STEAM教學指南：用現實世界的問題吸引學生（簡體書）

STEAM教學是指將科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、藝術（art）及數學（mathematics）五個學科進行融合的教學方式。與STEM教學相比，STEAM教學更加強調將人文和藝術融入教學過程。

《STEAM教學指南：用現實世界的問題吸引學生》主要分為三個部分：理解STEAM的概念，創設STEAM課堂，實施STEAM教學。本書主要闡述了在K—8課堂中開展STEAM教學的方法和策略，厘清了關鍵的概念，提供了教學的模型和具體的流程、整合教學內容的方式、創設課堂環境的方法、教師的教學技巧，以及現實課堂中的實踐案例。此外，本書還討論了如何創設問題情境、設置驅動性問題、提煉大概念等重要問題。

《STEAM教學指南：用現實世界的問題吸引學生》中強調的STEAM教學不是寒暑假或周末的課外活動，也不是針對尖子生或特長生的特殊課程，而是全校性的、日常課堂中的跨學科教學。本書有助於K—8階段的教師更好地理解和實施新型教學模式，激發學生的積極性和主動性，提升其綜合能力。

作者簡介

凱茜·F. 奎格利（Cassie F. Quigley）

凱茜·F.奎格利博士畢業於美國印第安納大學的課程與教學論專業；曾擔任過初中和高中的科學教師，現為美國匹茲堡大學教育學院教學與學習系副教授，主要研究領域為科學教育。

丹妮爾·赫羅（Danielle Herro）

丹妮爾·赫羅博士畢業於美國威斯康星大學麥迪遜分校的課程與教學論專業；現為美國克萊姆森大學學習科學系副教授，主要研究領域為數字媒體與學習；主要教授社交媒體、遊戲和新興技術課程，同時參與數字媒體、學習和遊戲實驗室的創建。

譯者簡介

劉　徽　教育學博士，浙江大學教育學院課程與學習科學系副教授，系副主任，浙江省基礎教育課程改革STEAM教育組專業指導委員會委員，浙江省教育學會技術與工程教育分會理事會副會長；主要從事教學設計與教學變革研究；著有《大概念教學：素養導向的單元整體設計》等，在《教育研究》等雜志上發表論文50余篇；獲得全國教育科學研究優秀成果獎、高等學校科學研究青年成果獎等獎項；主持的《教學理論與設計》等三門課程被認定為一流課程。

1.兩位作者歷時5年，結合150多位教師的STEAM教學經驗撰寫本書，從理論和實踐出發，給予教師系統和全面的指導。

2.明晰STEAM的內涵、概念模型、教學過程、評價手段等核心問題，討論如何創設問題情境、設置驅動性問題、提煉大概念等重要問題。

3.重視將人文和藝術融入STEM教學，強調不脫離課程標準，為K—8階段的學生提供真實性任務，切實提高學生解決實際問題的能力。

4.介紹了不同類型的學校中如何開展STEAM教學，有助於傳統教學的轉型，能夠手把手地幫助教師完成STEAM教學的規劃、實施和評價的過程。

譯者序

在20世紀末以來的美國教育改革浪潮中，STEM［科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、數學（mathematics）四門學科英文的縮寫。］教育思潮無疑畫下了濃墨重彩的一筆。自1986年美國國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）發布《塑造未來：透視科學、數學、工程和技術的本科教育》報告以來，STEM教育理念迅速滲透進美國本土的高等教育和K—12教育，繼而蔓延到其他國家和地區。例如：英國國家STEM中心（National STEM Centre）通過聯合企業、基金會、智庫等社會各界力量，加速推進STEM相關項目；澳大利亞首席科學家辦公室發布了《STEM：澳大利亞的未來》《確定基準：澳大利亞STEM》等系列文件，以指引本國STEM教育的發展。近年來，STEM教育也被納入我國基礎教育改革的重要方向。2016年6月，教育部印發的《教育信息化“十三五”規劃》指出，有條件的地區要積極探索STEAM教育［科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、藝術（art）、數學（mathematics）五門學科英文的縮寫。］等新的教育模式，次年中國教育科學研究院STEM教育研究中心則發布了更為具體的《中國STEM教育白皮書》，“中國STEM教育2029行動計劃”也隨即啟動。可以說，STEM教育在全球的流行已呈破竹之勢。

