結(jié)合STEAM、PBL和布魯姆等教育理念的初中科學(xué)復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)

楊芳 李星潘

摘 ?要：新課完成了初級(jí)認(rèn)知階段，復(fù)習(xí)課則是學(xué)習(xí)進(jìn)行到了高級(jí)認(rèn)知階段，但當(dāng)前的主流復(fù)習(xí)課缺乏以高階思維能力培養(yǎng)為目的的教學(xué)設(shè)計(jì)。本文充分結(jié)合STEAM、PBL和布魯姆教育目標(biāo)分類法等教育理念，設(shè)計(jì)了以電磁為主題的“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”復(fù)習(xí)課教學(xué)實(shí)例。教案展示了一種通過創(chuàng)建初中科學(xué)STEAM情境的復(fù)習(xí)課，同時(shí)結(jié)合PBL的問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合和評價(jià)等高階思維能力的具體方法。

關(guān)鍵詞：STEAM;PBL;布魯姆;高階思維;初中科學(xué);復(fù)習(xí)課;教學(xué)設(shè)計(jì)

引言：

STEAM是當(dāng)下發(fā)展相當(dāng)紅火的一種重實(shí)踐的綜合教育理念，起源于美國，由科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、人文（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五個(gè)單詞首字母拼成。2015年，教育部辦公廳《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》的通知首次提出要“探索STEM教育、創(chuàng)客教育等新的教育模式，使學(xué)生具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)”。2017年，教育部新課標(biāo)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的推出則標(biāo)志著在我國STEAM框架雛形的初現(xiàn)。2018年，由上海教育出版社和德稻教育集團(tuán)聯(lián)合策劃的《設(shè)計(jì)我們的海綿社區(qū)》新書發(fā)布，標(biāo)志著國內(nèi)首本STEAM項(xiàng)目教學(xué)指導(dǎo)叢書正式出爐。但是國內(nèi)STEAM教育時(shí)間不長，教育模式，教育課程，師資，素養(yǎng)都還很缺乏，國家資源頂層設(shè)計(jì)，推動(dòng)措施，投入資源都還比較匱乏。所以國內(nèi)STEAM教育還處于探索期，任重而道遠(yuǎn)。[1-2]

本杰明·布魯姆（Benjamin Bloom）1956年發(fā)表文章《教育目標(biāo)分類：認(rèn)知領(lǐng)域》，認(rèn)為思維有知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評估等六種級(jí)別，前三種為初級(jí)認(rèn)知，后三種為高級(jí)認(rèn)知，也常稱為高階思維。當(dāng)學(xué)生通過新課完成知識(shí)的初級(jí)認(rèn)知階段后，基于STEAM教育理念設(shè)計(jì)的復(fù)習(xí)課就特別適合于培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。但當(dāng)前初中科學(xué)主流復(fù)習(xí)課仍停留在對知識(shí)點(diǎn)的歸納、總結(jié)、查漏補(bǔ)缺等初級(jí)認(rèn)知水平階段;甚至還有教師用大量試題“綁架”課堂，學(xué)生用“刷題”代替總結(jié)內(nèi)化等現(xiàn)象。[3-4]

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式是一套設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境的完整方法，把學(xué)習(xí)置于復(fù)雜的、有意義的問題情境中，以問題為驅(qū)動(dòng)來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。該理論最早起源于20世紀(jì)50年代的醫(yī)學(xué)教育，目前已經(jīng)深度融入主流新課教學(xué)中，是一種培訓(xùn)學(xué)生高級(jí)思維能力的有效方法，但在復(fù)習(xí)課中仍缺乏運(yùn)用。[5]

筆者正是為了給中學(xué)科學(xué)課堂STEAM理念的教案素材增磚添瓦，探討培訓(xùn)學(xué)生高階思維能力的教學(xué)方法;所以嘗試設(shè)計(jì)了以電磁為主題的“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”復(fù)習(xí)課教案。該教案展示了一種通過創(chuàng)建初中科學(xué)STEAM情境的復(fù)習(xí)課，同時(shí)結(jié)合PBL的問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合和評價(jià)等高階思維能力的具體方法;該教學(xué)設(shè)計(jì)還能充分調(diào)動(dòng)課堂的活力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

1以電磁為主題的“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)實(shí)例

1.1 教學(xué)模式和目標(biāo)

創(chuàng)建“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”的STEAM情境;通過PBL法引導(dǎo)學(xué)生分析該情境的實(shí)際問題需求，綜合設(shè)計(jì)各類解決方案;最后評價(jià)實(shí)際問題解決效果，總結(jié)歸納鞏固電磁主題的知識(shí)要點(diǎn);以達(dá)到培養(yǎng)提高學(xué)生高階思維能力的目的。

