STEAM（science，technology，engineering，art and mathematics） 原形为STEM，由美国弗吉尼亚大学格雷特·亚克门（Georgette Yakman）教授于1990年在美国科学基金会上首次提出，是一种综合应用科学、技术、工程和数学认识世界的创新教育，STEAM是由格雷特·亚克门（Georgette Yakman）教授及其团队在STEM教育的基础上加入了艺术。

一、STEAM实践模型

STEAM实践模型是对真实发生的STEAM项目学习的语言文字表述，它和真实发生的STEAM项目学习有对应、指称关系。这个项目学习是缺失大量实践场域信息的实践过程描述，换句话说，STEAM项目学习中的大量场域信息没有进入语言表达系统进行表述，这个缺陷是由人的认知能力局限性和语言缺陷造成的，无论是STEAM实践模型的设计者还是STEAM实践模型的二次开发者，在面向实践的角度，都需要具备相似的经验以支持实践模型的物化，相对应，STEAM实践模型的设计者，要对接实践者的直接经验，否则，理论与实践的逻辑鸿沟无法逾越。

STEAM实践模型的说明：课程意义是从该次项目学习的价值角度去说明的，要求亲身实践者要能理解和叙述该项目活动的意义。流程是从实施计划角度来说的，其中情境导入是指老师精心设计该课程的问题情境，使学生产生学习该课程的兴趣和冲动。提出问题可以用活动目标的方式呈现。STEAM维度分析则从五个维度进行分析，提出科学、技术、工程、艺术和数学五个维度在该次项目活动中的表现形式，不能大而化之，要进行各个维度的详细表述。实施方案是指学生在该次项目活动中的表现形式，是对实施过程实指的符号描写，要以记录历史事件的方式直面事实本身，把事实与事实评价区别开，其中涉及的要素有时间地点、活动资源等。活动任务是活动的直接目标，仰望蓝天的价值关怀是蕴含在活动步骤中的间接存在信息，需要具备相应的认知能力才能解读得出来，但在实践设计者那里，价值关怀是以间接形式设计进去的，那么如何设计进去，后面以实例进行实指分析。初始条件是对实施该次STEAM项目学习的背景环境进行交代，任何项目学习都必须具备一定的条件，初始条件正是对项目学习活动的前置条件的明确指示，以供同行和他者学习参考。借鉴建议是以实指的方式，对自己开展过的STEAM项目学习活动进行效果反思，并对后来者开展类似活动给予学习建议。要充分认识项目学习活动中的本质特点是合作学习，师生在项目学习过程中是学习共同体，老师指导的有限性首先表现在交流的有限性，在一次项目学习过程中，老师没有多少时间与学生相处，老师需要对项目学习进行系统设计与分析，在关键问题的突破上，对学生作出点拨，寥寥数语，毋须多言。学生需要开展深度合作学习。

二、范例分析

STEAM实践模型是内隐于STEAM项目学习过程中的形而上的存在，是实践活动展开的依据，下面通过一个范例来解读STEAM项目学习怎么做，对案例的说明皆为实指。

案例： 3D打印课程——支书架（原文略）

课程意义：简要介绍3D打印技术是增材制造方式，介绍3D打印技术的两项技能，一是三维建模软件MOI3D和Cura14.07切片软件的学习，二是3D打印机的操作和设置。本项目将通过设计打印一个支书架来学习3D设计及打印技术。

流程：

（一）设计分析。（1）情境导入，设置问题情境，同学们在读书的时候，时间久了，一般都会感觉到颈椎不适，除了加强锻炼，同学们尝试使用技术设计来解决这个问题，引入支书架话题，支书架可以手工制作，也可以采用3D打印技术来设计并打印。（2）提出问题，提出问题对项目学习来说，就是提出学习目标，即设计一个支书架，对支书架的技术要求和功能要求作简要说明。（3）STEAM维度分析，科学维度要用科学眼光对该项目中的科学问题进行思考和表达，如打印机的原理，对打印过程出现的问题从科学角度进行合理解释等。技术维度要学习三维建模软件和切片软件以及对打印机的实践操作。工程维度要用系统思想对项目进行分析，选择和集成相关技术和必要的资源。艺术维度要从审美的角度对项目活动的各要素的组合进行评估，项目过程要努力做到统一、有序、简洁、对称、和谐。数学维度是指在MOI3D三维建模中，应用数学思维去理解和表达软件的技术参数和三维模型参数以及打印机的参数设置，体验项目活动中的数理逻辑。