STEM教育理念的風靡並非偶然。隨著技術變革帶來產業重構，未來的勞動力市場越來越需要具備跨學科素養、高階思維和問題解決能力的高端人才，而這恰恰是STEM教育的人才培養目標所在。因此，無論是從國家戰略還是個人發展的角度，STEM教育都顯示出強有力而不可替代的作用。對於人口老齡化嚴重、青壯年勞動力不足的國家和地區而言，發展STEM教育的需求顯得更加迫切。

然而，過去幾十年的事實證明，STEM教育的發展並未有力地緩解人們對於能否在未來保持競爭力的焦慮。這一方面是因為大量STEM專業的畢業生不願意從事STEM相關的工作，導致STEM教育投入與產出不平衡；另一方面則是由於STEM教育體系本身存在漏洞，使得相關專業的畢業生無法達到勞動力市場的需求。理想與現實間的落差迫使STEM教育研究者盡快反思STEM教育內部的問題。而本書作者凱茜·F. 奎格利（Cassie F. Quigley）與丹妮爾·赫羅（Danielle Herro）的《STEAM教學指南：用現實世界的問題吸引學生》一書，正是在STEM教育全球風靡卻效果欠佳的背景下，基於對STEM教學實踐的深入反思和仔細研究而誕生的佳作。它不僅強調了在STEM中加入“A（Art，藝術）”對於彌合STEM學科與現實世界之間的裂痕、提高STEM領域吸引力的重要作用，還通過概念模型厘清了STEAM教育的內涵，即STEAM教育是指“以團隊協作的方式，借助於STEAM相關學科的知識與技能，解決現實世界中的真實性問題”。也就是說，STEAM教學的“跨學科”屬性並不是指各個學科的簡單疊加，而是指各個學科的要素為了解決問題而自然涌現。此外，本書為支持STEAM教育的研究者、管理者、一線教師等提供了有效的實踐策略和大量的實踐案例，對於優化STEAM教學實踐具有指導意義。特別值得一提的是，本書是以奎格利與赫羅等人長達5年的縱向研究為基礎的，期間他們對美國東南部三個大規模學區的STEAM教師專業發展項目和中小學STEAM課堂實踐進行了探究，並與其中的150多位教師展開了合作。這些持久的、深耕一線的努力進一步增強了本書的信服力。

在2021年春初讀這本書（英文版）時，我們就被其獨特的魅力深深吸引，並將其視作“溫暖的寶藏”。所謂“溫暖”，是指本書飽含的樸素而高尚的教育情懷。一方面，本書強調要將STEAM教育帶給所有學生，即強調教育的全納性。奎格利與赫羅在為本書所做的調查研究中，既關心城市的教育，也關心郊區和鄉村的教育，還特別留意弱勢群體的學習體驗。此外，他們特別關注公立學校中的STEAM教育，反對STEAM教育成為都市私立學校、昂貴的校外補習班中的學生的特權。本書中還指出，STEAM理念本身就是支持全納性教育的。因為STEAM教學的核心是現實世界中的真實性問題，采納了連接學習理論的觀點，要求教師設計的問題情境是符合學生興趣的，是與學生的家庭、社區或日常生活的其他方面相關聯的。既然人人有生活，那麼總能找到吸引所有學生的、優質的STEAM情境。另一方面，本書強調在課堂教學中布置“多能力任務”，即尊崇教育的多樣性，讓具有不同自然稟賦的學生在合作學習的不同子任務中發揮自己的價值。正如奎格利與赫羅在本書緒論中所說的，本書的論述始終圍繞這樣一個問題：“面對當前缺乏全納性和多樣性的STEM教育體系，我們應該如何創設面向所有學生的STEAM課程？”當約翰·羅爾斯（John Rawls）所說的“無知之幕”被掀開，社會背景、自然稟賦等一切先天條件迥異的學生，都能在這種STEAM教育中找到樂趣和獲得成長。

