多学段STREAM课程设计与学生创造力培养——以深圳明德实验学校海绵城市硏究课程为例STREAM Curriculum Design in Different Learning Periods and StudentCreativity Cultivation： Exemplified by the Sponge City ResearchCurriculum in Shenzhen Mingde Experimental School作者：莫峻作者简介：莫峻，深圳明德实验学校中学理科教研组组长，利物浦大 学博士，中科院访问学者原文出处：《新课程评论》(长沙)2017年第20179期 第81-89页期刊名称：《中小学教育》复印期号：2018年02期教育进展国际评估组织(IAEP)曾对全球21个国家的调查显示,中国孩子的计 算能力世界第一，但创造力在所有参加调查的国家中排名倒数第五在被调查的中 小学生中，认为自己有好奇心和想象力的只占4.7%［1］瑞士媒体曾指出：中国学 生勤奋守纪，但缺乏批判性思维和创造性［2］想要拿掉〃创造力弱"这顶帽子，首先必须弄清楚何谓创造力以及我国中小学 生创造力弱的原因，而后才能有针对性地解决问题，提升学生的创造力。
一、明德的多学段STREAM课程：培养有创造力的人何谓STREAM?美国非常重视中小学生理科综合素质教育，在STEM教育方面 不断加大投入，鼓励学生主修科学、技术、工程和数学，培养其科技理工素养2011年，美国总统奥巴马把大学前的STEM教育上升到国家战略层面有教育研究者主张在STEM的基础上加入A人文（Arts）或者R阅读（Reading）和研究（Research），使之成为STEAM或者STREAM整合学习这为STEM课程整合注入了新的活力,也成了新的趋势其实，在原有的STEM教育中就有人文，如文字表 达、美术创意等，也必须有阅读与研究然而，STREAM的新提法使得人文与阅读 研究的存在更明确一朋德STREAM课程目标与整体设置思路作为一个STREAM整合课程的设计者，首先必须理解：什么是整合课程?整合 的意义在哪里?整合的最终目标是什么?［引笔者以为，整合课程应该把目标聚焦在”让学生学会解决现实世界的问题”上［4］譬如,明德实验学校海绵城市硏究课程 目标就聚焦于”让学生学会把我彳门现有的传统城市改造成海绵城市,由此解决我们 当前面临的水问题〃当前的课程改革，整体（多学段连接）和综合（多学科整合）是两个主要方向。
整体就是打破原有的多学段设计，将各学段打通，进行整体设计，以加强学段间的紧密联系［5］明德实验学校课程整体设置使用逆推的方式以〃海绵城市研究〃课程为例 以大学生的相关专业（非唯一）要具备哪些知识与技能岀发，思考高中阶段在物理、化 学、地理、生物、数学和工程各课程应设置哪些内容才能顺利衔接大学同理，逆 推初中阶段要如何设置才能顺利衔接高中,小学高年段、小学低年段分别要如何设 置才能顺利与高一阶次的学习内容相衔接由此，我们会发现，如绘画、观察与记 录能力等在小学阶段就应该着手培养二)STREAM课程的主要学习方式1 基于问题的学习(Problem-Based Learning)基于问题的学习在STREAM课程中被大量地应用，以〃海绵城市研究"课程 中的 嘟江堰"一节为例，我们提出的问题就有：(1)在历史背景下提出问题,都江堰为春秋战国时代奏国所建,秦昭王为何要建 都江堰?都江堰解决了什么问题？(2)由李白《蜀道难》中对古蜀国的描述推断当时水患严重⑶由岷江的地理背景知识,"全河落差3560米，势能大，流域面积大，水量 大，泥沙多〃推断水患的物理地理科学解释4) 李冰父子是如何分三步，即开凿宝瓶口、开挖内江构造鱼嘴、建设飞沙堰解 决泥沙问题,巧妙地建设了都江堰。
