基于A—STEM教育的學(xué)生小課題案例評析

黃志英

摘要：本文通過對廣東省深圳市龍崗區(qū)布吉高中2017年學(xué)生探究性小課題的三個優(yōu)秀案例進(jìn)行評析，總結(jié)了A-STEM課程項目實踐的三個特點(diǎn)：不拘教材內(nèi)容，順應(yīng)學(xué)生興趣，引發(fā)極有價值的研究問題；立足現(xiàn)實條件，引導(dǎo)學(xué)生權(quán)衡，選擇可以施行的研究方法；勇于反思評價，激勵學(xué)生思辨，提出促進(jìn)優(yōu)化的合理建議。

關(guān)鍵詞：A-STEM；學(xué)生小課題；實踐

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2019）07-0014-03

為順應(yīng)時代發(fā)展和世界教育發(fā)展對培養(yǎng)學(xué)生新時代創(chuàng)造能力、創(chuàng)新精神和正確價值觀為總目標(biāo)的趨勢，深圳市龍崗區(qū)大力推進(jìn)A-STEM教育，以人文性（A）為引導(dǎo)，促進(jìn)科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、數(shù)學(xué)（M）的有機(jī)融合，實現(xiàn)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新和教育教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，為學(xué)生終身發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。學(xué)生小課題的開展正是對A-STEM教育的很好體現(xiàn)。

筆者有幸在2018年參加了布吉高中的深圳市學(xué)生小課題答辯會，其中由劉群老師指導(dǎo)的“最美候鳥神話——深圳福田”，唐海樺、黃慶松、游敏老師指導(dǎo)的“不同水生植物對深圳污染水質(zhì)凈化效果的研究——以研究甘坑水為例”，徐翠芳老師指導(dǎo)的“水果蔬菜中維生素C含量的測定——碘量法”，這三個優(yōu)秀小課題突出地體現(xiàn)了A-STEM教育理念，生動地呈現(xiàn)了A-STEM教育在人文引領(lǐng)下的多學(xué)科相融合的實踐過程。

不拘教材內(nèi)容，順應(yīng)學(xué)生興趣，引發(fā)極有價值的研究問題

皮連生在《教育心理學(xué)》中指出，“凡是兒童感興趣的活動，兒童總是在這方面表現(xiàn)出某種潛在能力……如此良性循環(huán)：因能力而導(dǎo)致興趣，因興趣而導(dǎo)致滿足和能力提高?！?/p>

《深圳市龍崗區(qū)A-STEM課程建設(shè)的指導(dǎo)意見》（以下簡稱《意見》）也強(qiáng)調(diào)立足于開放性的課程框架，突出強(qiáng)調(diào)緊扣學(xué)生興趣和研究進(jìn)展而不斷生長變化，由師生共同推動課程建設(shè)?；谝陨险J(rèn)識，龍崗區(qū)A-STEM教育大力提倡“從學(xué)生中來，到學(xué)生中去”，這三個課題研究問題的緣起都是順應(yīng)學(xué)生興趣，借助學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)的真實問題而確立的。

看到深圳福田紅樹林中豐富的鳥類，孩子們興致盎然，想調(diào)查該地區(qū)4萬只候鳥的種類、數(shù)量、分布和活動規(guī)律；看到深圳甘坑水質(zhì)污染嚴(yán)重，孩子們憂心忡忡，想研究水生植物對水質(zhì)的凈化效果；看到維生素C對人體的重要影響，孩子們躍躍欲試，想測定日常食用蔬菜水果中維C的含量。

學(xué)生興趣所致，引發(fā)出的這三個研究問題極有價值，具有一定的學(xué)科跨度，涉及A-STEM的多維度教學(xué)：人文，有仁愛之心，為生態(tài)環(huán)境人類健康服務(wù)；化學(xué)，污染物成分、酸堿中和、活性碳、維生素相關(guān)性質(zhì)；環(huán)境學(xué)，氣候條件、土壤、水質(zhì)污染；生物，鳥類遷徙、植物代謝、酶的活性；工程，項目中涉及方案的優(yōu)化、誤差的縮小；信息技術(shù)，運(yùn)用相關(guān)軟件對實驗中搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)字化實驗技術(shù)，常規(guī)實驗操作；數(shù)學(xué)，圖表分析與數(shù)值運(yùn)算。指導(dǎo)教師并沒有因為研究的問題不是教材內(nèi)容而回避，根據(jù)高中生已經(jīng)具備一定的定位觀察、路線調(diào)查、數(shù)據(jù)處理、文獻(xiàn)調(diào)查、實驗操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等能力的情況，確定了觀鳥、治污、測維C三個小課題研究的可行性。

