“SIMPS”初中STEAM课程教学模式探究

魏晓风 曾祥明 陈浩 沈迪

目前，虽然我国在中小学逐步普及了3D打印、开源硬件、编程、机器智能等各种类型的STEAM教育内容，但STEAM教育的发展还处在起步阶段，仍存在诸多问题：①对STEAM概念理解不清，理论研究欠缺，开展经验不足，实践中出现盲目照搬套用现象。②对STEAM教育在国家发展中的战略地位认识不够充分。STEAM课程还未列入国家课程计划的必修课或常态课程教学中，许多学生未能接触到真正的STEAM教育。③缺少优质课程、教学模式和良好师资的支持。④缺乏STEAM教育评价方式，能力培养模式也受到质疑。

笔者所在学校作为区属公办品牌标杆初中学校，应对当下时代发展对人才的新需求，结合STEAM教育的理念，开展了STEAM教育，着力培养学生科学、技术、数学、工程等跨学科综合素养能力。笔者在教学实践中，针对上述问题，从STEAM教育缺乏优质课程，缺少教学模式经验，以及人才培养的新要求等角度，进行项目式学习的初中STEAM课程教学探究，设计构建以学生为中心的“SIMPS”教学模式，并结合校本活动读本《探究虎门大桥的“舞动”》一课进行教学分析，以期为STEAM教育的开展与实践提供新的研究视角。

● 项目式学习与STEAM教育的结合

“以问题来组织学习过程”的项目式学习形式，对培养学生的科学探究精神、创新创造能力、沟通协作能力等有重要意义，且与STEAM教育理念契合，所以被认为是开展STEAM教育的有效实施方式，也因此，结合项目式学习进行STEAM课程的教学研究，具有科学性和研究价值。

● “SIMPS”教学模式的设计构建

笔者遵循初中生的认知发展特征，结合项目式学习的理念，并参考了综合实践学科的价值体认、责任担当、问题解决、创意物化的教学目标，构建了以学生为中心的“SIMPS”教学模式，其中包括情境创设（Situation）、探究学习（Inquiry）、创意造物（Model building）、展示分享（Performance）、总结评价（Summary）等环节，涉及教学内容设计、教学实施设计、教学总结评价设计三大类（如下页图1）。

1.教学内容设计（S）

课程主题影响着情境创设以及內容实施，所以主题及情境创设应贴近学生的生活，只有让学生觉得有意思、有价值，才能吸引他们进行学习。笔者认为，可以多角度、多视野、分类别筛选主题，如突出佛山传统文化传承类的主题，就可分为传统手工艺（如陶艺、版画等）、传统家具、传统民居建筑（如清晖园、祖庙）等，这是融入地方特色的主题选取，也可从建筑、交通、农业等工程大类进行主题选取。另外，内容的设计还应该站在更高的层面去融合多学科的知识，做到真正地综合性地学习与解决问题。

2.教学实施设计（I、M）

STEAM教学实施可以是课堂里的教学，也可以是学生社团、兴趣小组和校外研学等;学习的场所也可不局限在教室，可通过活动体验、情境模拟、参观调查、角色扮演、实验操作等形式，让学生走出教室，进行学习体验、行为体验和内心体验，丰富的实践活动能促进学生在学习中体验，在体验中成长;造物过程中的形式和手段也可多样，如手工制作、图纸绘画、3D打印等，通过作品设计，制作成型，实物检测、完善总结的过程，让学生将所思所想付诸实践，锻炼他们的艺术设计与动手实践能力。

3.教学总结评价设计（P、S）

因为STEAM课程教学没有统一的评测标准，所以评价是难点。笔者认为，STEAM教学评价应该多元化、多角度，不仅要关注学习结果的评价，还应关注过程性评价和表现性评价，评价主体也不局限于老师，还可以是同学、小组、家长、社区等。例如，教学评价设计可分为：①学习效果评价。项目式学习是探究、造物的过程，过程中会形成小组的实验记录、作品，制作相应的评分量表、记录表、思维导图等，将这些成果可视化，成为评价小组学习效果的依据。②学习能力评价。STEAM教育更高的意义在于培养学生的能力，但准确测量能力很难。教师可借助可视化成果来评价学生完成作品的创新度和理想度，也可以利用较权威、较有科学性的能力量表进行数据分析，如测试学生的创新创造能力，可以利用国际上公认的权威的威廉斯创造力倾向测量表进行前后测试来收集数据，相对科学地分析和验证能力培养效果的评价。③学习协作评价。在项目式学习中，一般是以小组为单位进行协作探究学习，因此，教师可利用小组评价量规的形式，进行他评、自评等，获取学生的学习情况。