5) 从多角度评价都江堰的功能与价值z让学生明白这个工程的价值所在2顶目制学习(Project-Based Learning)在STREAM课程中,项目制学习同样大量被运用我们通常会在课本的每一 章节末尾设置开放性项目用作检验学生掌握知识与技能课程学习结束,通过要求 学生完成一个真实的项目，内化所学，并在解决现实问题中培养想象力与创造力三)〃还原〃力量促进学生创造力培养在整合课程中,〃还原〃是极其重要的在〃海绵城市研究〃课程中的〃都江 堰〃内容学习过程中，我们通过还原历史背景，让学生了解奏国统治者在蜀地面临 的问题是水患重重，这就是发现问题变水患为水利，对秦昭王来说就是拜懂水的 李冰为太守那么，李冰是如何分步解决问题的呢?如何在当时的条件下实施工程？ 过程中遇到了哪些问题?三个核匕、水利设施的原理又是什么?我彳I］通过多学科工具还 原它们背后的科学技术，如抽丝剥茧般——还原历史、还原真相、还原科学、还原 技术而学生也在学习过程中不断地思考：问题在明0里?他做了什么?他为什么要这 样做?效果如何?是否解决问题?由此，习得面对问题、分析问题、提岀方案、最终解 决问题的思维方式与能力二、海绵城市研究课程及学生创造力培养（一）海绵城市研究课程的开发基础要进行课程整合，其一，要有f 好素材。
2015年10月，《国务院办公厅关 于推进海绵城市建设的指导意见》印发,部署推进我国海绵城市建设工作深圳市 于2016年成为我国海绵城市第二批试点城市2016年9月，深圳市出台《深圳市 推进海绵城市建设工作实施方案》，深圳将以最高标准、最高质量开展海绵城市的 规划和建设工作，将深圳打造成为国际一流的海绵城市,综合采取〃渗、滞、蓄、 净、甩 排"等措施，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的 降雨就地消纳和利用到2030年,深圳建成区80%以上的面积达到海绵城市要求 海绵城市在我国方兴未艾，未来几十年会是深圳乃至中国的重要主题，与学生们的 未来息息相关其二，要有一个有学养、有拼搏精神并富有活力的高素质团队明德实验学校 成立海绵城市研究课程项目组,由笔者主持，课程设计专家程红兵校长为顾问，团 队主要由7名来自国内"985"高校的硕士构成,定期进行考核,成员可进可岀二）海绵城市研究课程整体规划与定位海绵城市研究课程是明德实验学校推行课程整合的一个典型案例课程以海绵 城市的建设及改造为载体,将数学、生物、地理、物理、化学等学科知识进行融会 贯通，以工程技术等现代技术为工具，改变传统的单学科培养模式,打破学科界限, 拓展学生研究问题的视角，发展学生在现实中发现问题并综合利用知识和技术解决 问题的能力。
课程定位是校本选修课程和特色课程具体目标是:大力培养学生的想象力和 创造力；丰富学生海绵城市知识；培养学生观察、动手做实验的能力；培养学生制 作模型及设计模型的能力；发展学生团体合作能力;渗透可持续发展的理念;掌握 海绵城市英语关键词汇；培养学生多学科结合、多角度思考问题的能力；提升学生 STREAM理工素养此多学科整合课程时间跨度从三年级到十二年级，共十个学年作为一门跨小 学、初中和高中的多学段整体性综合课程，三学段之间的课程呈阶梯性如图1所 示,小学的学习内容及技能为初中的学习做铺垫，初中的学习内容及技能为高中的 学习做铺垫,高中的内容与课程设计则为学生将来在大学学习生态设计或建筑设计 做铺垫,三学段之间设有衔接课程,让学生超前地接触下一学段的内容,为学生顺 利逬入下个学段的学习奠定基础譬如，八年级的倆水污染物与鉴定"这部分课 程内容让学生了解了雨水中所含主要污染物的种类与鉴定方法十年级的〃海绵城 市特有植物〃课程部分则让学生了解哪些植物能解决对应的雨水污染物这两个年 级的课程体现了强烈的阶梯性再加上各个学段课程中对海绵城市雨水系统设施的 不断学习,学生即可对城市的各个区域进行更有针对性的设计。