這樣的課題設(shè)計正符合《意見》提倡的立足國家課程的重構(gòu)，對現(xiàn)有的國家規(guī)劃的化學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)等課程進(jìn)行整合提升，把按順序線性學(xué)習(xí)的教程，改造為非線性學(xué)習(xí)的生長性課程；將單科知識教學(xué)變?yōu)殚L周期的人文引領(lǐng)的多學(xué)科融合的探究項目，幫助學(xué)生更深入全面地理解各學(xué)科核心概念，促進(jìn)知識的遷移和應(yīng)用；將體驗性的活動變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程。

立足現(xiàn)實條件，引導(dǎo)學(xué)生權(quán)衡，選擇可以施行的研究方法

問題從學(xué)生中來，還要放手到學(xué)生中去解決?！兑庖姟窂?qiáng)調(diào)研究方法和技術(shù)手段的學(xué)習(xí)。

在研究過程中讓學(xué)生學(xué)會用調(diào)查法權(quán)衡有效資訊。運(yùn)用信息網(wǎng)絡(luò)、圖書資料文獻(xiàn)查找到地方物種名錄、鳥類名錄，掌握目標(biāo)生物的基本資料；常見的污染問題、治理方法、深圳市水源情況、水質(zhì)污染的檢測指標(biāo)；測維生素C含量的主要方法、常見水果蔬菜的維C含量。

在研究過程中讓學(xué)生學(xué)會用觀察法權(quán)衡可行方法。根據(jù)相關(guān)測量方法對儀器、試劑、樣品的要求，立足研究區(qū)域和學(xué)校實際現(xiàn)實條件，引導(dǎo)學(xué)生選擇適合的研究方法。觀鳥使用20～60倍的單筒和8～10倍的雙筒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行定點(diǎn)觀察；治污選取鳳眼蓮、空心菜、香蒲等常見的水生植物進(jìn)行凈化；測維C采用成本較低的碘量法。

在研究過程中，珍視每一次困難和失敗帶來的教育契機(jī)并相機(jī)完善可行的研究方法。在觀鳥的研究中，當(dāng)教師用開展鳥類知識課堂組織實地走訪紅樹林的方法，來化解對鳥類及保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境了解度不夠的困難時；在治污的研究中，當(dāng)學(xué)生在正式實驗后把實驗室內(nèi)培養(yǎng)的植物搬到走廊，來化解實驗室內(nèi)聲控?zé)艄鉄o法正常補(bǔ)光造成水體發(fā)臭的困難時……在每一次完善研究方法的背后是每一個研究者最可貴的切身體驗：為了尋找真理而付出的一切都是值得的。

在測維C的研究中，當(dāng)教師在演示配制碘液實驗沒有加入碘化鉀致使固體碘無法融入水中而失敗時，也正是在培養(yǎng)學(xué)生誠實求真的學(xué)習(xí)態(tài)度；當(dāng)學(xué)生按照確立的方案實驗計算出獼猴桃維生素C的含量與文獻(xiàn)資料的數(shù)值相去甚遠(yuǎn)時，也正是在培養(yǎng)學(xué)生正確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度。學(xué)生深刻認(rèn)識到：諸如樣本研磨不充分，有色濾液脫色不徹底，滴定時速度不夠慢等微不足道的閃失也會造成巨大偏差。當(dāng)學(xué)生們改進(jìn)措施得到與文獻(xiàn)接近的結(jié)果時，獲得的是直接從文獻(xiàn)COPY到一個沒有生命的數(shù)據(jù)時所無法比擬的成就感。

這些親自實踐的試錯過程極其可貴，它教會學(xué)生對元認(rèn)知反思，教會學(xué)生學(xué)習(xí)用批判性思維的技巧，基于可靠的證據(jù)，對項目的全過程和涉及的所有方面做合乎邏輯的考察，促進(jìn)自學(xué)自研，學(xué)會學(xué)習(xí)。學(xué)生懂得了自己發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計實驗、創(chuàng)造性地解決問題；對跨學(xué)科概念也有了有明晰的理解，這些寶貴的受挫和失誤甚至能成為影響他們價值體系、思維方式和行為習(xí)慣的關(guān)鍵；同時也為孩子們中學(xué)后的教育做準(zhǔn)備，搭建大學(xué)教育和職業(yè)教育的橋梁。