而所言“寶藏”，則在於本書對真實的教學實踐的關懷。奎格利與赫羅並未通過美化當前的教育大環境而高估STEAM教學實踐的可行性。相反，她們深刻地認識到，如果要真正推動課堂變革，就必須考慮如何在標準化考試、重視知識傳授的真實環境下實現有效的STEAM教學。因此，本書提供的教學案例與策略，無不指向日常課堂中的STEAM教學實踐，而非寒暑假或周末的STEAM教學；無不指向全校性的STEAM課程，而非針對尖子生或特長生的STEAM課程。

“仰望星空，腳踏實地”，這八個字或許可以概述本書的風格。隨著翻譯工作的推進，我們越來越強烈地感受到這本書一定能吸引到許多真正關心STEAM教育的讀者。感謝“萬千教育”編輯部給予我們翻譯此書的機會，翻譯此書的過程也是我們進一步認識STEAM教育的過程。本書的翻譯是團隊傾力協作的成果，採用了分工初譯和互換校譯結合的方式，具體分工如下：緒論、第一部分由邵卓越初譯，崔可心校譯；序言、致謝、關於作者、第二部分由崔可心初譯，蔡小瑛校譯；第三部分由蔡小瑛初譯，邵卓越校譯。全書由劉徽審校。最後，盡管我們已對譯稿做了多次推敲，但難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

劉徽、邵卓越

2022年7月

緒　論　研究STEAM教學的起因

初涉STEAM教學實踐

STEAM教學實踐示例

本書的目的與作用

本書的組織結構

第一部分　理解STEAM的概念

第一章　解析概念模型以指導STEAM教學

了解STEAM教學的發展趨勢

探索STEAM概念模型

在各個學段檢視STEAM概念模型

小結：STEAM概念模型

第二章　構想、計劃和支持校內STEAM教學

構想STEAM課程

理解和界定STEAM教學的內涵

STEAM教學的準備工作

各學段的願景和計劃

小結：向STEAM教學轉型中的常見問題

第三章　讓STEAM教學貼合學生情況

走進安德魯斯老師的課堂

基於學生興趣設計STEAM教學單元

創設STEAM問題情境

聯繫社區：邀請指導教師與專家，擴大課程參與範圍

在各學段讓STEAM教學貼合學情

小結：讓STEAM教學貼合學情

第二部分　創設STEAM課堂

第四章　了解STEAM教學中跨學科教學的作用

跨學科的教與學

跨學科教學實踐

與STEAM概念模型相聯繫

真實性學科整合

連接真實性任務

多種解決方案

支持跨學科教學的策略

各學段的跨學科教學

小結：關於跨學科教學

第五章　重視STEAM教學中的“藝術”

整合“藝術”的連續體

STEAM教學中“藝術”的價值

讓“藝術”作為解決問題的支柱

在各學段整合“藝術”

小結：STEAM教學中的“藝術”

第三部分　實施STEAM教學

第六章　如何落實STEAM教學評價

一種別樣的評價方式

嵌入式的形成性評價

真實的終結性評價

STEAM教學中的同伴互評和自我評價

各學段的STEAM教學評價

小結：關於STEAM教學評價

第七章　不同學校背景下的STEAM教學

背景一：一所新建的STEAM學校

背景二：一所傳統中學

背景三：一所轉向STEAM教學的學校

實施STEAM教學的關鍵：再混合教育

各學段的STEAM教學支持

小結：不同學校背景下的STEAM教學

第八章　STEAM教學中的挑戰

STEAM教學挑戰的本質

應對STEAM教學挑戰的方案

小結：STEAM教學中的挑戰

第九章　STEAM的未來——教育工作者的新起點？

重溫STEAM與STEM 151

認識STEAM教學的必要性

推進STEAM教學

結語

第三章　

讓STEAM教學貼合學生情況

本章將圍繞情境的有效創設這一核心任務，帶你學習如何推進符合學情的STEAM教學實踐。使用情境是研發STEAM教學單元與運用STEAM概念模型規劃教學活動、指導教學的基礎。本章將首先討論STEAM教學情境與跨學科教學如何相輔相成（尤其是情境如何助力跨學科教學的運行），然後討論如何擴大STEAM教學的參與範圍，邀請社區成員中與問題情境密切相關的指導教師、專家參與並展開合作。這些社區嘉賓可以幫助學生解決問題，甚至成為一些學生在技能學習或職業發展方面的榜樣。此外，社區嘉賓的到來可以增強課堂給學生帶來的親切感。