图1明德实验学校海绵城市研究课程整体课程各学段关系（三）课程教材设计、教学实施与学生创造力培养1•教材内容设计海绵城市硏究课程教材分为六大板块，分别是：①海绵城市综述；②古代海绵 城市研究；③海绵城市的特有植物;④海绵城市雨水系统设施；⑤立体绿化与海绵 城市;⑥雨水成分与污染物研究每个部分由若干章节组成，以海绵城市中跨学科 的一个综合问题作为起点，以学科知识和技能作为工具为问题解决或者项目研究提 供支持，这样就打破了学科的界限，使学生能够通过思考问题来进行基于PBL的学 习，这会提高学习的主动性和效率如图2所示图2明德实验学校海绵城市研究课程内容整合模型2. 主要的课堂教学模式只有让学生走进海绵城市、了解海绵城市、设计海绵城市，才能唤醒学生思考 人与自然的关系意识,向学生不断地渗透可持续发展的理念因此，海绵城市研究 课程采用户内理论、实验、社团课程学习和工程设计模型制作、户外实践调研相结 合的方式实施学生通过学习海绵城市理论，研究不同类型的海绵城市案例，研究、 理解、设计和制作模型以”古代海绵城市——中国古代四大水利设施之三——都江堰”为例第一步是学生在还原背景下学习和内化花三个课时，解决两个问题：（U都江 堰是如何被分三步建成的?（2）利用了什么物理原理?教师的任务是提供历史的、地理 的、工程的、物理的资料。
要给学生足够的时间进行画图和讨论学生的理解需要 时间三个课时后,学生能把握三件事,如何建造,有什么用,其原理是什么最 后归结为两个字〃分流〃，即洪水被分流了要培养学生的创造力，必须让学生把学到的知识运用到现实世界的问题上去第二步是确立问题给学生设置一个问题，〃如果让你造一座’都江堰’这样 的水利设施，你准备建在哪里?"学生的答案往往是五花八门的,教师要加以引导： 同学们，是否可以变水患为水利?学生再经过充分思考，会提岀要建在有水患的江河 上最后地点确定在我国经常闹洪水的长江〃为了解决长江水患，如何在长江流 域建设一座都江堰〃就成了学生要解决的核心问题第三步是问题解决用两个课时,首先让学生组成小组设计方案，然后组内讨 论或与教师交流发现方案中的问题，不断优化,最后让学生在课后完善整个方案第四步是评价给学生们两节课时间进行展示，自我评价结合教师和其他学生的评价如果有很有价值的想法，可以让学生继续完善，然后参加创新类的比赛学生的课程结束了,教师要就课程是否达到了效果进行反思和优化首先关注学生能否发现问题，这是创造力培养的第一步学生独自发现问题是 最优的，本课中学生能否发现岷江水患的本质是水多造成了洪水是关键，只有发现 这个问题，在应用的时候，学生才会正确关注哪里有洪水。
另外是在教师的引导下 发现问题，教师会在适当的时候强调〃变水患为水利"其次关注学生是否能给岀有效的设计方案，即学生是否能发现李冰的智慧本 课中李冰解决水患的做法是分流洪水，把洪水分流之后用于成都平原的航运和灌溉, 从而把整个成都平原变为粮仓学生的方案能否给出有效的分流设计是评估的关键最后，教师要评估学生的方案中哪些部分超出了学生的能力，这时教师就要给 学生以支架解决问题的过程中，超纲是常见的，有时会超出教师的能力，比如， 需要画出设计的3D电脑模型,如果有条件,可以借用社会的力量或者等学生在将 来自己解决总之，教师要想方设法让学生把课程上学到的知识运用到现实中去，创造力的 培养就在于学生发现并解决现实问题3. 多元的评价方式海绵城市的原理可简单归结为〃渗、滞、蓄、净、甩排"六个字教学过程 中，我们也尽可能地还原背景、变异、思维、关系、自然与问题，同时采用多元评 价方式,营造开放、宽松的评价氛围譬如,学完〃古代海绵城市研究"中的〃中 国古代四大水利设施"后,我们设计让学生画水利设施的平面图,并在平面图上以 文字的形式写出自己对。