1.2 教學(xué)具體流程

1.2.1創(chuàng)設(shè)STEAM情境

老師通過最近中美貿(mào)易摩擦新聞的討論引出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要，進(jìn)一步引出以初中生現(xiàn)有的電磁學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)“汽車轉(zhuǎn)向燈信息電路圖”的STEAM情境任務(wù);培養(yǎng)學(xué)生高階思維和解決實(shí)際問題能力，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望和愛國情懷。

1.2.2 PBL法提出中心問題

老師根據(jù)創(chuàng)設(shè)的STEAM情境引導(dǎo)學(xué)生分析出“汽車轉(zhuǎn)向燈信息系統(tǒng)”的四種狀態(tài)需求：①不警示狀態(tài)——直行時(shí)，雙側(cè)轉(zhuǎn)向燈都不亮;②左轉(zhuǎn)警示狀態(tài)——左轉(zhuǎn)彎時(shí)，僅左側(cè)轉(zhuǎn)向燈亮;③右轉(zhuǎn)警示狀態(tài)——右轉(zhuǎn)彎時(shí)，僅右側(cè)轉(zhuǎn)向燈亮;④駐車警示狀態(tài)——臨時(shí)停車時(shí)，雙側(cè)轉(zhuǎn)向燈都交替閃爍。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考如下幾個(gè)科學(xué)問題。

問題1：如何設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向燈電路圖實(shí)現(xiàn)四種信號(hào)燈狀態(tài)的轉(zhuǎn)換？

問題2：如何設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向燈電路圖實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈的交替閃爍？

1.2.3綜合分析解決問題

在學(xué)生自主充分思考和設(shè)計(jì)后，老師通過布置如下四個(gè)任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生一步步解決實(shí)際問題，讓學(xué)生像科學(xué)家，工程師一樣思考問題，探索問題，解決問題;培養(yǎng)學(xué)生分析、綜合和評價(jià)等高階思維能力。

任務(wù)一：請選擇符合汽車四種信號(hào)燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換要求的電路圖。

任務(wù)二：請參考“電鈴”原理圖，思考設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈自動(dòng)“交替閃爍”發(fā)光的電路圖。

任務(wù)三：請對如下四種實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈交替閃爍的電路方案進(jìn)行評價(jià)并選擇最優(yōu)方案。

任務(wù)四：根據(jù)下圖提供的信息，請計(jì)算汽車轉(zhuǎn)向燈電路R0的阻值。

1.2.4歸納總結(jié)鞏固電磁學(xué)知識(shí)要點(diǎn)

老師通過上面運(yùn)用PBL法引導(dǎo)學(xué)生完成STEAM情境下的“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”后，學(xué)生已經(jīng)能夠把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于解決實(shí)際問題。在此基礎(chǔ)上，老師再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電磁知識(shí)要點(diǎn)的梳理、歸納和總結(jié)，就可以起到很好地鞏固學(xué)習(xí)的作用。如此，即培養(yǎng)了學(xué)生的高階思維能力，又完美地完成了復(fù)習(xí)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2 以電磁為主題的“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)實(shí)例的反思

STEAM、PBL和布魯姆等教育理念是相輔相成的。布魯姆教育目標(biāo)分類法指明了學(xué)生認(rèn)知領(lǐng)域的漸進(jìn)層次，讓教育者知道完成了初級(jí)認(rèn)知階段的教學(xué)后要側(cè)重于學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)教學(xué)。運(yùn)用STEAM理念創(chuàng)設(shè)了一個(gè)綜合的實(shí)際問題情境下，PBL教學(xué)法完成了從實(shí)際問題到解決方案的教學(xué)過程。

結(jié)合STEAM、PBL和布魯姆等教育理念的教學(xué)方法，是讓學(xué)生像科學(xué)家、工程師、創(chuàng)客一樣思考、探索、解決問題。我國工業(yè)4.0象征著工業(yè)的發(fā)展，它是一個(gè)更高階段的智能生產(chǎn)過程，需要更多的綜合型人才。通過STEAM、PBL和布魯姆等教育理念相結(jié)合的教育方法培養(yǎng)下一代人才勢在必行。

筆者以電磁為主題的“汽車信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)”復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)，正是在STEAM、PBL和布魯姆等教育理念的指導(dǎo)下完成的。該教學(xué)案例豐富了中學(xué)科學(xué)課堂STEAM理念的教案素材，探討培訓(xùn)學(xué)生高階思維能力的一種具體教學(xué)方法。當(dāng)然，該教學(xué)案例是筆者融合STEAM、PBL和布魯姆等教育理念的初次嘗試，還存在一些不足之處，需要教育界的同行幫忙拓展完善。

參考文獻(xiàn)

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