基于STEM的小學(xué)科學(xué)導(dǎo)學(xué)單的設(shè)計與實施

王月

在課堂中合理使用導(dǎo)學(xué)單有助于教師對教學(xué)實施過程進行正確的把控和得到有效的反饋。STEM是跨學(xué)科、多融合的教學(xué)課堂，合理使用導(dǎo)學(xué)單對教學(xué)有積極的作用。但是，目前小學(xué)科學(xué)的STEM導(dǎo)學(xué)單的設(shè)計并沒有完整的理論體系。在觀察杭州某小學(xué)在STEM課程《小建筑家》學(xué)習(xí)過程中使用常規(guī)導(dǎo)學(xué)單的教學(xué)后，發(fā)現(xiàn)常規(guī)導(dǎo)學(xué)單在使用過程中出現(xiàn)以下幾個問題：（1）前導(dǎo)學(xué)習(xí)不夠深入，止于表面；（2）實踐活動分工不明，功能混亂；（3）內(nèi)容缺乏指向性，導(dǎo)致學(xué)生匯報時條理不清晰，對作品評價較為混亂；（4）設(shè)計方案與成果產(chǎn)出差異較大。針對這些問題，提出了符合STEM教學(xué)過程的導(dǎo)學(xué)單設(shè)計方法，并提出了設(shè)計導(dǎo)學(xué)單需要遵循的三個原則：引導(dǎo)性原則、科學(xué)性原則和個性化原則。

一、引言

STEM課程核心是培養(yǎng)學(xué)生運用已學(xué)的科學(xué)、數(shù)學(xué)等知識解決真實問題的能力，是基于項目的學(xué)習(xí)方式。要求學(xué)生在完成工程設(shè)計、解決問題、動手實踐、合作交流的同時，激發(fā)學(xué)習(xí)動機，提高學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)習(xí)創(chuàng)新力，鍛煉學(xué)習(xí)毅力，從而達成培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)力的目標(biāo)。實驗記錄是科學(xué)探究學(xué)習(xí)過程中的重要環(huán)節(jié)。在教育部2017年2月頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中的“科學(xué)探究學(xué)段目標(biāo)”板塊明確指出：三至四年級的學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備“在教師引導(dǎo)下，能用比較科學(xué)的詞匯、圖示符號、統(tǒng)計圖表等方式記錄整理信息，陳述證據(jù)和結(jié)果”的能力。在科學(xué)課堂當(dāng)中，記錄單實現(xiàn)了“備忘錄”的功能，有效地科學(xué)記錄對于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升有著積極作用。而基于STEM教學(xué)下的導(dǎo)學(xué)單在設(shè)計上應(yīng)當(dāng)與傳統(tǒng)的實驗記錄單不同，它對引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題有著至關(guān)重要的作用。目前，基于STEM的小學(xué)科學(xué)導(dǎo)學(xué)單的設(shè)計尚未形成完整的理論體系，因此，本課的教學(xué)與實施有助于理解導(dǎo)學(xué)單設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)遵循的三大原則。

二、研究過程

（一）研究背景

《小建筑家》是基于浙江教育出版社出版的《STEM工作室D2》“STEM未來計劃”案例一冊“什么是設(shè)計過程”研發(fā)的，適用于四年級學(xué)生使用?？紤]到四年級學(xué)生已具備初步的設(shè)計、繪畫、制作、統(tǒng)計和表達等能力，而《小建筑家》課程是指導(dǎo)四年級學(xué)生如何將這些能力總體有效地運用在STEM課程上的一次探索與嘗試。

（二）研究內(nèi)容

《小建筑家》教學(xué)過程如下：

1.學(xué)習(xí)了解中國不同地域的傳統(tǒng)民居建筑風(fēng)格與形成原因

2.小組選擇并確定設(shè)計方案

小組成員討論畫出本組建筑示意圖，確定建筑搭建的設(shè)計方案。

3.建筑模型搭建

4.建筑各項要素的等級評定

總分=成本得分*40%+抗風(fēng)得分*40%+外觀*20%

成本得分：成本得分=100-造價成本

抗風(fēng)得分：運用風(fēng)力測試儀，對模型進行抗風(fēng)性能測試，記錄測試結(jié)果，所得分?jǐn)?shù)為風(fēng)擋 *10。

外觀得分：滿分50分，由8個小組組內(nèi)自評與組間互評共同組成，去掉一個最高分，去掉一個最低分，取6組平均分。

5.觀察、分析與反思

根據(jù)制作過程從抗風(fēng)能力、外觀設(shè)計以及成本三方面評價自己的作品。

（三）內(nèi)容分析

本節(jié)課的教學(xué)對象為杭州市某小學(xué)四年級4個班的學(xué)生。在教學(xué)實踐過程中發(fā)現(xiàn)常規(guī)導(dǎo)學(xué)單會出現(xiàn)以下問題：

1.前導(dǎo)學(xué)習(xí)不夠深入，止于表面：學(xué)生對傳統(tǒng)建筑的認識只停留在最初的印象，對其的特點和成因了解不深。

2.實踐活動分工不明，功能混亂：學(xué)生在小組活動中身兼數(shù)職，導(dǎo)致分工混亂，無法有效推進小組合作。

3.學(xué)生匯報時條理不清晰，對作品評價較為混亂，缺乏指向性。

4.設(shè)計方案與成果產(chǎn)出差異較大：畫設(shè)計圖時，學(xué)生的思維是天馬行空的，想把自己所有的設(shè)計都加入建筑中，但會發(fā)現(xiàn)建筑師的設(shè)計與平常的繪畫有非常大的差異，涉及材料的選擇和用量、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定等方面，因此在真正制作中結(jié)果往往與預(yù)設(shè)大有出入。