走進安德魯斯老師的課堂

在三年級教室裡，安德魯斯老師正在播放一個音樂短片。短片中的蜜蜂跳著搖擺舞，以告知自己的同箱好友附近有食物出現。學生們一邊觀看蜜蜂的舞蹈，一邊手忙腳亂地編一些舞蹈動作，期待能在即將到來的學校—社區STEAM之夜上表演一段快閃舞蹈。教室裡充溢著緊張的氛圍，學生們時不時地討論著哪些家人和朋友會來觀看表演。

上述課堂片段出現在一個問題解決過程的中期階段。該STEAM教學項目的初衷是讓全社區都關注到蜜蜂數量驟減帶來的嚴重影響。這一情境取材於現實生活。由於當地市政府意識到蚊子是寨卡病毒的攜帶者，所以聯繫了一家當地公司噴灑滅蚊的殺蟲劑，但這個公司並沒有在滅蚊之前向當地蜂農發出提醒。結果是，噴灑殺蟲劑後，很多蜂群直接消亡了，學生們所在社區的蜂群也沒能幸免。當地許多街道、小區、公園和企業都認為必須盡快解決這個問題。編舞、練舞進行了20分鐘左右後，學生重新回到自己的小組，登錄了谷歌課堂。安德魯斯老師提醒道：學生們最終不僅要完成一份作業，還要用繪圖軟件點評其他小組的課堂展示，並把繪製的評議結果插入幻燈片，以作為反饋。此外，她宣布在上午的課間休息結束後，全班將一起去學校的小型創客空間，研究他們之前與社區指導教師、專家一起設計和搭建的人造蜂箱結構。

在這一單元中，STEAM教學情境引領著整個單元和系列活動的開展。教師將相關的內容粘貼在教室後墻的海報上，以便時刻提醒學生所有任務的最終目標。同時，這一單元的情境是以孩子們可理解的文字表述的，內容始終圍繞著“附近蜂群消失”這一主題。表3.1呈現了這一單元的整體框架，包括問題情境、驅動性問題、STEAM要素、課程標準、技術整合、學生活動簡介、日程安排、所需資源和設施、專家嘉賓和評價方式等。

表3.1　三年級STEAM教學單元“蜜蜂花園”

1.問題情境

我們附近的蜜蜂正面臨滅絕的危險！很多人可能還不知道蜜蜂對人類生活有多重要。事實上，許多美國人的食物都直接或間接地得益於蜜蜂傳粉。然而，在過去的五年中，美國有大約三分之一的蜜蜂消失了。科學家將這一嚴重的問題命名為“蜂群衰竭失調”，並號召全美社區參與“蜜蜂保衛運動”。而最近，蜂群衰竭的問題登上了本地新聞。這是因為華盛頓郡為除蚊噴灑了大量的殺蟲劑，而且沒有在第一時間將這一舉措告知蜂農，導致數以百萬計的蜜蜂意外死亡。而我們的學校食堂剛剛發出通知，表示由於缺少蜂蜜，將無法在午餐中供應酸奶、蜂蜜冰激凌等食物。蜜蜂需要你的幫助！作為一群小小科學家，希望你們能深入研究這一問題，提出控制蜂群衰竭蔓延的解決方案（包括吸引蜜蜂的方法），並與其他小組成員共同準備一場課堂展示，從而為克服蜂群衰竭問題提供幫助。城東小學的領導將會觀看你們的匯報，並決定在學校周圍實施哪些方案。

