编译：方莹 东南大学脑与学习科学系
研究生导师：柏毅 夏小俊
作者：Ralia Thoma , Nektarios Farassopoulos , Christina Lousta
【摘要】：本文介绍了四位教师在通用设计学习(UDL)框架和联系主义教学理论下设计和实施的国际网络结对项目，旨在通过向有不同学习需求的学生介绍终身学习的关键能力，为他们提供有意义的STEAM教育机会。定性内容分析的结果揭示了这种努力的优势，包括学习过程的改进、学习者的积极参与、通过以学生为基础的评估进行的自我反思、教师的专业发展， 以及对计划和指定活动、课程安排、课程负荷以及创建自我或同行评估规则的考虑。
【关键词】：STEAM教育；通用设计学习；联结主义；插电和不插电活动；内容分析
介绍
我们快速变化的社会，强调教育系统、学校和教师需要专注于培养学生的21世纪技能，如“创造力、求知欲、批判性思维、知识和媒体素养、合作、创业、灵活性、跨文化互动和社会责任”(Bati et al ， 2018)。许多研究已经解决了STE(A)M教育项目(STE(A)M- edu)的出现，然而，最关键的挑战之一是教师在实施STE(A)M- edu时遇到的困难，其中包括跨学科同事之间和学生之间的合作，理解STE(A)M整合，设计适合学生不同需求的活动，以减少障碍，激励他们参与学习过程(Boice et al, 2021;Trnova & Trna, 2012)。
为了应对上述挑战，可以在STE(A)M-EDU中实施通用设计学习(UDL) (CAST, 2018)和连接主义理论(Siemens, 2004)等框架。在本文中，我们注意到上述与欧盟委员会和教育总局(2019)所描述的终身学习关键能力之间的具体关系，即STEAM-EDU、UDL和连接主义理论旨在培养与终身学习和积极公民身份相关的能力，这些能力与更加多样化、移动化、数字化和全球化的社会有关。欧盟委员会和教育总局(2019年，第7页)将能力定义为与背景相适应的知识、技能和态度的结合。本研究的目的是提出一个融合了UDL (CAST, 2018)和连接主义(Homanova & Prextova, 2018)原则的国际STEAM教育的设计和实现;西门子，2004 )，并与终身学习的关键能力相关(欧盟委员会，2018a)。
指导本研究的研究问题是:
1.在国际STEAM教育中，教师可以设计哪些活动来支持结合UDL和联系主义理论原则的关键能力的发展?
2.在设计(教师)和实施(教师和学生)STEAM-EDU后，参与者的反馈是什么?
为了回答第一个研究问题，我们采用基于项目的学习(PBL)来开发Great eXplorers STEAM教育，这是一个用于STEAM项目的有效工具(Ruiz Vicente et al, 2020)。
方法、数据和分析
在国际STEAM- edu中使用连接主义教学理论实施UDL和STEAM框架的理论基础是基于Trnova和Trna(2012)之前的一项研究，他们在不同国家的教师和学生之间的国际科学教育设计研究中实施了连接主义理论。
我们设计了eTwinning项目“Great eXplorers”，通过插电和不插电的活动向学生介绍编码、可持续性、营养、几何、公民和艺术等概念。eTwinning是由Erasmusþ欧洲教育、培训、青年和体育项目共同资助的，是一个“灵活的社会网络，也称为动态社会网络”。支持国内和国际学校的远程合作，允许他们使用Web 2.0工具进行交流、协作、开发和共享项目。基于Homanova等人联系的研究，我们选择了eTwinning项目(2018)关于连接主义在小学生中的实施，该平台可以被描述为一个教育社交网络，“结合了一系列工具来支持连接主义学习的教学……而不损害学生的安全”(第180页)，因为项目的创建者决定谁可以访问虚拟小组。
该项目采用了基于项目的学习(PBL)，因为STEAM教育提倡主动学习方法，PBL增强了课堂互动，要求学生通过研究过程自主解决挑战，并分四个阶段创造最终产品:挑战演示、项目实施、产品演示以及最终反思和评估(Koyrtis, Xenakis, Kalovrektis, Plageras， & Chalvantzi, 2021;Ruiz Vicente, Zapatera Llinares， & Montes Sanchez, 2020)。上述UDL的三个原则非常适合PBL学习环境，因为它们都支持“多种表示方式、学习者对信息收集和表达的决策以及角色分配”(Basham et al, 2011, p. 26)。
关于连结主义理论，Homanova等(2018)指出“连接主义学习……也与基于问题的学习活动或基于项目的学习有关，即专注于某个特定问题、项目或研究问题的学习”。此外，上述框架鼓励频繁的评估过程，如以学生为基础的评估和形成性评估，鼓励学生反思、批评和修改(CAST, 2018;Dole, Bloom， & Kowalske, 2015;Homanova et al, 2018)。
