STEM理念下小學(xué)科學(xué)的項目式學(xué)習(xí)設(shè)計

摘?要：STEM教育理念強調(diào)跨學(xué)科重組學(xué)科知識，促進學(xué)生創(chuàng)新精神、科學(xué)素養(yǎng)和批判性思維的發(fā)展，小學(xué)科學(xué)新課標的基本思想與STEM理念相通，在實施意見中明確提出鼓勵科學(xué)教師在STEM理念下開展項目式學(xué)習(xí)。本文圍繞小學(xué)科學(xué)STEM項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計、項目的實施、項目實施的教學(xué)策略展開論述，為教師提高教學(xué)理論以及實踐方面的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：STEM教育;項目式學(xué)習(xí);小學(xué)科學(xué)課程改革

隨著STEM理念在我國的盛行和研究的深入，科學(xué)課程的改革已經(jīng)全面展開，在2017年出臺的《小學(xué)科學(xué)課程標準》中，第一次明確提道把STEM教育理念融入科學(xué)課堂的教學(xué)過程中，小學(xué)科學(xué)作為一門注重實踐的綜合性基礎(chǔ)課程，如何把科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)有機整合，實現(xiàn)多個學(xué)科領(lǐng)域的融合教學(xué);如何在新課標的指導(dǎo)思想下落實STEM理念、設(shè)計課堂活動環(huán)節(jié)、發(fā)展學(xué)生的發(fā)散創(chuàng)造性思維是當前課程改革科學(xué)教師亟待解決的重要問題。

一、 STEM項目式學(xué)習(xí)的概述

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科組合的簡稱。STEM在知識處理上主張交叉學(xué)科與多領(lǐng)域的整合重構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的STEM素養(yǎng)，其打破了傳統(tǒng)分科知識的界限，核心精神是整合滲透科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的綜合知識，強調(diào)科學(xué)知識的學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用相結(jié)合，在“做中學(xué)，學(xué)中做”。

項目式學(xué)習(xí)，是以布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義和實用主義理論等為理論基礎(chǔ)，學(xué)生為主體參與項目活動解決問題的學(xué)習(xí)模式。其強調(diào)學(xué)習(xí)者主動探索發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)過程，在真實生活情境中通過小組團隊合作來解決問題，完成項目的作品和任務(wù)。

STEM項目式學(xué)習(xí)，以項目式學(xué)習(xí)的基本要素為框架，通過模糊的任務(wù)目標和明確的結(jié)果，實現(xiàn)跨學(xué)科整合STEM教育內(nèi)容，其結(jié)合了STEM教育和項目式學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，提倡以學(xué)習(xí)者為中心，綜合多學(xué)科知識領(lǐng)域，解決實際生活問題。STEM項目式學(xué)習(xí)能付諸課堂教學(xué)中，具有開展的可行性和可操作性，學(xué)生在真實問題驅(qū)動下自主探究，合作學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決挑戰(zhàn)性的問題，從而深化自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機，重構(gòu)學(xué)習(xí)者的知識能力體系。

二、 STEM項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計

與傳統(tǒng)單一學(xué)科課程相比，STEM項目式學(xué)習(xí)的教育目標不僅是獲取知識和能力，更注重學(xué)習(xí)者的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、創(chuàng)新精神、實踐能力的發(fā)展，最終培養(yǎng)出21世紀真正緊缺的創(chuàng)新型科技發(fā)明人才。筆者以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的STEM素養(yǎng)為目標，根據(jù)美國MamlokNaaman教授的STEM教育過程為理論指導(dǎo)，從項目準備、項目實施、項目改進、項目反思四個步驟進行教學(xué)模式設(shè)計，同時強調(diào)學(xué)校和教師在項目設(shè)計的過程中，要嚴格遵守學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)環(huán)境和科學(xué)知識學(xué)習(xí)的設(shè)計原則。（見下圖）