2.驅動性問題

我們要如何吸引蜜蜂，並克服蜂群衰竭問題？

3.STEAM要素（跨學科教學中的要素）

（1）科學：動物與植物如何互相依存；判斷哪種植物可以吸引蜜蜂，並幫助其增長數量

（2）技術：研究花園中的各種植物並設計花園，以及準備用於最終展示的問題解決方案

（3）藝術：設計中用到的美術、英語語言文學，以及學生模仿蜜蜂行為時用到的戲劇

（4）工程：對花園空間進行工程設計

（5）數學：測量花園空間，確保花園中所有植物具有足夠的生長空間

（6）真實性：這個問題對學生有直接影響，蜂蜜匱乏對午餐選擇有影響（包括失去最喜歡的一些食物）

4.課程標準

（1）數學

3.NSBT.1 & 2 四舍五入，將數值精確到十位或百位

3.NSF.1 理解分數

3.MDA.3 收集、整理數據，並對其進行分類和解釋

3.MDA.4 以1/2英尺（約15厘米）和1/4英尺（約7.5厘米）為分度值測量並記錄數據；整理數據

*注：NSBT（number sense and base ten）是指“數感與十進制”，NSF（number sense and fractions）是指“數感與分數”，MDA（measurement and data analysis）是指“測量與數據分析”

（2）英語語言文學

標準1—4：基於興趣提出問題；闡述問題；通過探究、合作與分析建構知識；整合信息並分享

5.技術整合

學生將借助於在線研究、網站、谷歌文檔、平板計算機上的應用軟件來準備課堂展示的內容（如視頻、視頻解說、幻燈片等）。

6.學生活動簡介

在單元教學開始之前，我會調查學生的興趣，並據此適當調整活動安排。在本單元中，學生將分別以個人和小組的形式研究可能吸引蜜蜂的植物，包括以小組為單位為花園空間制訂設計計劃，分享設計，並互評作品。此外，學生將運用計算機軟件來設計最後的課堂展示內容。所有學生都會參與花園空間的設計，不過他們解決問題的方法和課堂展示的內容可能各不相同。

7.日程安排

這一項目將持續大約12天。

第1天：學生總覽項目流程，觀看有關蜜蜂的視頻，參觀花園並測量花園空間的大小

第2天：專家（花園總管）向學生介紹花園空間

第3天：學生使用資源並開始研究

第4天：學生繼續使用資源並研究；學生與蜂農在Skype軟件（一款實時通信軟件）上交流

第5天：學生根據教師提供的任務清單開始進行設計；學生繼續研究並組建小組

第6天：學生以小組為單位分享設計成果，並進行互評

第7天：學生以小組為單位創建數字化模型，並開始準備最終的課堂展示

第8天：學生開始設計最終作品，同時其他學生和教師給予反饋意見

第9天：學生在“博物館遊覽”環節中展示作品

第10、11天：開展種植日活動，邀請社區成員和家長一起討論作品的設計

第12天：學生反思本單元的學習過程，並制訂未來的計劃

8.所需資源

嘉賓話筒、平板計算機或Chrombook、教師和助教、種植材料、已收藏的網址

9.所需設施

用於課堂討論和課堂展示的普羅米修斯白板或智能白板；花園；用於測量花園空間的立方體；用於研究和課堂展示的平板計算機或Chrombook；已下載的應用軟件

10.專家嘉賓

花園總管將向學生分享花園中的行事準則，並幫助學生理解植物的生長空間和適合該區域的植物。當地的一名蜂農將在在線回答學生提出的問題。

11.評價方式

形成性評價涉及離場票、任務清單、課堂觀察、課堂簽到、課堂小測。終結性評價包括在單元教學開始時就發放的評價標準清單和說明，以及最後的課堂展示。

早在本單元開始時，安德魯斯老師就已經向學生呈現了這一情境，為的是迅速吸引學生的興趣和指導之後的教學活動。此外，安德魯斯老師不僅在第一天以可視化的方式呈現了情境，在之後的每一天也都向學生提醒了本單元的情境內容。正如安德魯斯老師所想，這一問題的解決方式是完全開放的，因此學生們不斷提出新的問題，並時不時地沿著這些問題展開相關的探索。不過，最終大家都要回到驅動性問題。在設計和教學時，安德魯斯老師始終關心學生與問題情境之間的聯繫。因此，她從學生熟悉的本地環境和可能會親自參與的事件出發，確定了項目主題，並準備了學生喜歡的活動形式，讓學生研究自己真正關心的問題。

