STEAM（science，technology，engineering，art and mathematics） 原形為STEM，由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)格雷特·亞克門(mén)（Georgette Yakman）教授于1990年在美國(guó)科學(xué)基金會(huì)上首次提出，是一種綜合應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)認(rèn)識(shí)世界的創(chuàng)新教育，STEAM是由格雷特·亞克門(mén)（Georgette Yakman）教授及其團(tuán)隊(duì)在STEM教育的基礎(chǔ)上加入了藝術(shù)。

一、STEAM實(shí)踐模型

STEAM實(shí)踐模型是對(duì)真實(shí)發(fā)生的STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的語(yǔ)言文字表述，它和真實(shí)發(fā)生的STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)有對(duì)應(yīng)、指稱(chēng)關(guān)系。這個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)是缺失大量實(shí)踐場(chǎng)域信息的實(shí)踐過(guò)程描述，換句話(huà)說(shuō)，STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的大量場(chǎng)域信息沒(méi)有進(jìn)入語(yǔ)言表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行表述，這個(gè)缺陷是由人的認(rèn)知能力局限性和語(yǔ)言缺陷造成的，無(wú)論是STEAM實(shí)踐模型的設(shè)計(jì)者還是STEAM實(shí)踐模型的二次開(kāi)發(fā)者，在面向?qū)嵺`的角度，都需要具備相似的經(jīng)驗(yàn)以支持實(shí)踐模型的物化，相對(duì)應(yīng)，STEAM實(shí)踐模型的設(shè)計(jì)者，要對(duì)接實(shí)踐者的直接經(jīng)驗(yàn)，否則，理論與實(shí)踐的邏輯鴻溝無(wú)法逾越。

STEAM實(shí)踐模型的說(shuō)明：課程意義是從該次項(xiàng)目學(xué)習(xí)的價(jià)值角度去說(shuō)明的，要求親身實(shí)踐者要能理解和敘述該項(xiàng)目活動(dòng)的意義。流程是從實(shí)施計(jì)劃角度來(lái)說(shuō)的，其中情境導(dǎo)入是指老師精心設(shè)計(jì)該課程的問(wèn)題情境，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)該課程的興趣和沖動(dòng)。提出問(wèn)題可以用活動(dòng)目標(biāo)的方式呈現(xiàn)。STEAM維度分析則從五個(gè)維度進(jìn)行分析，提出科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五個(gè)維度在該次項(xiàng)目活動(dòng)中的表現(xiàn)形式，不能大而化之，要進(jìn)行各個(gè)維度的詳細(xì)表述。實(shí)施方案是指學(xué)生在該次項(xiàng)目活動(dòng)中的表現(xiàn)形式，是對(duì)實(shí)施過(guò)程實(shí)指的符號(hào)描寫(xiě)，要以記錄歷史事件的方式直面事實(shí)本身，把事實(shí)與事實(shí)評(píng)價(jià)區(qū)別開(kāi)，其中涉及的要素有時(shí)間地點(diǎn)、活動(dòng)資源等?；顒?dòng)任務(wù)是活動(dòng)的直接目標(biāo)，仰望藍(lán)天的價(jià)值關(guān)懷是蘊(yùn)含在活動(dòng)步驟中的間接存在信息，需要具備相應(yīng)的認(rèn)知能力才能解讀得出來(lái)，但在實(shí)踐設(shè)計(jì)者那里，價(jià)值關(guān)懷是以間接形式設(shè)計(jì)進(jìn)去的，那么如何設(shè)計(jì)進(jìn)去，后面以實(shí)例進(jìn)行實(shí)指分析。初始條件是對(duì)實(shí)施該次STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的背景環(huán)境進(jìn)行交代，任何項(xiàng)目學(xué)習(xí)都必須具備一定的條件，初始條件正是對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)的前置條件的明確指示，以供同行和他者學(xué)習(xí)參考。借鑒建議是以實(shí)指的方式，對(duì)自己開(kāi)展過(guò)的STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行效果反思，并對(duì)后來(lái)者開(kāi)展類(lèi)似活動(dòng)給予學(xué)習(xí)建議。要充分認(rèn)識(shí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中的本質(zhì)特點(diǎn)是合作學(xué)習(xí)，師生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中是學(xué)習(xí)共同體，老師指導(dǎo)的有限性首先表現(xiàn)在交流的有限性，在一次項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中，老師沒(méi)有多少時(shí)間與學(xué)生相處，老師需要對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析，在關(guān)鍵問(wèn)題的突破上，對(duì)學(xué)生作出點(diǎn)撥，寥寥數(shù)語(yǔ)，毋須多言。學(xué)生需要開(kāi)展深度合作學(xué)習(xí)。