三、 小學(xué)科學(xué)STEM項目式學(xué)習(xí)的實施

羅伯特·M·卡普羅拉在基于項目的STEM學(xué)習(xí)中指出，要采用工程學(xué)思想進行項目設(shè)計，為學(xué)生提供以現(xiàn)實生活問題為背景的環(huán)境，讓學(xué)生像工程師一樣設(shè)計方案解決問題，實施STEM項目學(xué)習(xí)可以發(fā)展學(xué)習(xí)者的科學(xué)素養(yǎng)，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。小學(xué)科學(xué)是以探究活動為基礎(chǔ)的綜合性實踐課程，在小學(xué)科學(xué)的新課標中，提倡教師按提出問題、做出假設(shè)、制訂計劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達交流、反思評價八個步驟開展探究學(xué)習(xí)。基于STEM項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計理念和新課標中提出的科學(xué)探究的八步驟，小學(xué)科學(xué)STEM項目式學(xué)習(xí)的實施可圍繞“確定目標，設(shè)計項目”“制訂計劃，開展項目”“小組合作，制作作品”“交流評價，成果展示”四個部分展開。

在項目式學(xué)習(xí)開始前，教師應(yīng)分析學(xué)生的科學(xué)知識水平和能力確定項目活動的目標和內(nèi)容，結(jié)合社會生活的真實情景設(shè)計項目問題，讓教學(xué)活動的開展具有可行性，教師對課堂掌控具有可操作性;項目開展的核心是學(xué)生的自主合作性探究，因此，教師作為項目式學(xué)習(xí)的協(xié)助者，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將項目問題細化，對提出的假設(shè)進行探究合作性學(xué)習(xí)，綜合考慮制訂最佳的方案，解決項目問題，最終幫助學(xué)生完成作品。要強調(diào)的是，實施項目式學(xué)習(xí)的四個步驟不是線性開展的，而是要根據(jù)學(xué)習(xí)者的實際活動情況迭代調(diào)整，學(xué)習(xí)者根據(jù)評價反饋，不斷測試、優(yōu)化項目方案，最終完成項目任務(wù)。

本文選擇蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級下冊的“造房子”為例。在項目設(shè)計前，教師應(yīng)該分析項目設(shè)計的制約因素，確定項目目標，“造房子”這一部分內(nèi)容在科學(xué)知識中屬于工程與技術(shù)領(lǐng)域，要求學(xué)生明白工程和技術(shù)是以科學(xué)知識為理論基礎(chǔ)，意識到科技的發(fā)展與人類生活息息相關(guān).本節(jié)課教師可以組織學(xué)生分組進行合作式學(xué)習(xí)。教師可以基于如何設(shè)計一個穩(wěn)定的房屋模型為項目問題，利用簡單常見的生活材料（小木棒、吸管、報紙、白乳膠等）組織學(xué)生設(shè)計、搭建房屋模型來開展項目學(xué)習(xí);考慮到項目開展耗時較長和科學(xué)課時安排的有限性，教師可以指導(dǎo)學(xué)生在課前收集古今中外自己感興趣的建筑物的資料，在課上教師指導(dǎo)學(xué)生以小組為單位匯報、分享收集到的資料，進而在有限的教學(xué)時間內(nèi)高效開展項目式學(xué)習(xí);在項目開展過程中，教師要鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，集思廣益，綜合考慮小組各個成員的設(shè)計思路，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度;在分組合作過程中，培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神和合作能力，在學(xué)習(xí)過程中強化自我價值觀.

四、 小學(xué)科學(xué)STEM項目式學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

（一）開展學(xué)生為主體的探究活動

STEM項目式學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、探究解決問題[3]，新的課程標準也提倡學(xué)生主動參與，體驗科學(xué)探究活動，因此，項目式學(xué)習(xí)的主題設(shè)計要針對學(xué)生的個性特征和認知水平，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)自主、合作、開放的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。問題是項目式學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵，小學(xué)階段的學(xué)生最大的特點就是對周圍事物充滿強烈的好奇心，他們常會提出各種疑問：“彩虹是怎么產(chǎn)生的？”“空氣中有什么？”“小車為什么會運動？”“樹上的蘋果為什么會掉落到地上？”這些問題都源自他們平時對生活的觀察與思考，在好奇心的驅(qū)使下，促生了學(xué)生的解決問題的欲望，這是發(fā)展學(xué)生創(chuàng)造性思維和使學(xué)生獲取新知識的學(xué)習(xí)動力。學(xué)生是學(xué)習(xí)過程中的主體，項目主題應(yīng)在教師的引導(dǎo)下由學(xué)生思考和討論后自己提出，而教師作為指引者，在組織教學(xué)時要關(guān)注每個學(xué)生提出的不同觀點和看法，鼓勵學(xué)生多個角度發(fā)散思考，拓寬思維，讓學(xué)生通過觀察、交流、討論、實踐、協(xié)作等方式來完成項目任務(wù)，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。