（四）實施新的導(dǎo)學(xué)單

基于教學(xué)流程獲得的課堂實錄有助于了解學(xué)生對不同導(dǎo)學(xué)單使用前后的認識，分析學(xué)生的課堂探究能力表現(xiàn)?；谏鲜鼋虒W(xué)現(xiàn)象，對導(dǎo)學(xué)單重新設(shè)計，具體的操作和分析如下：

教學(xué)片段一（注：本片段是結(jié)合更新后的導(dǎo)學(xué)單下開展的教學(xué)活動）。

1.學(xué)習(xí)了解中國不同地域傳統(tǒng)民居的建筑風(fēng)格與形成原因

（1）學(xué)習(xí)中國傳統(tǒng)民居相關(guān)閱讀資料。

（2）將小卡片的建筑和他們的名稱一一對應(yīng)，將圖片貼在導(dǎo)學(xué)單手冊上（圖1）。

2.小組選擇任一地域確定設(shè)計方案

（1）小組成員討論畫出本組建筑示意圖及搭建的幾種設(shè)計方案。

（2）小組討論后，在已提出的設(shè)計方案中選擇其中一個方案，將它的詳細尺寸示意圖畫在坐標(biāo)紙上。

3.建筑模型搭建

合理分工，每個小組有總策劃、總建筑師、總設(shè)計師和總會計師，根據(jù)自己模型的要求，合理地選擇材料，并在整個過程中，及時地做好成本（部分物品單價如下）與其他各項記錄，最后統(tǒng)計本次建造模型的耗材成本（圖2）。

4.建筑各項要素的等級評定

總分=成本得分*40%+抗風(fēng)得分*40%+外觀*20%

成本得分：成本得分=100-造價成本

抗風(fēng)得分：運用風(fēng)力測試儀，對模型進行抗風(fēng)性能測試，記錄測試結(jié)果，所得分?jǐn)?shù)為風(fēng)擋 *10。

外觀得分：滿分50分，由8個小組組內(nèi)自評與組間互評共同組成，去掉一個最高分，去掉一個最低分，取6組平均分。

5.觀察、分析與反思

（1）我們組的總策劃是 _________，會計是_________，設(shè)計師是_________，建筑師是_________。

（2）我們在設(shè)計的時候參考了_________，因為_________它的特點是_________。我們使用了_________等材料來制作模型。

（3）如果實際與設(shè)計比較接近，與大家分享你們有哪些好的做法；如果實際與設(shè)計不太接近，思考是哪方面出了問題，導(dǎo)致你們做出了怎樣的調(diào)整措施，也與大家分享。

（4）如果再來做這個項目，你會怎么調(diào)整或改進？

（五）結(jié)果分析

導(dǎo)學(xué)單中增加詳細的學(xué)習(xí)資料和小卡片與對應(yīng)的建筑配對環(huán)節(jié)后，一方面增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面通過動手操作增強了學(xué)生對各個地域特色建筑的認識。將理論知識以小活動的形式呈現(xiàn)，知識更加立體，而當(dāng)認知出現(xiàn)偏差時，也可以隨時回顧。

將小組成員的分工細致、明確化以后，增強了學(xué)生的自我認同感和參與積極性，每個人都有自己主要負責(zé)的領(lǐng)域。同時，這四個領(lǐng)域也是本節(jié)課需要學(xué)生協(xié)同完成作品的四個方面，有助于課堂教學(xué)的深入展開。

增加成本統(tǒng)計物品費用細則后，學(xué)生在材料的選擇和使用方面更加方便合理，按需取材，有助于培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約材料的意識。

在展示環(huán)節(jié)增加匯報的具體內(nèi)容后，學(xué)生更加言之有物，知道圍繞著建筑搭建過程的事項進行語言組織，有助于學(xué)生在自評、互評的環(huán)節(jié)中相互學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生傾聽、反思的能力。

三、STEM導(dǎo)學(xué)單設(shè)計建議

STEM是一門探索性的綜合課程，導(dǎo)學(xué)單的設(shè)計對學(xué)生的有效學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向作用。在STEM教學(xué)中，導(dǎo)學(xué)單的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個原則：

（一）引導(dǎo)性原則。導(dǎo)學(xué)單的設(shè)計應(yīng)當(dāng)具備鮮明的主題，簡單明了。它既能引導(dǎo)學(xué)生，也能將記錄貫穿課堂，做到每個人都有任務(wù)。導(dǎo)學(xué)單還應(yīng)當(dāng)具備學(xué)生可以依據(jù)自己的記錄進行適當(dāng)修改的功能，這是STEM課堂區(qū)別于其他課堂的明顯特征之一。

（二）科學(xué)性原則。導(dǎo)學(xué)單在設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)設(shè)置由易到難的階梯性和連貫性內(nèi)容，便于連續(xù)的學(xué)習(xí)發(fā)生和保持探究欲望。

（三）個性化原則。記錄形式應(yīng)靈活多樣，不要拘于形式。應(yīng)將貼、畫、圖等多種形式融合，既形象直觀，又能增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

【作者單位：杭州江南實驗學(xué)校 浙江】