因此，只有合理地进行教学评价设计，才能更好地促进与激励学生的学习成长，真正体现STEAM教育培养的意义。

● “SIMPS”教学模式的实施

根据“SIMPS”教学模式，笔者以校本活动读本《探秘虎门大桥的“舞动”》一课为例，进行教学设计与实施分析，希望能为STEAM课程教学提供案例参考和借鉴。

1.情境创设（S）

本项目以桥梁为主题，教学目标是让学生了解和学习桥梁结构与简易制作。在设计本项目时，笔者利用2020年五一劳动节期间的热点新闻“虎门大桥封桥”事件创设情境，设置虎门大桥“舞动”的悬念，激发学生的好奇心，吸引他们深入探究和学习。在学习内容上增加了物理学的气流和气压、涡振现象的知识，学生在学习过程中还了解了空气动力学泰斗、“两弹一星”之父钱学森的导师卡门的故事，拓展了人文艺术知识。整个教学富有趣味性、科学性和人文气息。

2.探究学习（I）

本项目在探究学习中开展多形式的活动体验：①探究“涡振现象”的知识，通过小组协作进行两个快速实验，体验气流与气压的物理学知识，从而举一反三，分析研究出“涡振现象”的原理，揭开虎门大桥“舞动”的秘密。②关注时事人文，关心身边的事，小组成员利用网络并结合自己的生活经验，搜集生活中遇到的类似的“涡振”现象和场景，并选定历史上重大的涡振事件，制作成思维导图，对事件及事故进行介绍与分析。③探究桥梁建筑的基本结构及稳固要素，通过了解涡振等桥梁事故，明确建造一座稳固桥梁的重要性。在讨论桥梁稳固性影响因素时，笔者选择了两个重要因素（桥柱形状、桁架结构）进行模拟体验，小组分工进行实验并记录（如图2），在探究过程中充分了解并形成自己的桥梁概念。④化身桥梁建筑小工程师的角色扮演，创设学习体验：为缓解交通拥堵情况，德胜河上要建造一座新的悬索桥，请各工程团队结合日常生活中的真实需求及城市发展需要，设计桥梁方案及评估抗压风险（如图3）。

3.创意造物（M）

造物主要体现在小组的桥梁设计方案以及抗压风险评估内容上。本项目结合创意造物的理念，利用3D打印的手段，实现造物的乐趣。通过小组需求和设计分析，设计草图，然后进行3D打印，将打印的桥梁实物进行重量、抗风能力的测试评估，很好地将技术融入到了造物学习中。在此过程中，产生的设计草图、实验记录、解决方案、措施等都是造物过程的重要体现和评价。

4.展示分享（P）

项目探究的每一个阶段都会产生相应的成果，如探究涡振现象的原理、探讨稳固桥梁的因素、桥梁创新设计方案和草图、桥梁打印的作品实物、小组采取的桥梁加固措施等。对于这些小组智慧的结晶，教师可以在每个阶段的进行中或总结时，引导学生采用汇报等形式进行展示分享，组内协作，组间协作，推动整个项目顺利进行。

5.总结评价（S）

在本项目的学习过程中，强调学生自主探究、小组协作、成果分享等。因此，教学评价采用过程性评价与总结评价、他人评价与自我评价等方式。笔者要求学生在学习过程中收集各类实验记录表、心得记录、思维导图设计，作为对他们的学习过程进行评价的重要依据。在总结评价中，尤其是最后的造物部分，通过小组桥梁设计与方案展示，采用自评、小组评、教师评的量表评价，教师更加全面、合理地肯定了小组合作的成果。

● 总结

本文设计构建了以学生为中心的“SIMPS”初中STEAM课程教学模式探究，希望能够开发出优质的STEAM课程资源，创新教学方式，为本土化的STEAM课程发展提供一些案例研究与经验参考。虽然“SIMPS”教学模式已实施了一段时间，取得了一定的成效，但还需要在长期实践中不断检验、完善，总结经验理论，以便拓展到各类教学中，并在一定程度上锻炼和培养学生的创新思维、创造能力，这样才能使STEAM教育真正发挥其潜在的教育价值与意义。

本文系2020年度广东省教育研究院第二批STEM教育专项研究课题“基于项目式学习的初中STEM课程开发与实践研究——以3D创意设计校本课程为例”（课题编号：GDJY-2020-S-b036）的阶段性研究成果。