基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式構(gòu)建研究

朱 佳

廣州市越秀區(qū)農(nóng)林下路小學 廣東 廣州 510060

引言

2015年,教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見(征求意見稿)》第一次提出探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式。我國非常重視跨學科教學和STEAM教育,隨著STEAM教育的教育政策、理論研究、教學實踐等各方面逐步取得進展,STEAM教育在我國基礎(chǔ)教育階段逐漸推廣開來。STEAM教育在我國經(jīng)歷了從無到有、遍地開花的發(fā)展過程。

一、STEAM理念下的小學科學

STEAM是科學(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)、數(shù)學(Mathematics)的縮寫,是五門學科的融合。STEAM是在STEM的基礎(chǔ)上加上Arts的元素,是STEM的延伸,以解決生活實際問題的形式將科學、科技與藝術(shù)融合,將實用性與創(chuàng)造力結(jié)合起來。學生利用科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學的知識和技能進行思考、探究、創(chuàng)作,從而解決實際問題。[1]2017版《義務教育小學科學課程標準》將小學科學課程定位為基礎(chǔ)性、實踐性和綜合性課程,從一年級起開設(shè)科學課。小學科學課程著力于提高學生學習科學的興趣,引導學生善于觀察和發(fā)現(xiàn)周圍世界,讓學生主動學科學,參與科學探究,提高科學探究能力,培養(yǎng)學生科學思維,讓所有學生都能受到良好的科學教育。新課程標準還明確提出了學科關(guān)聯(lián)的實施建議,將科學與數(shù)學、語文、綜合實踐等學科進行關(guān)聯(lián)互動,倡導跨學科的學習方式,鼓勵教師在教學實踐中應用STEM。此版科學課程標準的最大變動是在課程內(nèi)容上增加了技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容,還在課程目標中新增了科學、技術(shù)、社會與環(huán)境目標,在科學教學中強調(diào)了“做中學”的重要性,在基礎(chǔ)教育階段就引導學生認識到科學技術(shù)與社會、環(huán)境等的關(guān)系,將理論和生產(chǎn)生活實踐結(jié)合,這為STEAM教育在小學科學教學中的應用和推廣創(chuàng)造了條件。學生在STEAM學習中,全面分析要解決的問題,綜合利用各學科知識解決問題。因此,STEAM教育能夠促進學生深度學習,實現(xiàn)各學科全面發(fā)展,提高學生綜合能力。

二、小學科學項目式學習

傳統(tǒng)教學多采用分科教學的方式,然而學生在生活中遇到的問題通常卻是綜合性的問題。要解決這些問題,不僅需要利用教材上的知識,還需要其它課內(nèi)外的知識和技能。項目式學習的驅(qū)動性問題皆源于生活,解決的是學生比較關(guān)注的、開放性的真實問題,具有研究意義和研究價值。這些沒有剝離真實情境的問題,帶給學生問題情境的真實感和迫切解決問題的使命感,能讓學生持續(xù)保持對項目的興趣。學生以小組合作的形式,在解決問題的過程中,根據(jù)驅(qū)動性問題搭建任務框架,制訂解決問題的任務計劃方案,明確解決問題的步驟和所要用到的學科知識技能,在學習相關(guān)的知識技能的過程中,逐步完成任務計劃,最終解決問題,展示作品并進行評價。與傳統(tǒng)的學習方式不同的是,項目式學習注重學習過程,過程性評價和形成性評價同樣重要。

三、科學項目式學習中STEAM教育模式的構(gòu)建

STEAM教育已在我國推廣數(shù)年,各地各校開展STEAM教育的形式多種多樣,不少STEAM課程與國家課程標準關(guān)聯(lián)不大,屬于課外拓展的范疇,雖然也能達到提高學生綜合能力的教學目標,但是占用了課堂教學時間,或者只能以社團課等形式面向少數(shù)學生開展,難以實現(xiàn)學生整體思維能力和創(chuàng)新能力等的提升。不少STEAM教育流于形式,照搬照抄國外或他人的理論和教學內(nèi)容,缺乏教師個人對STEAM的理解和思考,使開展的STEAM教育活動不符合教育教學實際,難以將STEAM教育的理念和精髓深入落實到教學實踐中,導致STEAM教育“水土不服”。

在義務教育課程標準的前提下,參考教材中的教學內(nèi)容,開展基于科學項目式學習的STEAM教育,讓全體學生都能接受到STEAM教育。使教材中系統(tǒng)化的知識生活化,由傳統(tǒng)的學以致用轉(zhuǎn)變?yōu)橛靡灾聦W,由師生之間的交流拓展為師生、師師、生生間的交流,由單一學科解決簡單問題轉(zhuǎn)變?yōu)檫\用跨學科知識解決綜合問題,發(fā)散學生思維,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,提高解決問題的能力。本文將從課前準備、項目設(shè)計、項目實施和總結(jié)反思四個方面來構(gòu)建基于科學項目式學習的STEAM教育模式。

