基于小學科學學科的跨學科項目學習實踐研究

邱伊娜

摘要：2017年開始，《小學科學新課程標準》中有兩條新增，其中有一條是：明確新增技術(shù)與工程學，讓學生體會動手成功的樂趣，養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習慣，明確了STEM（STEM教育即科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）教育的統(tǒng)稱。）中T和E的重要性，也就是強調(diào)技術(shù)與工程。因此，作為一線的科學教師要明確新形勢，善于把握新變化，學會把自己的教學實踐與課標要求做適應(yīng)性的調(diào)整。

關(guān)鍵詞：STEM教育;跨學科教學;探究能力;學習興趣;小學科學

中圖分類號：A ?文獻標識碼：A ?文章編號：（2021）-38-340

一、STEM教育的起源與發(fā)展

STEM教育即科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四門學科的簡稱。STEM教育是上世紀末美國為了解決科技人才培養(yǎng)的瓶頸問題提出的。STEM教育的目標是提升學習者的STEM素養(yǎng)。STEM教育是一種教學策略，其核心目標是通過靈活應(yīng)用探究性學習、基于項目學習和基于設(shè)計學習等學習方式，來培養(yǎng)學習者綜合利用STEM知識解決現(xiàn)實問題的能力。本文將從評價方式出發(fā)，結(jié)合STEM教育的教育理念提出對策以改善科學教學評價。

二、STEM教育的核心特征

（一）跨學科性

STEM教育不同于分科課程，它是基于某一話題的基礎(chǔ)將涉及這一話題的相關(guān)科學、技術(shù)、工程、數(shù)學等學科的知識進行統(tǒng)整的思考與運用，這樣的教學手段是對現(xiàn)實世界各部分相聯(lián)系的真實反映，彌補了分科課程的不足。

（二）趣味性

STEM教育在實施過程中，要保證問題和活動的設(shè)計可以在達成教學目標的前提下具有趣味性且足以調(diào)動學生的學習動機。它倡導將學習任務(wù)游戲化，在學習過程中激發(fā)學生的學習動機。

（三）協(xié)作性

以往我們并不重視學生協(xié)作能力的培養(yǎng)，所以導致了學習者自主合作意識欠缺。STEM教育要求學習者在群體協(xié)同合作中能夠互相協(xié)作，最終達到活動目標。它提出的問題具有跨學科性、挑戰(zhàn)性。這樣的問題如果由學習者單人來探索難度可想而知，如果多個學習者合作的話就可以降低任務(wù)難度。

三、基于課程的STEM項目設(shè)計流程

對現(xiàn)有科學學科課程內(nèi)容進行分析和整合，尋找典型課例進行STEM項目設(shè)計，開展基于項目式學習的STEM課程課堂教學實踐。筆者對科教版小學《科學》教材進行分析，發(fā)現(xiàn)有一些典型的動手制作的課例，比如三年級《做一個指南針》，四年級《制作風向標和雨量器》，五年級《造一艘船》《設(shè)計制作小賽車》，六年級《設(shè)計制作一座紙橋》等。在這一類型的課例中，我們會將這些本來可能只需要一個課時完成的教學課例進行項目式升級，采取PBL項目式學習的方式，引導學生體驗設(shè)計制作的完整流程。

項目學習流程如下：1.明確一個目標任務(wù);2.小組內(nèi)以頭腦風暴的形式開展討論，搜集相關(guān)資料，學習問題相關(guān)知識;3.設(shè)計出一個最佳方，明確小組分工;4.畫出施工設(shè)計草圖;5.再使用材料、工具，按照設(shè)計方案和草圖制作出一個作品;6.測試并記錄數(shù)據(jù)，解決測試中存在的問題，不斷迭代優(yōu)化作品;7.以小組為單位進行作品展示，并分享作品（主要包括作品名稱、設(shè)計背景、團隊分工、制作過程、問題解決、創(chuàng)新點、改進之處等）;8.給出評價表或共同討論一個評價方案，進行評價（采取自評和他評兩種形式，評價維度以學生參與評價為主，作品評價為輔）。