（二）实施方案。实施方案是现象层面的描述，是以记录历史事件的方式对项目学习过程进行真实记录。要以现象描述来内涵式反映实施方案的逻辑和流程，项目学习活动是设计方案的时空展开，实施方案要说明时间和地点、活动人员、活动任务、活动步骤、活动结果，包括必要的活动资源、必备的工具、设备、材料等支持条件。其中，活动任务要写清本次活动的直接目标，即设计一个支书架，其他目标不写。现象层面的目标就是直接目标，对培养学生的某某能力之类目标可以写，也可以不写，建议不写。我们每个人都有自己的一套认知系统，应用这个认知系统去解读观察到的事件，表达的重点是事件本身，而不是对事件的自我解读，对事件的自我解读可以写到日记里。在交流层面，事件解读多了会干扰事件本身的信息，使得对事件和对事件的价值判断混淆在一起。活动步骤是重中之重，对活动步骤的表达直接体现了实践者本人的理解水平，活动步骤是在知识经验的层面展开描述的。知识经验是与原始经验和智慧经验相联系的。经验有三个层次，原始经验是人通过实践感知所获得的技能性经验，原始经验以默会知识的形式大量地沉淀到人的认知系统中，但没有进入到语言表达系统。进入到语言表达系统的知识是明述知识，以符号和概念为操作对象，明述知识是知识经验。对知识经验再进行抽象就是智慧经验，智慧经验是以意义为操作对象，是对广泛的意义对象进行连接和整合。活动步骤要划分环节，确定时序，环节的划分要能对接到同仁们的知识经验上，对原始经验中的默会知识要给予简要交代。活动步骤分四步：A.熟悉3D打印机，自学MOI3D建模软件（前置环节，略去不写）；B.头脑风暴，手工绘制草图；C.使用MOI3D建模软件绘制支书架的三维数字模型；D.打印。这样的表述，流程是简洁的，逻辑事实是清晰的，实践过程是略去不写的。实践过程对实施方案来说，是实施方案的时空展开，实施方案本身就是实践过程的符号表达。成果展示是实践结果的直观展示；反思与评价是对实践过程的反思，是对实施方案的实证效果的评价。反思与评价分为学生的反思评价与老师的反思评价。学生的反思评价主要针对自己在项目学习中的兴奋点，解决了什么样的突发问题，有些什么收获。可以使用概念系统表达，对现象本身进行解读。老师的反思评价，要对自己的实施方案中考虑不到的地方展开反思，要在实践的精细处打开特写镜头。

初始条件：初始条件要对项目学习的前提条件进行交代，作为STEAM项目学习的设计者和实践者，要把自己干的这件事悬置起来，在流程部分对项目学习活动作现象本身的描述，这是在场交流转换成非在场交流要切实注意的地方。如本例，本项目学习前置环节必须熟悉3D打印机，自学MOI3D三维建模软件（也可以是其他三维建模软件）。自学MOI3D软件大约需要1~3个月的时长，不进行集中学习，完全放羊式。这是在学生学习负担极为严重的情况下，出于兴趣，额外学习获得设计技能。如果在学校层面有专用课时进入课表，那么3D设计打印活动将变得容易得多。初始条件还有资源支持，本案例资源具备：富士樱F-2802打印机套件及耗材（其他型号也可）、MOI3D三维建模软件、Cura14.07切片软件。

借鉴建议：作为本次STEAM项目学习的设计者和实践者，从交流价值角度看，有必要对自己组织的项目学习的成败得失作出评估，对实施效果作出评价，对同仁提出借鉴建议。如本例，打印过程有诸多经验需要积累：如打印头与平台的间距问题，看似简单，试过就会知道这是一个经验问题，否则打印不了。再如打印机所放平台的抖动问题，如果平台较轻，在打印机打印过程中，平台会有抖动现象，则打印过程可能出现物体错位，甚至因掉线而中断。一般情况，打印过程少则几小时，多则两三天都打不完，人如果不在场，没有发现打印中断情况，就会打成残品。打印过程的经验需要积累，原始经验更多的是默会知识，书上很难看到，也很难写出来。

我的案例说明是语言文字的实指，各位老师看我的案例就成了语言文字的虚指。各位老师是以自己类似经验或替代的意象性对象替代我的实指对象，理解是在知识经验的基础上发生的。各位老师看我的案例是以虚指代实指，在知识经验和智慧经验的层次发生交流。在实指与虚指之间，可以通过活动过程的实景相片来增强虚指到实指的对应。

大而化之是我们的文化传统，有一个弊端，就是缺乏分析传统。我们既要重视大而化之的系统设计，更要重视关键环节的核心技术突破。“中学STEAM课程设计与实践开发”课题，由我论证并实证给出两个范例，算是一级开发，课题组其他老师以我的范例为参照，在自己学科展开二次开发，对范例进行平移实证，目前开发的课程案例有13个：3D打印设计课程——支书架、地形等高线的绘制、光线传感器的实验应用、驱蚊剂的研发、一氧化碳报警器制作等。对提交的案例进行分析与归纳，认为该范例模板是可行的，表达是清晰的，有参考价值，有平移的可操作性。（此文是陕西省基础教育研发中心示范引领课题“中学STEAM课程设计与实践开发”（ZYZXSF2017015）的中期成果。）