二、范例分析

STEAM實(shí)踐模型是內(nèi)隱于STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中的形而上的存在，是實(shí)踐活動(dòng)展開(kāi)的依據(jù)，下面通過(guò)一個(gè)范例來(lái)解讀STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)怎么做，對(duì)案例的說(shuō)明皆為實(shí)指。

案例： 3D打印課程——支書(shū)架（原文略）

課程意義：簡(jiǎn)要介紹3D打印技術(shù)是增材制造方式，介紹3D打印技術(shù)的兩項(xiàng)技能，一是三維建模軟件MOI3D和Cura14.07切片軟件的學(xué)習(xí)，二是3D打印機(jī)的操作和設(shè)置。本項(xiàng)目將通過(guò)設(shè)計(jì)打印一個(gè)支書(shū)架來(lái)學(xué)習(xí)3D設(shè)計(jì)及打印技術(shù)。

流程：

（一）設(shè)計(jì)分析。（1）情境導(dǎo)入，設(shè)置問(wèn)題情境，同學(xué)們?cè)谧x書(shū)的時(shí)候，時(shí)間久了，一般都會(huì)感覺(jué)到頸椎不適，除了加強(qiáng)鍛煉，同學(xué)們嘗試使用技術(shù)設(shè)計(jì)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，引入支書(shū)架話(huà)題，支書(shū)架可以手工制作，也可以采用3D打印技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)并打印。（2）提出問(wèn)題，提出問(wèn)題對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，就是提出學(xué)習(xí)目標(biāo)，即設(shè)計(jì)一個(gè)支書(shū)架，對(duì)支書(shū)架的技術(shù)要求和功能要求作簡(jiǎn)要說(shuō)明。（3）STEAM維度分析，科學(xué)維度要用科學(xué)眼光對(duì)該項(xiàng)目中的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行思考和表達(dá)，如打印機(jī)的原理，對(duì)打印過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題從科學(xué)角度進(jìn)行合理解釋等。技術(shù)維度要學(xué)習(xí)三維建模軟件和切片軟件以及對(duì)打印機(jī)的實(shí)踐操作。工程維度要用系統(tǒng)思想對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，選擇和集成相關(guān)技術(shù)和必要的資源。藝術(shù)維度要從審美的角度對(duì)項(xiàng)目活動(dòng)的各要素的組合進(jìn)行評(píng)估，項(xiàng)目過(guò)程要努力做到統(tǒng)一、有序、簡(jiǎn)潔、對(duì)稱(chēng)、和諧。數(shù)學(xué)維度是指在MOI3D三維建模中，應(yīng)用數(shù)學(xué)思維去理解和表達(dá)軟件的技術(shù)參數(shù)和三維模型參數(shù)以及打印機(jī)的參數(shù)設(shè)置，體驗(yàn)項(xiàng)目活動(dòng)中的數(shù)理邏輯。