基於學生興趣設計STEAM教學單元

在這個STEAM教學單元中，安德魯斯老師從學生的興趣出發，設計了許多活動，以引導學生解決問題。例如，她請每個小組用速寫軟件來設計學校花園的一角，助力當地蜜蜂數量的增長和穩定。她深知學生們不但對蜜蜂這個主題感興趣，而且喜歡使用技術手段，同時非常好奇其他班級前幾年在花園裡種下的植物的長勢。這是因為從本學期一開始，安德魯斯老師就花了大量的時間來了解每個學生，還調查了學生們的家長/監護人的想法，以更清楚地知道學生的喜好、學習方式、興趣特長等。所以，她很快能從學生們的興趣出發，設計出一個需要動手操作的且和本地生活相關的情境。

吸引學生參與課堂

這一STEAM教學單元的開端是安德魯斯老師設計的一個課堂活動，它意在第一時間在最大程度上吸引學生的興趣。首先，她播放了一個短視頻，視頻中蜜蜂先是成群結隊地在種滿野花的花園裡飛舞，然後回到了蜂箱中。其次，她通過微課教學生們如何使用電子設備進行設計，並且請學生以小組合作的形式繪製花園草圖。最後，學生們需要給草圖中的各類植物添加標簽，在上面寫明各種植物的種植建議。在這個過程中，學生自然而然地提出許多問題，例如：公司為什麼要噴灑殺蟲劑？一百萬只蜜蜂在一起到底是什麼樣子？對此，安德魯斯老師會建議學生們自己研究這些問題，並且比較全國各地的蜜蜂數量。當學生們意識到蜜蜂對於整個食物鏈如此重要時，他們對“生態環境中大量蜜蜂的消失會對周邊環境產生怎樣的影響”這一問題的興趣就更加濃烈了。

為學生提供具有適切性的選擇

對於學生如何展示通過探究獲得的成果，以及最終針對蜂群衰竭的解決辦法，安德魯斯對學生給予了充分的自主權。她將學生分成幾個三人或四人小組，請大家始終以合作的形式完成本單元的學習。小組類型非常多樣，不同小組成員的技能和水平也大不相同。結果是有些小組製作了蜜蜂主題的棋盤遊戲，裡面有捕食者、危險、對蜜蜂及蜂箱的威脅等元素；而有些小組製作了短視頻，小組中的學生按照自己撰寫的腳本扮演蜂農、科學家、當地的園藝工作者等角色，並基於此模擬製作了訪談節目。但無論運用何種展示途徑，學生們都思考了“什麼會吸引蜜蜂”的問題，並做出了原創的花園設計。

在前面提到的搖擺舞活動中，我們注意到三年級學生非常興奮與投入。安德魯斯老師的課堂再一次印證了我們的想法，即如果教師將學生的興趣放在首位，那麼學生在STEAM課程中的參與度可能很高。她說：

“我讓學生先思考什麼會吸引蜜蜂，然後再設計花園。此外，我會讓學生自己決定，用哪種方式向全班同學分享他們的設計理念、主題和方法。學生有時會挑選一些圖片，有時會寫歌或製作視頻。我希望學生能感受到問題解決的過程多麼有趣，同時認識到他們可以用各種各樣的技術展開合作。此外，我偶爾會讓學生們思考現實世界中哪些人會來做這些具體的工作。”

我們認為，可以將安德魯斯老師的教學方式作為一個樣板。它很好地表現了應該怎樣讓STEAM教學貼合學生的學情，提高學生的參與度，以及讓學生在課堂學習中感到興奮。而這種教學方式最終指向了高階學習（Blumenfeld，Kempler，& Krajcik，2006）。它的價值不僅體現在學習參與度上，還體現在問題解決上：它有利於實現跨學科學習，而跨學科學習正是STEAM教學的核心要素（Quigley & Herro，2016）。需要注意的是，本書在撰寫時習慣將“問題情境”與“情境”二詞混用，教師在閱讀本書時應該對這兩個詞匯同等看待。但在本書之外，也就是從一般意義上說，“問題情境”與“情境”二詞可能表達不同的含義。比如，教師完全可以脫離情境布置問題解決任務，也可以讓學生圍繞一個情境展開討論或做活動。所以從一般意義看，“問題情境”與“情境”二詞的區別，類同於“真實事件”和“不需要解決問題的道德兩難困境”之間的區別。