2.1 被试和背景
在STEM-EDU的实施过程中，76名(41名男生和35名女生)二年级学生(他们的监护人签署了书面同意书)和来自3所小学的4个班级的4名教师参与了测试，其中两所小学位于希腊的塞萨洛尼基Evosmos小学和Syros岛(Ano Syros小学)，其中一个位于布鲁塞尔(布鲁塞尔欧洲学校(EEB1))。来自希腊的学生以希腊语为母语，英语为L1。来自布鲁塞尔的学生是双语的：希腊语和法语或希腊语部分的学生使用英语，法语部分的学生使用法语和英语或德语（共2名学生）。关于教师概况，来自希腊的教师以希腊语为母语，英语为L2，来自EEB 1的一名教师以法语为母语，英语为L2，另一名以希腊语为母语，英语为L2，法语为L3。
来自希腊的学生以希腊语为母语，英语为第二语言。来自布鲁塞尔的学生是双语的:希腊语班的学生学习希腊语和法语或英语，法语班的学生学习法语和英语或德语(总共42名学生)。三分之二的希腊语教师熟悉联系主义理论，其中一人受过通识教育和特殊教育需要教师的培训。该项目于2020年10月至2021年6月中旬实施，每月最多8课时(1课时45分钟)，目标是在一个月内完成一个岛的任务。
STEAM教育
3.1确定项目的学习目标和活动
由于合作教师希望充分利用STEAM教育的优势，他们决定整合欧洲学校小学二年级的数学(PDU, 2016)、世界发现(PDU, 2016a)和艺术(PDU, 2013)教学大纲，相同科目的希腊语课程(希腊教育学院，2003)和年级，以及终身学习的关键能力框架(欧盟委员会和教育总局，2019)。这一决定有助于合作教师将该项目发展为学校时间内的另一项课程活动，其活动将促进灵活的多目标学习，可以很容易地适应学生的学术需求和兴趣。因此，在决定项目活动之前，合作教师决定了每个科目的项目目标(表1)和每个能力的核心技能(表2)。
将上述的学习目标和核心技能融入到跨学科的活动中，鼓励学生探索不同学科之间的联系，将所学的知识跨越学科的界限运用到现实世界中。为此，《Great eXplorers》的活动将被设计成带有故事情节的电子游戏。学生应该从一个岛屿到另一个岛屿，帮助每个岛屿的居民解决他们的问题。将有七个岛屿，每个岛屿都有不同的挑战(图1)和一个介绍页面，上面有儿童互联网安全指南。“Koukou”（口口）是由volki创造的聪明的猫头鹰化身，它会在整个项目中提供有关游戏、冒险和学生角色的信息。整个项目将在TwinSpace创建，TwinSpace是eTwinning的私人空间，为项目成员策划活动。
在确定了学习目标和项目布局后，合作教师对每个岛屿的挑战和活动进行了简要概述，并寻找可用于不同活动的材料和资源，或作为创建新内容的基础，例如wordwall游戏(表3)。
之后，教师决定每个岛屿的提示和冒险任务，如表4所示，考虑到希腊和EEB 1学校都有乐高WeDo工具包，但只有EEB 1有光子机器人。因此，在划分冒险活动时，他们决定虽然Lego WeDo可以在大多数活动中引入，但Photon机器人将只在其中一个活动中引入，因为只有EEB 1的希腊语和法语部分可以使用它。
3.2在UDL框架内调整伟大的探索者项目
由于UDL是大探险家项目的一个组成部分，因此确保项目设计与UDL原则保持一致是至关重要的(CAST, 2018)。下面的段落将讨论在Great eXplorer中实现的UDL原则和指导方针。
遵循UDL的第一原则，提供参与的手段，教师试图设计出优化相关性、价值和真实性的活动，让学生参与，积极探索，创造性地理解复杂的想法。
例如，在项目中增加了插电和不插电的任务，即在CodingLand中使用Coby Roby游戏编码并为BIT机器人上色，在NatureLand和CitizenLand中使用Lego WeDO工具包，在MathLand中使用Photon教育机器人。
此外，所有的活动都适合二年级学生的年龄和能力，并根据学生的生活进行个性化和情境化。例如，在NatureLand线索任务中，学生必须阅读三篇不同的关于森林砍伐的报纸文章，这些文章由老师根据他们的年龄进行调整。
每个岛屿的活动都经过调整，以提供多种表现方式(第二UDL原则)。具体来说，老师们尝试提供听觉信息的替代方案，比如书面记录，比如Koukou的Voki，或者制作视频字幕，比如L'equilibre alimentaire，学生也可以控制自己的速度来定制信息的显示。此外，该项目的活动提供了听觉和视觉信息的替代方案，例如使用文本到语音的软件和音乐解释的视觉描述，即使用沉浸式阅读器的工具或在MathLand线索任务中嵌入康定斯基的谷歌艺术和文化实验。
教师创造了提供语言和符号选择的活动，如在插图中添加脚注，即在Coby Roby的不插电编码活动中向学生解释如何找到目标和障碍。这个活动也被用来预教编码词汇和符号，并澄清语法和结构。连接到结构通过科比罗比学习时，开始与乐高WeDo工具包或光子教育社会机器人的活动。