（二）實(shí)施方案。實(shí)施方案是現(xiàn)象層面的描述，是以記錄歷史事件的方式對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行真實(shí)記錄。要以現(xiàn)象描述來(lái)內(nèi)涵式反映實(shí)施方案的邏輯和流程，項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)是設(shè)計(jì)方案的時(shí)空展開(kāi)，實(shí)施方案要說(shuō)明時(shí)間和地點(diǎn)、活動(dòng)人員、活動(dòng)任務(wù)、活動(dòng)步驟、活動(dòng)結(jié)果，包括必要的活動(dòng)資源、必備的工具、設(shè)備、材料等支持條件。其中，活動(dòng)任務(wù)要寫(xiě)清本次活動(dòng)的直接目標(biāo)，即設(shè)計(jì)一個(gè)支書(shū)架，其他目標(biāo)不寫(xiě)?，F(xiàn)象層面的目標(biāo)就是直接目標(biāo)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的某某能力之類(lèi)目標(biāo)可以寫(xiě)，也可以不寫(xiě)，建議不寫(xiě)。我們每個(gè)人都有自己的一套認(rèn)知系統(tǒng)，應(yīng)用這個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)去解讀觀(guān)察到的事件，表達(dá)的重點(diǎn)是事件本身，而不是對(duì)事件的自我解讀，對(duì)事件的自我解讀可以寫(xiě)到日記里。在交流層面，事件解讀多了會(huì)干擾事件本身的信息，使得對(duì)事件和對(duì)事件的價(jià)值判斷混淆在一起?；顒?dòng)步驟是重中之重，對(duì)活動(dòng)步驟的表達(dá)直接體現(xiàn)了實(shí)踐者本人的理解水平，活動(dòng)步驟是在知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的層面展開(kāi)描述的。知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是與原始經(jīng)驗(yàn)和智慧經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的。經(jīng)驗(yàn)有三個(gè)層次，原始經(jīng)驗(yàn)是人通過(guò)實(shí)踐感知所獲得的技能性經(jīng)驗(yàn)，原始經(jīng)驗(yàn)以默會(huì)知識(shí)的形式大量地沉淀到人的認(rèn)知系統(tǒng)中，但沒(méi)有進(jìn)入到語(yǔ)言表達(dá)系統(tǒng)。進(jìn)入到語(yǔ)言表達(dá)系統(tǒng)的知識(shí)是明述知識(shí)，以符號(hào)和概念為操作對(duì)象，明述知識(shí)是知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)再進(jìn)行抽象就是智慧經(jīng)驗(yàn)，智慧經(jīng)驗(yàn)是以意義為操作對(duì)象，是對(duì)廣泛的意義對(duì)象進(jìn)行連接和整合?；顒?dòng)步驟要?jiǎng)澐汁h(huán)節(jié)，確定時(shí)序，環(huán)節(jié)的劃分要能對(duì)接到同仁們的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)上，對(duì)原始經(jīng)驗(yàn)中的默會(huì)知識(shí)要給予簡(jiǎn)要交代?；顒?dòng)步驟分四步：A.熟悉3D打印機(jī)，自學(xué)MOI3D建模軟件（前置環(huán)節(jié)，略去不寫(xiě)）；B.頭腦風(fēng)暴，手工繪制草圖；C.使用MOI3D建模軟件繪制支書(shū)架的三維數(shù)字模型；D.打印。這樣的表述，流程是簡(jiǎn)潔的，邏輯事實(shí)是清晰的，實(shí)踐過(guò)程是略去不寫(xiě)的。實(shí)踐過(guò)程對(duì)實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，是實(shí)施方案的時(shí)空展開(kāi)，實(shí)施方案本身就是實(shí)踐過(guò)程的符號(hào)表達(dá)。成果展示是實(shí)踐結(jié)果的直觀(guān)展示；反思與評(píng)價(jià)是對(duì)實(shí)踐過(guò)程的反思，是對(duì)實(shí)施方案的實(shí)證效果的評(píng)價(jià)。反思與評(píng)價(jià)分為學(xué)生的反思評(píng)價(jià)與老師的反思評(píng)價(jià)。學(xué)生的反思評(píng)價(jià)主要針對(duì)自己在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的興奮點(diǎn)，解決了什么樣的突發(fā)問(wèn)題，有些什么收獲?？梢允褂酶拍钕到y(tǒng)表達(dá)，對(duì)現(xiàn)象本身進(jìn)行解讀。老師的反思評(píng)價(jià)，要對(duì)自己的實(shí)施方案中考慮不到的地方展開(kāi)反思，要在實(shí)踐的精細(xì)處打開(kāi)特寫(xiě)鏡頭。