借助於STEAM情境開展跨學科教學

與其他STEAM教學的概念不同，本書中所定義的STEAM教學是一種基於問題解決的跨學科教學（Quigley，Herro，& Jamil，2017）。也就是說，STEAM的課程研發和實踐中最首要的（也是核心的）是確定待解決的問題。跨學科教學是問題前置的，而非學科知識前置的（第四章將更詳細地闡述跨學科教學的內涵），因此必須先有一個好的問題，再實施跨學科教學。另外，STEAM教學中的問題情境應該具有真實性，並且符合學生的學情，這意味著設計問題情境時需要考慮學生興趣、當地環境、時事熱點，以及學生的認知發展水平。借助於本書中所闡述的概念模型，教師可以明晰STEAM教學的結構和學習條件，從而順利地將各種STEAM問題情境引入課堂，並完善STEAM教學單元中的其余部分。

在第一章中，我們曾用伊藤等人（Ito et al.，2013）提出的連接學習理論（本書中以“連接學習”為簡稱），幫助教師理解如何創造跨學科的問題情境。此處重提，是為了再次強調STEAM課程中跨學科教學的核心是待解決的問題（如颶風過後調查一個沿海城市的洪水），而不是學科知識（如向學生提供數學、科學或工程方面的挑戰）。此外，連接學習理論指出，提高學生參與度的有效方式是尊重學生的興趣，以及讓學生通過互幫互助解決問題。其中，技術不僅可以促進課堂中的學生合作與分享觀點，還可以為同伴互評提供平臺，並與社區內的其他成員建立聯繫。通常，學生對技術與電子設備是非常感興趣的。所以教師可以將各種技術和電子設備納入問題解決的過程，為小組合作以及遊戲設計、視頻創作、數字繪圖和其他可視化工具的設計與創造提供更多的可能性（Grimes & Fields，2012）。不過，連接學習理論的專家認為，要警惕一種脫節現象，即學校中學術導向的學習與技術支持環境下的學生能力、興趣和同伴氛圍的脫節（Ito et al.，2013；Jenkins et al.，2006）。我們堅信，一個優質的STEAM教學單元可以善用連接學習理論來鏈接學生校內外的興趣愛好，從而促進學生學習。

創設STEAM問題情境

早在數十年之前，就已經有教育工作者將基於情境的問題解決用於問題式學習（problem-based learning）和科學探究之中，其目的是幫助學生明晰現實世界問題的概念，理解科學研究的過程（Haury，1993）。同時，有學者堅信STEAM教學是公平地幫助學生為21世紀的技能與職業發展做準備的途徑。它的公平性在於它強調關於社會實踐等學生真正關心的問題，並且這些問題大多取材於當地社區中的重要事件（Guyotte et al.，2015）。此外，STEAM教學包括學生喜歡的學習方式（涉及設計、計算機圖表、形體藝術、創造性思維等）。在探究和設計解決方案時，學生們甚至會用到遊戲式的學習方式（Jolly，2014）。總之，無論是那些支持問題式學習、項目式學習、科學探究的研究（Krajcik et al.，1998），還是那些預判STEAM教學能讓學生為未來做準備的早期研究，都指向真實性問題情境的創設，而且在創設這些真實性問題情境時應該考慮到學生關心的話題。

然而，按照我們以往與教師合作開發STEAM教學情境的經驗，真實性問題情境的創設並非易事。挑戰性在於，它擔負著驅動這個單元和相關活動向前推進的重任。因此，一方面它必須足夠包容，使教師能往裡面填充各種各樣的課堂活動；另一方面又必須足夠具體，使學生能在碰到的各種小問題與它之間找到聯繫。由於本研究聚焦的STEAM課程可以被整合進學校的日常課程表內，而非以課外活動或者額外課程的形式存在，教師必須將其與課程標準、學科教學內容整合起來。因此，本書無法給出一個關於如何創設STEAM教學情境的公式，而只能基於我們多年來幫助教師成功推行STEAM課程的經驗，向讀者提供一份參考指引。