圖1 基于項目式學習的STEAM教育模式流程圖

1、課前準備

(1)課程標準。小學科學課程標準是開展基于科學項目式學習的STEAM教育的基石,確定了STEAM教育的大方向,也為構(gòu)建STEAM教育模式提供了科學概念等理論依據(jù)。在開展教學活動前,要先研讀小學科學課程標準,圍繞科學的核心概念和大概念,對本學段的相關(guān)學科領(lǐng)域的教學目標,開展基于思維的科學教學。[2]開展STEAM項目學習有助于更有效地落實科學課程標準,提高學生的科學素養(yǎng)。

圖2 準備階段教學模式設(shè)計

(2)教材內(nèi)容。教材作為構(gòu)建STEAM教育模式的重要參考,可以給教師提供一些項目式學習的思路,教師可根據(jù)本地、本校的實際情況,結(jié)合學生的思維和心理發(fā)展特點,對教材進行靈活處理,在尊重課程標準的基礎(chǔ)上對教材進行適度增刪,制定適合本校學生的STEAM項目學習內(nèi)容。學生完成了項目任務即完成了教材內(nèi)容的學習,不占用更多學習時間,減輕教師和學生的負擔。

(3)學情。在開展科學STEAM項目學習前,教師要通過日常教學、課下交流等方式了解任教學生的學習能力、學習態(tài)度、學習習慣等信息,還要了解學生的知識和生活背景,必要時可采用診斷性評價等方式測試學生的科學前概念,為設(shè)計教學活動和學生分組做準備。

(4)校情。學校經(jīng)過長年的積淀,都有自己獨特的校園文化氛圍,結(jié)合本校特色、師資情況、教學設(shè)備、學生學習能力等開展最適合本校學生的STEAM項目,讓STEAM項目學習真正促進本校師生的成長和發(fā)展。

(5)教學條件。教師可根據(jù)教學需要使用交互式一體機、PC、Pad等硬件設(shè)備,推薦學生使用適宜的軟件,為學生提供紙質(zhì)書、電子書、視頻、鏈接等資料,利用網(wǎng)絡學習社區(qū)、虛擬實驗等信息技術(shù)平臺促進學生學習交流。STEAM教育的跨學科性質(zhì)決定了其需要更多學科資源,為學生的學習提供便利。由于STEAM學科融合的特殊性,學?？梢愿鶕?jù)教學需要調(diào)整課程表,為STEAM教學的開展提供便利。此外,當?shù)氐娘L土人情、學校周圍的人文環(huán)境等也都是重要的教學條件。

2、項目設(shè)計

基于小學科學項目式學習的STEAM教育,是在小學科學的學科基礎(chǔ)上,開展跨學科的項目式學習。STEAM項目學習整合多學科的學術(shù)領(lǐng)域、學習方法和學習技能,幫助學生更好地理解自己身邊的世界。[3]教師通過觀察學生周圍的環(huán)境,了解學生比較感興趣的問題,結(jié)合科學課程標準和科學教材,提出驅(qū)動性問題,確定項目內(nèi)容和所涉及的學科。

圖3 項目設(shè)計階段教學模式

科學教師聯(lián)合項目相關(guān)的其他學科教師組成學習共同體,集中備課討論STEAM項目學習。各學科教師發(fā)揮學科專業(yè)優(yōu)勢,為項目設(shè)計提出自己的想法,將自己學科的知識、技能、思維等融入STEAM項目學習,實現(xiàn)項目涉及的學科和諧發(fā)展。也可采用同年級任教各學科的教師組成備課小組,根據(jù)各學科在本學期的學習內(nèi)容,結(jié)合生活實際問題,共同研討提出驅(qū)動性問題和項目內(nèi)容,分工合作,完成項目任務,此法可以讓學科教師發(fā)散思維,拓寬研究范圍,為STEAM項目學習提供更多的可能性。STEAM項目學習的內(nèi)容要注重多學科融合和學生綜合素養(yǎng)的提升。教師要根據(jù)驅(qū)動性問題確定項目各環(huán)節(jié)的內(nèi)容和所涉及的學科,將驅(qū)動性問題分解為若干子問題,讓學生能在教師引導下通過解決一個個子問題,最終解決驅(qū)動性問題,完成項目任務。

3、項目實施

(1)教師活動。在開展STEAM項目學習時,教師作為項目的組織者和引導者,要密切關(guān)注項目進展和學生的學習活動。在學生遇到困難時答疑解惑；在項目開展遇到問題時,及時做出調(diào)整；建立網(wǎng)絡學習社區(qū)方便學生學習交流,實現(xiàn)學生思維的可見性。基于小學科學的STEAM項目學習可以采用多學科教師分擔教學任務的方式進行授課,各學科教師分別承擔各自的教學任務,也可采用科學教師將科學教學內(nèi)容延伸至其它學科,由科學教師教授所有內(nèi)容的方式。

圖4 項目實施階段教學模式

(2)學生活動

1)組成團隊。每個學生都有自己擅長的領(lǐng)域,教師在分組時要側(cè)重小組成員的能力搭配,也要關(guān)注到學生對研究任務的興趣和想法。由于項目式學習涉及的任務較多且較有難度,團隊合作可以讓學生發(fā)揮各自的優(yōu)勢,取長補短,取得1+1＞2的效果。

