基于STEM理念的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)IISDE模式的實(shí)施

文/廣州市越秀區(qū)雅荷塘小學(xué) 鐘書彥

與傳統(tǒng)科學(xué)課程內(nèi)容不同，STEM課程強(qiáng)調(diào)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)情境，真實(shí)性較強(qiáng)的學(xué)習(xí)情境更能激發(fā)學(xué)生的求知欲及主觀能動性。

一、STEM教育視野下的IICDE教學(xué)模式

基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，結(jié)合STEM教育課程設(shè)計(jì)，我們研究形成IICDE模式，力求最大限度發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用以及學(xué)生的主體地位，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行自主探究、團(tuán)隊(duì)合作，經(jīng)歷操作性較強(qiáng)的科學(xué)探究過程。IICDE模式分為以下5個階段。

1.引入 （Introduce）： 教師為學(xué)生提供問題情境 （項(xiàng)目、真實(shí)問題、工程設(shè)計(jì)等），引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題，了解學(xué)生的前概念，分析學(xué)生的儲備知識以及技能情況，明確解決問題所需的知識和技能。最后教師與學(xué)生共同理清問題，循序漸進(jìn)地組織后面的探究活動。

2.探究 （Inquiry）：該階段中學(xué)生將對問題進(jìn)行深入剖析，教師通過方向指導(dǎo)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考與探究，學(xué)生在這一階段中將經(jīng)歷自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、記錄數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的過程，在探究過程中進(jìn)行意義建構(gòu)，教師作為組織者及引導(dǎo)者，組織學(xué)生進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理地思考與探究。

3.構(gòu)建理論（Constructing theory）：學(xué)生通過查閱資料對上述階段的探究結(jié)論進(jìn)行解釋，教師從旁進(jìn)行疑難解惑，若出現(xiàn)大面積的學(xué)生對概念或知識理解不清，教師進(jìn)行一定的強(qiáng)化指導(dǎo)與練習(xí)，該階段使學(xué)生在上一階段進(jìn)行的意義建構(gòu)知識系統(tǒng)化，并對探究方案的設(shè)計(jì)尋求理論知識的支撐。

4.設(shè)計(jì)或建造 （DesignorBuild）：基于以上階段的積累，學(xué)生對解決問題所需的科學(xué)原理和知識技能有了一定的了解，該階段學(xué)生將進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，團(tuán)隊(duì)合作用多種方法進(jìn)行問題的解決，設(shè)計(jì)和分析合理的模型或建造實(shí)體模型以解決問題，對想法或模型進(jìn)行反思及多次測試，對數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)等。

5.評價與匯報 （Evaluation and Report）：學(xué)生通過對探究結(jié)果的交流，按照教師出示的評價表格進(jìn)行自評及他評，回顧反思在該探究過程中的不足，并依據(jù)探究和調(diào)查得到的結(jié)果證據(jù)，形成對某一現(xiàn)象或問題的解釋及解決方法，用信息技術(shù)或文本材料創(chuàng)建解釋報告。

二、IICDE教學(xué)模式運(yùn)用實(shí)踐舉例

如五年級上冊教科版 “沉與浮”單元，該單元由 “物體在水中是沉還是浮” “沉和浮與什么因素有關(guān)” “橡皮泥在水中的沉浮”“造一艘小船” “浮力” “下沉的物體會受到水的浮力嗎” “馬鈴薯在水中的沉浮” “探索馬鈴薯沉浮的原因”八課組成。該單元的核心概念是 “物體在液體中會受到浮力的作用，浮力的大小與物體的排開水有關(guān)，物體的密度決定其在水中的沉浮情況”。

將IICDE教學(xué)模式運(yùn)用至該單元，提出基于工程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程糅合其中：第1課（探測前概念，引入問題），通過問題導(dǎo)向的方式探清學(xué)生的前概念，了解學(xué)生對浮力的初步認(rèn)識，并提出該單元的工程問題：建造一艘載重量達(dá)到自身重量兩倍的小船。第2至4課時 （精準(zhǔn)探究，建構(gòu)理論知識），讓學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，在實(shí)驗(yàn)過程中，探究浮力與物體的體積及排開水的關(guān)系，親歷體驗(yàn)探究，最后搜集相關(guān)資料，整合并總結(jié)歸納知識，構(gòu)建關(guān)于浮力的知識網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的順利轉(zhuǎn)變。第5至7課時 （合理設(shè)計(jì)與制作），在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要設(shè)計(jì)合適的方案，設(shè)計(jì)并嘗試制作小船的模型，小組成員分工合作，對理論知識進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，通過完善和改進(jìn)，提高解決問題的能力。第8課時 （評價與反思），小組進(jìn)行成果的分享，根據(jù)PMIQ評價表格對自己進(jìn)行審視評價，成員之間互相進(jìn)行評價。

對浮力的深刻理解是設(shè)計(jì)與建造的基礎(chǔ)，學(xué)生通過開放式的探究活動進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、搜集資料等環(huán)節(jié)加深對浮力的理解，在后面的課中利用提供的材料設(shè)計(jì)并制作小船的模型，在制作過程中反復(fù)對模型進(jìn)行測試，收集數(shù)據(jù)，反思改進(jìn)，從中提高綜合的科學(xué)素養(yǎng)。

IICDE教學(xué)模式作為一種教育實(shí)踐，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在一定程度上，它使學(xué)生和教師的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變，教師轉(zhuǎn)變成引導(dǎo)者，根據(jù)學(xué)生的活動，適時地為學(xué)生提供幫助，進(jìn)行指導(dǎo)。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生動手做，積極進(jìn)行思考，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的能力，加深對學(xué)科的理解。