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STEAM教育理念下的电子科学项目教学研究

STEAM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、

艺术(Arts)和数学(Mathematics)五门学科的缩写。在当前知识信息化的

时代，教育行业为了培养能够更好的适应社会的人才，提出了改变原有的教育

模式，发现和探索更加智能化、个性化和综合化的教育理念的倡导，STEAM教

育这个新的教育理念正被世界各国所重视。STEAM教育是将科学、技术、工程、

艺术、数学这五门学科的知识体系进行交叉融合，使各学科之间相互联系进而

形成一个有机整体，这一理念源于美国的实用主义哲学，最早于20世纪50年

代开始萌芽，起初只有四门课程统称为STEM，之后美国学者GeorgetteYakman

认为在原有的基础上加入艺术(Art)元素可以使得STEM教育变得更加的全面，

这一观点得到了教育界的普遍认同。

STEAM教育旨在培养学生的五种基本素养，包括科学素养，技术素养，工

程素养、艺术素养以及数学素养。美国州长协会(NationalGovernors

Association)2007年颁布的“创新美国:拟定科学、技术、工程与数学议程

(InnovationAmerica:BuildingaScience，Technology，EngineeringMath

Agenda)”共同纲领中指出，在知识经济时代，只有具备STEAM素养的人才能

在激烈竞争中取得先机，赢得胜利。学者们认为，STEAM素养是个体在科学、

技术、工程和数学领域以及相关交叉领域中运用个人关于现实世界运行方式的

知识的能力。

由此可见，STEAM教育不是将各学科的知识机械性的传授给学生，而是通

过将各学科的知识融入到项目中去，让学生在完成项目的同时获得知识并能够

灵活的运用。STEAM教育的特点是跨学科融合，这就要求在STEAM教学中必须

将各门学科紧密相连，以适当的方式引导学生掌握知识和技能，并能够用自己

所学去解决现实生活中的问题。

现有的也是最常见的STEAM教育方式有两种，一种是基于项目的学习

(Project－BasedLearning)，一种是基于问题的学习(Problem－based

learning)。本文采用基于项目的STEAM教育研究方法。学者黎家厚认为基于

项目的学习的中心是学习、研究学科的概念和原理，学生为了解决问题，通过

亲身参加某个活动项目的调查和研究，从而建构起属于他们自己的知识体系，

并能够在实际生活中运用到已学过的知识。

基于项目的学习方法主要是通过给学生一个在特定的情境下的目标，让学

生灵活运用各学科知识，组成小队相互之间交流合作来通力完成任务，其目的

就是为了让学生将所学知识融会贯通并能够在将来解决实际中的问题。在整个

学习过程中，学生是项目的参与者与主导者。STEAM教育作为一种新兴的教育

模式，发展的还不够成熟，各方都在努力探索一种更为高效的教学方式。鉴于

此，我们提出了一种新的以电子科学为基础，整合多种学科的教学方法;在项

目中我们提出了一种STEAM教育实践项目新概念如图一所示，以项目教学为主

线，切实做到“讲科学、学技术、做工程、求艺术、究数学”，探索一种高效

的STEAM教学方式。在我们的研究项目中以电子科学中的“秒表”项目为例，

分别从科学、技术、工程、艺术和数学五个方面探讨其在项目中的应用与联系，

记录学生们在项目中的团队合作能力，项目操作能力，语言表达能力等。

一、STEAM教学实践项目案例分析

STEAM教育强调从现实的问题出发，提供切合实际的情境。我们以运动场

上运动员们争分夺秒争得冠军为情景导入，将“创造出一个可以精确计时的秒

表”作为项目的目标，在制作过程中了解时间的发展历史，学习秒表的工作原

理。整个项目的学习过程中涉及到了初中的直流电，交流电等物理知识，应用

到了时钟电路，复位电路，数码管显示电路等电子科学知识，使用电子元件，

电路板等材料学的知识，以及电路的设计，秒表的外观等艺术性的培养。学习

将直流电转换为交流电，将二进制转化为十进制，明白秒表在电路上实现的原

理。整个项目采用制造型应用模式，制造型STEM教育应用的目标是完成一个

具有实际应用价值的物品，并在制造过程中培养学习者的STEM综合能力。在

项目中教师引导学生综合运用各学科知识完成秒表的制造，重点培养学习者的

工程实践能力。