滲透STEM教育理念的項目式學(xué)習(xí)實踐

何一蘭

STEM教育將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)交叉融合。STEM教育以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手實踐能力、綜合設(shè)計能力、批判性思維為目的，其核心特征為跨學(xué)科、情境性、設(shè)計性、體驗性、協(xié)作性、藝術(shù)性。

本人立足學(xué)生實際，著眼學(xué)生未來發(fā)展，以小學(xué)科學(xué)課為載體，以項目式學(xué)習(xí)為主要方式，開展STEM教育。在真實問題情境中，學(xué)生運用STEM教育中的學(xué)科知識進行探究、合作式學(xué)習(xí)，在收集資料、分析問題、交流探討中，設(shè)計出解決問題的方案，并把方案付諸實踐，去解決一個工程任務(wù)。在這個過程中，學(xué)生將學(xué)到的科學(xué)、數(shù)學(xué)、美術(shù)等學(xué)科知識與工程技術(shù)有機融合，從而獲得批判思維能力、設(shè)計能力、合作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。

下面以“我是樂器設(shè)計師”活動為例，進行闡述。

一、明確活動目標(biāo)，搭設(shè)活動架構(gòu)

作為STEM課程“聲音探秘”的一個研究范例，“我是樂器設(shè)計師”以樂器發(fā)聲為項目導(dǎo)入，整個項目式化學(xué)習(xí)設(shè)計，以樂器作為引子，探究不同類型樂器的基本發(fā)聲原理，了解樂器的基本組合和制作方法，以及對古代樂器與現(xiàn)代樂器、民族樂器與西洋樂器的欣賞，體現(xiàn)不同民族獨特的文化，梳理了科學(xué)、工程技術(shù)、人文等知識點，確定項目活動的目標(biāo)，架構(gòu)整個項目式學(xué)習(xí)框架（如表1）。項目活動的目標(biāo)有別于科學(xué)一門學(xué)科的目標(biāo)設(shè)計，是從科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域綜合考慮，兼具STEM理念的綜合性、實踐性、創(chuàng)造性、趣味性原則。整個項目活動以目標(biāo)為導(dǎo)向，圍繞目標(biāo)的實現(xiàn)去開展，讓學(xué)生在活動中學(xué)習(xí)觀察、分析、綜合等思維方法，通過提出問題、規(guī)劃設(shè)計、探究活動，完成項目制作，并進行交流分享評價，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、思維習(xí)慣。

二、安排好活動課時

基于STEM項目活動的基本教學(xué)流程“提出問題確定需求—核心知識技能準(zhǔn)備—規(guī)劃設(shè)計制作模型—測試優(yōu)化解決問題”，以學(xué)生為中心，明確項目任務(wù)，給予充足的時間，學(xué)習(xí)一系列相關(guān)的知識和技能，掌握解決問題的方法。課時安排如下（表2）：

三、做好活動前準(zhǔn)備

（一）精心備好課

教師進行精心備課，對要研究的問題理解透，找準(zhǔn)整個項目要解決的真實問題，充分考慮大多數(shù)學(xué)生的學(xué)情，把握好活動目標(biāo)，設(shè)計好一個真實情境問題，緊緊圍繞解決真實問題來設(shè)計相關(guān)的學(xué)習(xí)活動、評價指標(biāo)。每一次活動前，教師都要精心準(zhǔn)備好這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計，做好教學(xué)預(yù)設(shè)。如果活動中出現(xiàn)與預(yù)設(shè)情況相差較大的環(huán)節(jié)，活動后要及時總結(jié)反思并重新調(diào)整相關(guān)的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法。

（二）合理選擇充足材料

一次有意義的STEM活動課，離不開充足的活動材料。在準(zhǔn)備材料時，要選擇有結(jié)構(gòu)的材料，還要考慮材料準(zhǔn)備的便利性、安全性，并能貼近學(xué)生生活實際。

本項目活動材料及工具有：小鼓、音叉、鋼尺、三角鐵、橡皮筋、尼龍繩、棉線、鐵絲、鐵罐、各種紙盒、漏斗、膠管、木棍、瓶子、杯子、卷紙、吸管、易拉罐、顏色筆、透明膠、美工刀、各種樂器圖片等。

四、活動實踐過程

STEM教育培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題能力，既要讓學(xué)生利用身邊材料親歷樂器的設(shè)計制作，又要讓學(xué)生不斷產(chǎn)生探究樂趣、發(fā)展思維，滲透STEM的教育理念。本項目活動主要教學(xué)流程如下：

（一）提出問題，確定需求

首先，通過創(chuàng)設(shè)情境（播放幾段樂曲讓學(xué)生欣賞），將學(xué)生帶入情境，引導(dǎo)學(xué)生感受編鐘、腰鼓、豎琴、鋼琴、笛子等樂器的不同音效，引起學(xué)生對項目的關(guān)注，激發(fā)學(xué)習(xí)動機，引出項目研究中需關(guān)注和掌握的知識技能。

其次，出示圖片，簡要介紹樂器的種類、樂器的發(fā)展，讓學(xué)生欣賞不同樂器發(fā)出的不同音效，觀察比較樂器的外形特征，交流討論。

最后，師生交流，引導(dǎo)學(xué)生思考，找出樂器的結(jié)構(gòu)特點和發(fā)聲原理，引導(dǎo)學(xué)生確定需求和限制因素（如聲音的產(chǎn)生、聲音的強弱、聲音的高低、聲音的傳播等），解決問題所需的知識、技能和方法。