初始條件：初始條件要對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的前提條件進(jìn)行交代，作為STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者和實(shí)踐者，要把自己干的這件事懸置起來(lái)，在流程部分對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)作現(xiàn)象本身的描述，這是在場(chǎng)交流轉(zhuǎn)換成非在場(chǎng)交流要切實(shí)注意的地方。如本例，本項(xiàng)目學(xué)習(xí)前置環(huán)節(jié)必須熟悉3D打印機(jī)，自學(xué)MOI3D三維建模軟件（也可以是其他三維建模軟件）。自學(xué)MOI3D軟件大約需要1~3個(gè)月的時(shí)長(zhǎng)，不進(jìn)行集中學(xué)習(xí)，完全放羊式。這是在學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)極為嚴(yán)重的情況下，出于興趣，額外學(xué)習(xí)獲得設(shè)計(jì)技能。如果在學(xué)校層面有專(zhuān)用課時(shí)進(jìn)入課表，那么3D設(shè)計(jì)打印活動(dòng)將變得容易得多。初始條件還有資源支持，本案例資源具備：富士櫻F-2802打印機(jī)套件及耗材（其他型號(hào)也可）、MOI3D三維建模軟件、Cura14.07切片軟件。

借鑒建議：作為本次STEAM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者和實(shí)踐者，從交流價(jià)值角度看，有必要對(duì)自己組織的項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成敗得失作出評(píng)估，對(duì)實(shí)施效果作出評(píng)價(jià)，對(duì)同仁提出借鑒建議。如本例，打印過(guò)程有諸多經(jīng)驗(yàn)需要積累：如打印頭與平臺(tái)的間距問(wèn)題，看似簡(jiǎn)單，試過(guò)就會(huì)知道這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題，否則打印不了。再如打印機(jī)所放平臺(tái)的抖動(dòng)問(wèn)題，如果平臺(tái)較輕，在打印機(jī)打印過(guò)程中，平臺(tái)會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象，則打印過(guò)程可能出現(xiàn)物體錯(cuò)位，甚至因掉線(xiàn)而中斷。一般情況，打印過(guò)程少則幾小時(shí)，多則兩三天都打不完，人如果不在場(chǎng)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)打印中斷情況，就會(huì)打成殘品。打印過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)需要積累，原始經(jīng)驗(yàn)更多的是默會(huì)知識(shí)，書(shū)上很難看到，也很難寫(xiě)出來(lái)。

我的案例說(shuō)明是語(yǔ)言文字的實(shí)指，各位老師看我的案例就成了語(yǔ)言文字的虛指。各位老師是以自己類(lèi)似經(jīng)驗(yàn)或替代的意象性對(duì)象替代我的實(shí)指對(duì)象，理解是在知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)生的。各位老師看我的案例是以虛指代實(shí)指，在知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和智慧經(jīng)驗(yàn)的層次發(fā)生交流。在實(shí)指與虛指之間，可以通過(guò)活動(dòng)過(guò)程的實(shí)景相片來(lái)增強(qiáng)虛指到實(shí)指的對(duì)應(yīng)。

大而化之是我們的文化傳統(tǒng)，有一個(gè)弊端，就是缺乏分析傳統(tǒng)。我們既要重視大而化之的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，更要重視關(guān)鍵環(huán)節(jié)的核心技術(shù)突破。“中學(xué)STEAM課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐開(kāi)發(fā)”課題，由我論證并實(shí)證給出兩個(gè)范例，算是一級(jí)開(kāi)發(fā)，課題組其他老師以我的范例為參照，在自己學(xué)科展開(kāi)二次開(kāi)發(fā)，對(duì)范例進(jìn)行平移實(shí)證，目前開(kāi)發(fā)的課程案例有13個(gè)：3D打印設(shè)計(jì)課程——支書(shū)架、地形等高線(xiàn)的繪制、光線(xiàn)傳感器的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用、驅(qū)蚊劑的研發(fā)、一氧化碳報(bào)警器制作等。對(duì)提交的案例進(jìn)行分析與歸納，認(rèn)為該范例模板是可行的，表達(dá)是清晰的，有參考價(jià)值，有平移的可操作性。（此文是陜西省基礎(chǔ)教育研發(fā)中心示范引領(lǐng)課題“中學(xué)STEAM課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐開(kāi)發(fā)”（ZYZXSF2017015）的中期成果。）