（二）體驗真實情境下的問題解決

STEM項目式學(xué)習(xí)強調(diào)研究項目是社會真實問題，所以在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)注意創(chuàng)設(shè)與學(xué)生現(xiàn)實生活密切相關(guān)的問題情景，為學(xué)生提供項目背景和資料，調(diào)動學(xué)生參與項目活動的熱情和積極性，組織學(xué)生分小組展開調(diào)查、研究并設(shè)計解決方案，完成任務(wù)解決具有實際應(yīng)用價值的問題;項目的開展方式可以多樣化，設(shè)計體驗性的項目活動相較于直接講授的教學(xué)更有效，在參與學(xué)習(xí)的活動過程中，學(xué)生可以獲得豐富的STEM體驗;項目學(xué)習(xí)的結(jié)果可以直接作用于學(xué)生的生活，發(fā)揮其在實際生活中的應(yīng)用價值，使學(xué)習(xí)者真切地體會到科學(xué)學(xué)習(xí)與日常生活的緊密聯(lián)系，進而發(fā)展學(xué)生的實踐意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和科學(xué)精神。例如在蘇教版科學(xué)“建橋梁”的課題學(xué)習(xí)中，教師可以向?qū)W生介紹橋梁的發(fā)展歷史，展示國內(nèi)外各種不同形狀構(gòu)造的橋梁圖片，提供橋梁設(shè)計的背景資料，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心進入項目學(xué)習(xí)，在活動過程中，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系在生活中看到的橋梁思考如何設(shè)計橋梁的形狀使其承受力較大，實現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)與真實生活的銜接，讓學(xué)生意識到科學(xué)學(xué)習(xí)不僅源自現(xiàn)實生活，而且也應(yīng)用于生活，讓他們體驗科學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣。

五、 結(jié)語

STEM項目式學(xué)習(xí)是跨學(xué)科整合，培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的關(guān)鍵，這種新型的學(xué)習(xí)模式為科學(xué)教師提供了有效的教學(xué)實施模式，為學(xué)生提供了可以解決真實問題的學(xué)習(xí)活動，通過重構(gòu)課程內(nèi)容設(shè)計項目式學(xué)習(xí)活動，能夠引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，自主探究實踐，這不僅實現(xiàn)了科學(xué)課程在多個領(lǐng)域的滲透整合，而且推動了小學(xué)科學(xué)課程的改革。但同時，這也對科學(xué)教師提出了更高層次專業(yè)知識和教學(xué)能力的要求，教師要靈活處理科學(xué)學(xué)科和STEM領(lǐng)域的內(nèi)容，創(chuàng)建開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，明確設(shè)計原則，發(fā)掘利用社會、學(xué)校、社區(qū)、家長、網(wǎng)絡(luò)等多方面的教學(xué)資源，指導(dǎo)學(xué)生分工協(xié)作完成項目學(xué)習(xí);在科學(xué)課堂的評價方式上，科學(xué)教師要避免只采用傳統(tǒng)的紙筆考試評價，要注重評價方式的動態(tài)化、多樣化，肯定學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中表現(xiàn)的“閃光點”;在評價內(nèi)容上，科學(xué)教師應(yīng)注意從多個方面綜合評價，不僅關(guān)注學(xué)生科學(xué)知識與能力的掌握情況，還要關(guān)注學(xué)生在小組分工合作過程中的組織協(xié)作能力、項目設(shè)計過程中的創(chuàng)新能力、制作項目作品過程中的操作動手能力等，在動態(tài)的學(xué)習(xí)過程中完善學(xué)習(xí)者的人格，發(fā)展學(xué)生的綜合能力，提升科學(xué)精神和合作意識。

參考文獻：

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[2]羅伯特·卡普拉羅.基于項目的STEM學(xué)習(xí)（2版）[M].上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2016：7.

[3]中華人民共和國教育部.小學(xué)科學(xué)課程標準（2017年版）[S].北京師范大學(xué)出版社，2017.

作者簡介：林海金，福建省漳州市，漳州市名流學(xué)校。