四、基于課程的STEM項目設(shè)計與分析

以科教版小學《科學》教材五年級《造一艘小船》一課為例。這一課典型地對應(yīng)課標中的“跨學科概念”和“科學與工程實踐”領(lǐng)域，體現(xiàn)了新課標中的精神，突出強調(diào)STEM學習在科學教育領(lǐng)域的重要作用。在學習的過程中，讓學生整合自己科學、數(shù)學、技術(shù)及工程四方面的知識，以項目式學習的方式，設(shè)計制作出一艘能夠承受一定重量的小船，在探究過程中引導學生思考有關(guān)沉浮的問題。

在具體實施教學過程中，將這一課進行項目式升級，將課時規(guī)劃為6課時完成，包括：《船的故事》《繪制設(shè)計圖》《造一艘小船》《測試、評價小船》。然后設(shè)定了如下教學目標：

第1課時《船的故事》：了解船的發(fā)展簡史。繪制船的發(fā)展簡史流程圖，明確制作一艘集裝箱船的任務(wù)要求，能夠在組內(nèi)進行合理的分工。

第2-3課時《繪制設(shè)計圖》：設(shè)計與繪制圖紙。思考自己所需的材料，學會繪制設(shè)計圖的基本要素，學會利用數(shù)學知識完成比例尺的換算，小組內(nèi)進行頭腦風暴，優(yōu)化出小組成員最滿意的設(shè)計方案，然后分工合作完成設(shè)計圖的繪制，能認識工具并且能選擇符合自己的工具;完成STEM項目學習記錄單。

第4-5課時《造一艘小船》：按圖紙造船。制作過程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計有問題，及時調(diào)整方案，完善船的設(shè)計和制作，制作成功后美化船體外觀。

第6課時《測試、分享、評價小船》：測試小船的承重能力，分小組展示交流。共同討論一個評價方案，進行評價。

五、基于STEM教育的課外實踐活動再思考

除了科學課課堂教學，我們也會注意利用課外拓展環(huán)節(jié)，將STEM教育滲透到學生的日常生活的科學學習中。在一節(jié)科學課或者一單元、一學期的科學課教學結(jié)束后布置相關(guān)的拓展實踐任務(wù)，多創(chuàng)造機會培養(yǎng)孩子動手能力的提高。比如：學習《簡單電路》一課，在學生了解了并聯(lián)電路和串聯(lián)電路后，讓學生課后用兩節(jié)電池點亮更多的小燈泡。學習四年級下冊《電》這個單元結(jié)束后，讓孩子們回家在家長的支持下網(wǎng)上選購小電動機，配上家里的廢舊環(huán)保材料經(jīng)過創(chuàng)想——設(shè)計——制作——施工的過程制作電動小賽車，小船，小飛機等。在一個學期結(jié)束后，布置假期自行成立項目小組，完成一項STEM小制作，并且用PPT或者制作過程視頻以及電子小報的形式完成制作報告，再利用開學第一周的科學課堂進行作品展評。

結(jié)論與建議

本研究以信息化教育環(huán)境為支撐，基于STEM教育理念，從學生項目化探究活動出發(fā)進行了相關(guān)的教學設(shè)計與實施，但由于對STEM課程仍處于探索階段，教師不完全具備STEM課程所需的綜合素質(zhì)以及條件，本次實驗的設(shè)計只是單組實驗，缺少對照組，問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)并沒有達到預期的效果。之后的研究將從以下幾個方面進行改進：（1）建立有效的STEM師資培養(yǎng)機制，強化STEM師資隊伍建設(shè)，加強教師學科間的融合意識;（2）關(guān)注知識學習和能力的綜合發(fā)展。

參考文獻

[1]包昊罡，康佳，李艷燕等（2015）.基于設(shè)計的“協(xié)作-探究”教學模式創(chuàng)新與實踐[J].現(xiàn)代遠程教育研究，（6）：70-78.

[2]蔡蕙文（2008）.STEM教學模式應(yīng)用于國中自然與生活科技領(lǐng)域教學之研究[D].屏東：屏東科技大學技術(shù)及職業(yè)教育研究所.