2)合作探究。在教師的引導下,學生小組溝通交流,根據(jù)STEAM項目學習的驅(qū)動性問題進行頭腦風暴,初步構(gòu)想解決問題的方法和步驟,搭建任務框架,制定項目計劃,合作探究,逐步完成項目任務。項目式學習本身就是通過模糊的過程走向清晰的結(jié)果,因此,學生在教師搭建的腳手架的幫助下,通過不同的探究過程,最終形成不同的解決問題的方案。

3)分享評價。學生根據(jù)教師的要求,在課堂上或網(wǎng)絡學習社區(qū)展示項目作品,并根據(jù)教師提供的作品評價標準,對自己和其他小組的作品進行客觀公正地評價。學生在欣賞其他小組的作品時,也借鑒到他人作品的優(yōu)點,從而認識到自己作品的進步空間,并改進完善。

4、總結(jié)反思

項目結(jié)束后,學生交流反思本次項目中的體驗和收獲,以自評、組評和師評的方式對本次STEAM項目學習中自己的表現(xiàn)和小組的合作情況進行總結(jié)反思,填寫活動評價表。教師也要總結(jié)反思,發(fā)現(xiàn)自己在教學上的問題,積累經(jīng)驗,對項目進行修改完善,以便實現(xiàn)項目的可持續(xù)使用。

圖5 總結(jié)反思階段教學模式

四、基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式的啟示

1、在STEAM教育中加強思政教育。2016年,習近平總書記就提出：“基礎(chǔ)教育是立德樹人的事業(yè)。”2019年的教師節(jié)講話中,習總書記再次提出了希望廣大教師不忘立德樹人初心的殷切期望。2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》也提出要按立德樹人的要求培養(yǎng)小學生的科學素養(yǎng),將德育教育融入科學教學,以德為本,培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞娜??？茖W的教學目標可以理解為既要求學生了解科學知識,提高學習科學的能力,又要有尊重事實、樂于探究、與他人合作的科學態(tài)度,了解科學、技術(shù)、社會和環(huán)境的關(guān)系,具有創(chuàng)新意識、保護環(huán)境的意識和社會責任感。

在基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式中融入思政教育,目的是讓學生從少年兒童時期起就知道科學可以改變生活,人類社會的發(fā)展離不開科技的推動作用,人類活動對環(huán)境、社會有重要影響,培養(yǎng)學生樹立熱愛自然、保護環(huán)境、珍惜生命等正確的價值觀。

2、在STEAM教育中融入財經(jīng)素養(yǎng)教育?；谛W科學項目式學習的STEAM教育,由于加入了技術(shù)與工程領(lǐng)域等內(nèi)容,經(jīng)常涉及成本問題,在STEAM項目學習中滲透財經(jīng)素養(yǎng)教育可以幫助學生更好地處理此類問題。例如,在STEAM項目學習中,看似簡單的貨比三家來決定購買哪個商品的決策,學生要處理文本信息和數(shù)字信息、并加以科學理性地分析。此外還需要閱讀能力、數(shù)學能力、科學研究能力等的支持。[4]將財經(jīng)素養(yǎng)教育與STEAM項目學習結(jié)合,使項目的活動內(nèi)容更加豐富,優(yōu)化跨學科的知識結(jié)構(gòu),提高學生解決問題的能力,培養(yǎng)學生正確的財富觀。[5]

3、STEAM教育要注重教師的培訓與學習。相較于傳統(tǒng)教學模式,STEAM項目學習對教師和學生提出了更高要求。教師作為STEAM項目學習的組織者、設(shè)計者、引導者和監(jiān)督者,其專業(yè)素養(yǎng)對項目實施和學生培養(yǎng)起著關(guān)鍵作用。在傳統(tǒng)分科教學的影響下,培養(yǎng)專業(yè)、有創(chuàng)新精神的、有進取心的STEAM教師是困擾著世界各國STEAM教育的重要問題。STEAM教育包含五大學科元素,培養(yǎng)教師兼具五門學科的專業(yè)能力和素養(yǎng)并不現(xiàn)實。學校教師可根據(jù)專業(yè)和興趣愛好組成STEAM學習共同體,發(fā)揮自己的學科專業(yè)特長,集合眾多學科的智慧,制定STEAM項目,根據(jù)學科側(cè)重點分工授課,也可在長期備課交流中互相學習逐漸形成個人獨特的授課風格。此外,項目實施教師還應該走出校園,積極參加各類STEAM教育的交流活動,汲取他人智慧,促進共同專業(yè)成長。

五、結(jié)語

本文提出了基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式。在小學科學教學中,我們要發(fā)揮STEAM教育的跨學科優(yōu)勢,將課程標準、教材內(nèi)容與生活實際問題結(jié)合起來,聯(lián)合眾多學科教師的力量,注重學生綜合能力的提升。