教师们的目的是促进跨语言的理解。因此，Koukou的头像、成绩单、活动指南、视频以及所有项目资料和资源都被翻译成三种语言(英语、英语和法语)，并提供视觉和非语言支持，如图文并提的信息图表。教师通过多种媒体选择插图，以一种象征性的形式呈现关键概念，而不是文字，或者在可能的情况下，将它们与文字结合起来，如视频、
和信息图表。
为了提供多种行动和表达方式，根据UDL第三原则，教师使用多种工具进行构建和构图，使用多种媒体进行交流，让学生用图纸展示他们的产出。例如《CodingLand》中的Bit冒险;运动，即带领同学走出迷宫的MathLand冒险;使用物理操作，即乐高WeDo套件在NatureLand和CitizenLand;以及使用社交媒体和交互式网络工具，即eTwinning的TwinSpace工具。合作教师还鼓励小组成员计划和制定策略，并通过鼓励他们在遇到问题时停止活动，展示和解释他们的工作来监控他们的进展，因为这种有声思考的过程可以帮助他们反思这个过程;他们跟进并找到了一个可持续的解决方案。
表1.二年级各科的学习目标
表2.核心技能
表3. 每个岛的活动，材料，资源
表4.每个岛屿的提示和冒险任务
图1.项目板块
3.3在连接主义教学模式下设计项目
将学生分为两种类型的团队:线索团队和冒险团队。在线索小组中，学生们被分成四个小组，每个小组由参与项目的四个不同班级的学生组成。
四位搭档老师分别负责四个小组中的一个。每个线索小组都使用TwinSpace的“在线会议”工具与同伴讨论，试图找到线索任务的解决方案。探险队伍要解决“扣扣”布置的那部分探险任务。根据伙伴班的数量，总共有4个，冒险分为四个部分。
模型的以下三个关键阶段——连接、共同创建和集体反馈——是通过在Twinspace中创建项目页面和子页面来实现的。该项目以一个介绍页面及其子页面开始，其中包括“合作学校和教师”、“安全”、“更好地了解我们”，让学生使用Twinboard工具发布他们的名字、学校和他们最喜欢的食物;“项目评估”，包括一个谷歌表格，让学生在项目完成后对项目进行评估;“传播”，合作教师在他们学校的博客、网站、在线学校杂志上发布传播实践;“会议”，用Twinspace的在线会议工具发布合作伙伴在线会议的照片，贯穿整个项目;“欢迎”，“Koukou”是由volki创造的聪明的猫头鹰化身，它会提供有关游戏、冒险、学生作为玩家的角色的信息，并向他们展示游戏的棋盘。
关于挑战，我们总共创建了7个岛屿页面，以每个岛屿的挑战命名，每个岛屿有7个子页面。在每个岛屿的页面上，“koukou”的头像告诉学生岛上居民面临的问题。Koukou还向学生们介绍了岛上的挑战，即编码、假新闻、机器学习、可持续性、数学(几何)、公民身份和艺术，通过给他们一个线索，学生们必须解决一个额外的任务，才能继续每个岛屿的主要冒险。所有岛页的子页标题一致，便于学生和教师快速查找相关信息，形成如下子页(图2)
图2. CodingLand和NatureLand的页面和子页面示例
结果
作为数据分析的一部分，“学生反馈”主类共定义14个代码、6个子类、2个一般类(表5)，“教师反馈”主类共定义16个代码、8个子类、3个一般类(表6)。
表5源于学生的反馈的摘要
表6.来自教师的反馈摘要
结论
在本文中，我们报告了Great eXplorers的设计和实现，这是一个国际在线STEAM-EDU，它结合了UDL (CAST, 2018)和连接主义(Homanova & Prextova, 2018;西门子，2004 )，并与终身学习的关键能力相关(欧盟委员会，2018)。我们采用归纳内容分析来分析参与者的反馈，包括学生和教师。
随着STEAM- edu在小学的普及，我们提倡在设计STEAM项目时应用UDL框架，鼓励学生参与，为有不同学习需求的学生提供有意义的STEAM教育。此外，由于STEAM和UDL框架与连接主义的教学理论有很多共同之处，它们应该一起实施，为小学的年轻学生提供新的体验，使他们有机会发展多种技能，并在不同的背景下与同龄人合作，例如国际项目。
此外，本文主张，尽管面临挑战，教师可以成功地设计和实施基于不同框架和教学理论的活动，从学生、教师和其他利益相关者的角度考虑差异化和个性化，同时理解和欣赏围绕包容性STE(A)M-EDU实践和连接主义理论的问题。
查阅原文：Ralia Thoma , Nektarios Farassopoulos , Christina Lousta ELSEVIER，Teaching and Teacher Education
DOI：/10.1016/j.tate.2023.104210
转自：“百研工坊”微信公众号
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