（二）核心知識，技能準(zhǔn)備

通過探究，讓學(xué)生理解掌握相關(guān)知識，通過實驗操作習(xí)得思維方法，學(xué)會正確使用工具。本項目的四個探究活動，即聲音的產(chǎn)生、聲音的強弱、聲音的高低、材料與制作方法等，都是為了制作出一個音域廣、音調(diào)準(zhǔn)的樂器。其中，探究聲音的強弱、高低，是為了讓學(xué)生認(rèn)識到物體振動幅度、快慢不同產(chǎn)生聲音的高低強弱等不同音效。通過“感受材料的音質(zhì)”實驗活動，為選擇合適的材料制作相關(guān)類型的樂器做好準(zhǔn)備。在探究聲音的傳播中，通過“用不同的材料做土電話”實驗活動及玩?zhèn)髀曂灿螒颍寣W(xué)生認(rèn)識到不同材料傳聲效果不同，同種材料不同結(jié)構(gòu)傳聲效果也不同，激發(fā)學(xué)生尋找樂器音質(zhì)變化與材料結(jié)構(gòu)、大小、數(shù)量等的關(guān)聯(lián)。

（三）規(guī)劃設(shè)計，制作模型

規(guī)劃設(shè)計可以從多方面去思考，遇到問題不滿足于一個答案，不局限于一個角度。引導(dǎo)學(xué)生采用頭腦風(fēng)暴的方法，列出可能的解決方案：①發(fā)聲的問題。你想用哪種方法使樂器發(fā)聲？不同的發(fā)聲方法該對應(yīng)設(shè)計哪種類型的樂器？②材料的問題。選擇什么樣的材料適合做打擊樂器？什么材料適合做弦樂器？弦樂器的外形與它的發(fā)聲有沒有聯(lián)系？什么材料適合做管樂器？管樂器孔（洞）大小、多少與音質(zhì)有沒有關(guān)系？材料是否能組合使用？如何組合？結(jié)構(gòu)問題。什么材料適合哪種結(jié)構(gòu)？外形結(jié)構(gòu)如何設(shè)計音質(zhì)更好？小組學(xué)生可以設(shè)計兩個或者多個方案，再把所有的方案進行交流研討，結(jié)合身邊的材料，選擇最優(yōu)的那個。

當(dāng)設(shè)計方案規(guī)劃好了，教師再指導(dǎo)學(xué)生畫出設(shè)計原理圖，按照設(shè)計思路及原理圖，選擇材料，分工合作進行制作。學(xué)生在思考、交流的過程中形成團隊設(shè)計方案，不同團隊的個性化方案又能提出不同的解決方法。學(xué)生在動手親歷樂器制作過程中，產(chǎn)生疑問并嘗試解決，其設(shè)計思維能力能得到發(fā)展和完善。

（四）測試優(yōu)化，解決問題

學(xué)生用制作出的樂器發(fā)出聲音進行測試，聽聽音調(diào)準(zhǔn)不準(zhǔn)，音域廣不廣，看看外形美不美，記錄測試時的情況，引導(dǎo)學(xué)生找出不足并分析原因，進一步思考實踐，最終產(chǎn)生解決方案。在項目活動過程中，學(xué)生進行合理的分工：美化由具美術(shù)特長的學(xué)生負(fù)責(zé);材料的選擇及制作，由動手能力強的學(xué)生負(fù)責(zé);功能的測試，小組合作完成;分享則由表達(dá)能力較好的學(xué)生負(fù)責(zé)。小組成員各盡所能。

在這個小組學(xué)習(xí)共同體中，各個成員相互學(xué)習(xí)、相互配合，他們的合作能力、應(yīng)對問題的能力得到顯著提升。

（五）拓展提高，課后延伸

在本項目中，我們設(shè)計的作品由于時間和材料的限制，音域還不夠?qū)?，音色還不夠美，還有沒有更好的設(shè)計呢？我們可以在課后繼續(xù)研究，嘗試用更多的材料和方法制作樂器來開一場自制樂器的演奏會。

項目活動不能僅局限在課堂上，而是要把理念延伸至課堂外。因此，課后讓學(xué)生思考如何進一步完善作品，并根據(jù)實際問題情境來創(chuàng)作，引領(lǐng)下一個項目活動的開始。

五、項目活動成效與反思

項目活動充分體現(xiàn)了STEM教育理念，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力，實現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。

在整個活動中，學(xué)生熱情高漲，積極參與，主動探究。學(xué)生經(jīng)歷了“構(gòu)思規(guī)劃—嘗試創(chuàng)造—優(yōu)化改進”的過程，在活動中體驗，在實踐中思考，既學(xué)到了相關(guān)的聲音知識，又掌握了一定的工程技術(shù)，自主設(shè)計的樂器既實用又創(chuàng)意十足。在真實的學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生綜合使用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)手段解決問題，創(chuàng)新實踐。學(xué)生在動手做的過程中，將知識融會貫通，在交流研討中，提升了探究能力。

在合作交流學(xué)習(xí)中，個人的思想、行動要與小組成員相一致，就必須相互信任和尊重。在項目活動中，能給學(xué)生創(chuàng)造合作的機會，訓(xùn)練合作的技能，培養(yǎng)合作的意識，體驗團結(jié)互助，共享成果的快樂。學(xué)生團隊合作意識得到增強。

STEM教育多學(xué)科融合的特點，對小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)模式及教學(xué)成效的提升帶來了全新的挑戰(zhàn)。如何依托現(xiàn)有的課程結(jié)合STEM的理念與目標(biāo)，針對學(xué)生認(rèn)知水平、創(chuàng)造力，來設(shè)計項目式學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生更深入地實踐、更自由地探索，還需要教師堅持不懈地進行深度挖掘、深入探索。

基于STEM教育理念的項目式活動設(shè)計，需要教師的不斷探索，讓我們一起用心鉆研、努力實踐，讓STEM教育理念得到更深更遠(yuǎn)的發(fā)展。