、相互启发，进行群体性知识的建构。格灵世界软件基于PBL教学理念，以学生为主体，以教师为主导，让学生在项目化、游戏化的学习过程中逐漸掌握未来社会需要的多种竞争能力。在制作海洋生态链时，学生根据兴趣、爱好自由组成小组，通过思考和推理来完成这个项目。在这个过程中，小组成员各有各的角色，而且角色是不断轮换的，通过成员之间的相互交流、合作与教师的指导，通过学生的主动探索来解决问题，锻炼学生的创造力、团队合作和领导能力。

4.4  情境化场馆

STEAM教育强调学习知识与现实之间的联系，要从真实的问题情境出发，注重学生主动性的发挥和“做中学、学中学”的理念。这样一来，学生在解决问题的过程中不仅知识量得到增加，还可以培养情境化解决问题的能力以及知识的迁移能力。格灵世界软件拥有十二大主题场馆（目前只对外开放五大场馆），学生可以根据兴趣、爱好选择主题馆，进入场景进行项目的研究。如在研究海底生态链时，学生选择海洋馆进行研究，在海洋馆内模拟真实的海底场景中添加各种海洋生物来制作生态链，最后通过VR眼镜沉浸式体验自己创设的情境，不断地释放好奇心与创造力，变被动学习为主动学习，加深对知识的理解，提高知识的迁移能力。

4.5  自主设计功能

创新成果的产生是STEAM教育的目标，但不是唯一目标[4]。成果的产出是习得知识和培养能力的外化表现。制作创意性作品是获得成就感的重要方式，也是维持和激发学习动机、保持好奇心的重要途径。格灵世界软件在每个场馆内提供大量的模型、特效、音效和场景，而且支持学生自己设计场景、模型，也可以通过编程对模型实现不同的特效，并通过预览使学生不断地对自己的作品进行改造，直到满意为止。制作海底生态链时，学生可以选择系统提供的鱼类模型、海底场景和游动特效来完成，也可以自由设计鱼类模型、海底场景和游动效果来实现这条海底生态链，培养创新能力和设计思维。

5  结语

STEAM教育以一种融合多学科知识来解决现实中的真实问题的新型教育模式，颠覆了传统的教育理念，推动了教育改革，对未来社会的发展具有积极的推动作用。格灵世界软件作为一个在线STEAM课程平台，旨在引导学生运用已掌握的知识和工程技术，采用学科思维与实践解决真实问题。格灵世界软件的多学科交叉融合、趣味性教学、项目式学习、情境化场馆、自主设计功能等产品特色与STEAM教育理念相契合，从而解决了目前存在的STEAM教育多数在线下课堂进行，在课下无法及时对所学知识进行运用、巩固的问题。因此，借助格灵世界软件可更好地推进STEAM教育的发展。

参考文献

[1]陈明选，苏珊.STEAM教育视角下教育技术学人才培养的思考[J].电化教育研究，2019，40（3）：27-33.

[2]蒋家傅，张嘉敏，孔晶.我国STEM教育生态系统与发展路径研究：基于美国开展STEM教育经验的启示[J].现代教育技术，2017，27（12）：31-37.

[3]秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式教育[J].中国电化教育，2017（4）：67-74.

[4]胡畔，蒋家傅，陈子超.我国中小学STEAM教育发展的现实问题与路径选择[J].现代教育技术，2016，26（8）：22-27.