借助STEM項(xiàng)目研究，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

陳喜燕

[摘 要] STEM項(xiàng)目研究整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科，以其跨學(xué)科、情境性、實(shí)證性等特征，引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)的問題，在項(xiàng)目研究過程中激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣，夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，引領(lǐng)學(xué)生掌握科學(xué)方法、積累科學(xué)技能，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞] STEM；項(xiàng)目研究；科學(xué)素養(yǎng)

STEM項(xiàng)目研究，將科學(xué)（Science）、技術(shù) （Technology）、工程 （Enineering）、數(shù)學(xué) （Mathematics）等學(xué)科銜接融合，以其跨學(xué)科、情境性、實(shí)證性等特征，引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)的問題，在項(xiàng)目研究過程中激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣，夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、引領(lǐng)學(xué)生掌握科學(xué)方法、積累學(xué)生的科學(xué)技能，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、立足生活，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣

STEM項(xiàng)目研究的主題，不是傳統(tǒng)的教師給出一個(gè)意見，學(xué)生就進(jìn)行研究。其主題的確定要基于學(xué)生的生活實(shí)際，努力引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)存在的問題。在真實(shí)問題的情境中，學(xué)生的研究興趣更為濃烈。例如，“迷你自來水廠”這個(gè)項(xiàng)目主題的確立，源于學(xué)校新安裝的直飲水系統(tǒng)。學(xué)生對(duì)自來水、直飲水十分好奇，通過師生討論，基于學(xué)生生長(zhǎng)的需求，定制出了這個(gè)屬于學(xué)生自己的STEM 項(xiàng)目研究主題。在這個(gè)STEM項(xiàng)目研究過程中，學(xué)生要解決的是一個(gè)有現(xiàn)實(shí)背景的問題——設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器，對(duì)身邊不干凈的水進(jìn)行簡(jiǎn)單的凈化。整個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)活動(dòng)，緊緊圍繞設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器，并進(jìn)行測(cè)試與修改展開，開展家鄉(xiāng)水域的分布調(diào)查、水域?qū)嵉乜疾?、水質(zhì)的初檢測(cè)等一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)，充滿挑戰(zhàn)的項(xiàng)目研究，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和欲望，進(jìn)而把興趣轉(zhuǎn)化成了學(xué)習(xí)動(dòng)力，足以支撐學(xué)生進(jìn)行為期10周，大約18課時(shí)的持續(xù)研究。

二、團(tuán)隊(duì)協(xié)作，夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度

學(xué)生在進(jìn)行STEM項(xiàng)目合作研究過程中，能相互幫助、相互監(jiān)督，夯實(shí)團(tuán)隊(duì)各成員的科學(xué)態(tài)度。例如：“迷你自來水廠”項(xiàng)目研究時(shí)間跨度大約為10周。學(xué)生有兩人一組的微團(tuán)隊(duì)協(xié)作，如，家鄉(xiāng)水資源的分布調(diào)查、水資源的實(shí)地考察活動(dòng)等，學(xué)生有四人一組的小團(tuán)隊(duì)協(xié)作，如水資源的檢測(cè)分析、設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器等，還有整個(gè)團(tuán)隊(duì)的大協(xié)作，如參觀自來水廠等。不同形式、不同內(nèi)容的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，讓學(xué)生學(xué)會(huì)合作、良性競(jìng)爭(zhēng)。不僅如此，由于學(xué)生的個(gè)性特征不同，在科學(xué)態(tài)度上有的學(xué)生表現(xiàn)出創(chuàng)新有余、踏實(shí)不足，有的學(xué)生則是嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、缺乏開拓性，長(zhǎng)期的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，學(xué)生能在其他成員身上發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)，相互提醒，相互促進(jìn)，朝著實(shí)事求是、一絲不茍、開拓創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度齊頭并進(jìn)。

三、親身實(shí)踐，引領(lǐng)學(xué)生掌握科學(xué)方法

“迷你自來水廠”這一STEM項(xiàng)目研究大體分為9個(gè)模塊，涵蓋調(diào)查分析、觀察實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集、整理匯總、設(shè)計(jì)制作、分享展示等不同的科學(xué)研究方法。了解水資源的狀況、家鄉(xiāng)水資源的分布調(diào)查，學(xué)生查閱書籍、網(wǎng)絡(luò)，尋訪水利部門，制作海報(bào)、思維導(dǎo)圖。水資源的考察活動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)著采集水樣、設(shè)計(jì)問卷、采訪周邊居民，利用表格、圖片、視頻等各種形式來呈現(xiàn)家鄉(xiāng)水資源的現(xiàn)狀。水資源的檢測(cè)分析，學(xué)生通過TDS檢測(cè)筆、PH試紙，采用沉淀、過濾、檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)采集到的水樣進(jìn)行深入分析，形成初步的水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告。設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試、改進(jìn)自己的凈水系統(tǒng)，創(chuàng)意設(shè)計(jì)、尋找材料、成本估算、協(xié)同制作、測(cè)試效果、后期改進(jìn)、產(chǎn)品發(fā)布，學(xué)生儼然成為了專業(yè)的工程師。兩個(gè)半月來，學(xué)生親身經(jīng)歷每個(gè)研究環(huán)節(jié)，從一開始的毫無思路、無所適從，到后期的游刃有余、自信滿滿，各種科學(xué)研究方法已然內(nèi)化為學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

四、自然習(xí)得，積累學(xué)生的科學(xué)知識(shí)技能

強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法，并不是不要科學(xué)知識(shí)，而是讓學(xué)生能更自主地、更自然地習(xí)得更多的科學(xué)知識(shí)。STEM項(xiàng)目研究通過一個(gè)一個(gè)循序漸進(jìn)的實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生親身經(jīng)歷，使得學(xué)生對(duì)于科學(xué)知識(shí)、技能的積累，更加積極主動(dòng)，更加自然而然。例如：“迷你自來水廠”的研究過程中，學(xué)生對(duì)于中國(guó)乃至世界上水資源的分布和現(xiàn)狀有了更深入的積累，對(duì)于水質(zhì)問題的成因有了更深刻的理解，對(duì)于凈化水的系統(tǒng)、過程、方法有了更直接的了解，對(duì)于市面上的凈水器的構(gòu)成、制作工藝、制作原理有了更直觀的認(rèn)識(shí)。

總而言之，STEM項(xiàng)目研究創(chuàng)設(shè)了一個(gè)真實(shí)生動(dòng)的問題情境，把科學(xué)探究與生活緊密聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)腦動(dòng)手的過程中，解決問題、建構(gòu)知識(shí)，真正提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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（責(zé)任編輯：呂研）