勇于反思評價，激勵學(xué)生思辨，提出促進(jìn)優(yōu)化的合理建議

針對研究結(jié)果，勇于反思評價，激勵學(xué)生思辨，提出促進(jìn)優(yōu)化的合理建議，為人類福祉服務(wù)正是A-STEM人文引領(lǐng)的宗旨。

通過觀鳥，發(fā)現(xiàn)福田紅樹林鳥類的種類有減少趨勢，學(xué)生提出了舉辦“讓候鳥飛”紅樹林系列觀鳥展，成立觀鳥社團(tuán)，展示紅樹林鳥兒的攝影圖片等優(yōu)化建議，讓更多的人都投入到愛鳥和護(hù)鳥的活動中來，讓人類和這些可愛的朋友共享美麗的世界。

通過治污，深切感受到生物防治在環(huán)境治理中的重要作用，發(fā)現(xiàn)多植物物種形成的垂直群落結(jié)構(gòu)，為城市建立凈化水源的立體修復(fù)體系起到一定的借鑒作用。學(xué)生懷著深切的社會責(zé)任感將本研究內(nèi)容以學(xué)術(shù)論文形式在校刊上發(fā)表，向校內(nèi)所有同學(xué)分享研究成果，呼吁大家更加重視身邊水體質(zhì)量問題。

通過測維生素C，學(xué)生們在掌握了碘量法后，積極調(diào)查生活中自己和身邊的人日常吃的蔬菜和水果中維生素C的含量是否能滿足人體需要，再根據(jù)人體需要量做出調(diào)整，樹立科學(xué)健康的飲食觀。

這些過程注重引導(dǎo)學(xué)生用人文學(xué)科相關(guān)跨學(xué)科概念對項目的意義和價值進(jìn)行自我反思和評價，通過自我評價，促進(jìn)學(xué)生人文精神的培育，健全完善人格。在這些課題的探究中學(xué)生學(xué)會了認(rèn)識社會、認(rèn)識自己，懂得了用批判性思維去反省生活意義，對消極而荒謬的生活有了辨識和抵抗能力，讓生活朝著一種積極的指向而努力。

結(jié)論與啟示

布吉高中的三個小課題，以關(guān)懷人類健康的人文理念為引領(lǐng)，基于鳥類遷徙，酸堿中和、維生素相關(guān)性質(zhì)，綜合跨學(xué)科知識，涵蓋了定量計算思想、數(shù)字化實驗技術(shù)、操作Excel軟件、建立數(shù)值模型等，具有高度的融合性，落實了現(xiàn)實生活情境下中學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。同時，融合真實的現(xiàn)實生活情境與跨學(xué)科內(nèi)容，突出把知識獲取和應(yīng)用統(tǒng)一到項目實踐中，使知識活化為能力。

愛因斯坦曾在《培養(yǎng)獨(dú)立思考的教育》中寫道：“用專業(yè)知識教育人是不夠的。通過專業(yè)教育，他可以成為一種有用的機(jī)器，但是不能成為一個和諧發(fā)展的人。要使學(xué)生對價值有所理解并且產(chǎn)生熱烈的感情，那是最基本的。他必須獲得對美和道德上的鮮明的辨別力?！睆倪@三個優(yōu)秀的A-STEM學(xué)生小課題設(shè)計中，我們可以看到問題的設(shè)計和解決順應(yīng)學(xué)生的興趣，就能很好地促進(jìn)學(xué)生的探究熱情，激發(fā)學(xué)生自發(fā)主動地參與進(jìn)來；再立足現(xiàn)實條件，引導(dǎo)學(xué)生權(quán)衡，選擇可以施行的研究方法；最后勇于反思評價，激勵學(xué)生思辨，提出促進(jìn)優(yōu)化的合理建議。這些課例也呈現(xiàn)了龍崗A-STEM課程的建設(shè)，在以人文為引領(lǐng)融合跨學(xué)科課程中，打通人與人、人與自然、人與社會的聯(lián)系通道，在詩意的人生疆域中，共同譜寫知識的價值與意義，砥礪人的品行與智慧上的踐行。

參考文獻(xiàn)：

[1]皮連生.教育心理學(xué)（第三版）[M].上海：上海教育出版社，2004：156.

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[3]愛因斯坦·愛因斯坦文集（第三卷）[M].許良英，趙中立，張宣三，編譯.北京：商務(wù)印書館，1979：310.