以STEAM教育融合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提升雙減背景下科學(xué)課堂活力

文/葉韻

一、雙減背景為開展STEAM教育融合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供了機(jī)遇

近日，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》（以下簡(jiǎn)稱《意見》），就持續(xù)規(guī)范校外培訓(xùn)（包括線上培訓(xùn)和線下培訓(xùn)），有效減輕義務(wù)教育階段學(xué)生過(guò)重的作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)（以下簡(jiǎn)稱“雙減”）作出重要部署（中共中央辦公廳，2021）[1]，這意味著雙減政策的到來(lái)?！半p減”減的不是教育質(zhì)量，而是學(xué)生和家長(zhǎng)的負(fù)擔(dān)。同樣，“雙減”的實(shí)行，會(huì)促使教師回歸和踐行教書育人的初心使命。在“雙減”的政策下，學(xué)生在校時(shí)間增加了，但是作業(yè)時(shí)長(zhǎng)減少了，閱讀、文體時(shí)間增加了[2]，也為實(shí)施STEAM教育融合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供了機(jī)遇。

二、STEAM教育融合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

STEAM教育來(lái)源于美國(guó)的STEM教育，最初旨在加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)教育，后來(lái)發(fā)展為加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)人文與數(shù)學(xué)教育，以培養(yǎng)高科技人才?？梢?，STEAM教育注重倡導(dǎo)上述5個(gè)不同學(xué)科的融合發(fā)展，注重將學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)與生活實(shí)踐相聯(lián)系。尤其是在實(shí)踐的過(guò)程中，學(xué)生能在收獲知識(shí)的同時(shí)，素養(yǎng)也得到提升。雖然STEAM教育是在承認(rèn)學(xué)科差異的基礎(chǔ)上倡導(dǎo)打破學(xué)科的邊界，促進(jìn)學(xué)科間的相互滲透，但它又不僅僅是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)人文與數(shù)學(xué)這五個(gè)學(xué)科知識(shí)之間的簡(jiǎn)單融合，而是學(xué)生通過(guò)跨學(xué)科的融合學(xué)習(xí)提升實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的主要途徑。因此，以小學(xué)科學(xué)為例，為了提升小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，教師要努力發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)勢(shì)與潛力，通過(guò)吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣，延伸遷移學(xué)生已有的科學(xué)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。在STEAM教育模式的指引下，筆者通過(guò)觀察和訪談，確認(rèn)了學(xué)生對(duì)火箭有一定的認(rèn)知，知道火箭的用途和外形設(shè)計(jì)，同時(shí)也具備一定的動(dòng)手實(shí)踐能力。但是學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力較弱，缺乏項(xiàng)目式學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。于是，筆者將STEAM教育與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式進(jìn)行融合，設(shè)計(jì)了《蒼穹之上，使命必達(dá)——火箭》的科學(xué)教案。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)中，教師可以采用如下策略：

（一）創(chuàng)設(shè)豐富的問(wèn)題情境，提出多元化的問(wèn)題

與其他學(xué)科相比，很多學(xué)生認(rèn)為科學(xué)比較難懂，感覺十分困難，甚至?xí)艞壙茖W(xué)的學(xué)習(xí)。通過(guò)觀察大量的科學(xué)課堂，發(fā)現(xiàn)教學(xué)的過(guò)程中，老師在問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)上存在一些問(wèn)題：一是老師創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題情境比較單一，如：有的習(xí)慣使用生活現(xiàn)象來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，有的習(xí)慣使用故事來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，有的習(xí)慣使用游戲活動(dòng)來(lái)創(chuàng)設(shè)情境，而很少根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的需求而創(chuàng)設(shè)豐富、多樣化的問(wèn)題情境；二是有的老師過(guò)度創(chuàng)設(shè)情境，造成課堂花哨，導(dǎo)致學(xué)生注意力分散；三是有的老師經(jīng)常設(shè)計(jì)的問(wèn)題情境類型有局限性，如:一些老師經(jīng)常設(shè)計(jì)直觀式的推理性問(wèn)題的情境，主要用于測(cè)量學(xué)生的理解力；一些教師經(jīng)常利用生活現(xiàn)象設(shè)計(jì)發(fā)散思維的問(wèn)題情境，用于測(cè)量學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，但對(duì)于過(guò)程類、實(shí)踐類等問(wèn)題情境較少。在此基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合運(yùn)用希沃白板、智慧黑板等輔助工具及信息技術(shù)，創(chuàng)設(shè)了不同類型的問(wèn)題情境。

1.創(chuàng)設(shè)懸念式的問(wèn)題情境

以《人類的“飛天”夢(mèng)》為例，在教學(xué)開始時(shí)，教師可以創(chuàng)設(shè)以下情境：教師向?qū)W生提出問(wèn)題：“同學(xué)們，很多人是否會(huì)有這樣的夢(mèng)想，有一天可以像鳥一樣在天空中飛翔，又或者像超人一般穿梭于天空任何地方？那么誰(shuí)是第一個(gè)嘗試飛上天的人呢？你們見過(guò)飛機(jī)上天嗎？”同時(shí)，通過(guò)希沃白板、智慧黑板中的資源庫(kù)展示不同的機(jī)型圖片。繼續(xù)提問(wèn)：“你們知道飛機(jī)怎么飛上藍(lán)天的？”“今天我們要學(xué)習(xí)一篇名為《人類的“飛天”夢(mèng)》的知識(shí)，那么為什么火箭上天就叫飛天夢(mèng)？火箭特殊在哪里？”通過(guò)這種循序漸進(jìn)帶有懸念式的問(wèn)題，使學(xué)生迫切的想要知道火箭上天究竟是怎么一回事。帶著這樣的好奇心，他們學(xué)習(xí)的積極性也被調(diào)動(dòng)起來(lái)了。

2.創(chuàng)設(shè)“直觀式”問(wèn)題情境

以《大國(guó)神器》為例，由于深空探測(cè)，我們大家都沒(méi)經(jīng)歷過(guò)。課下需要教師通過(guò)電腦、手機(jī)等尋找相關(guān)圖片、新聞紀(jì)錄片、制作視頻，課上通過(guò)利用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)后，掃描希沃白板、智慧黑板的屏幕二維碼?？梢詫?shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備中數(shù)據(jù)的傳輸和共享，輔以共享圖片、視頻等音像資料，并向?qū)W生展示大國(guó)神器的畫面，在此基礎(chǔ)上，比較幾種比較熟悉的飛行工具，向?qū)W生提問(wèn)：“大國(guó)神器給你留下了怎么樣的印象？”“與飛機(jī)想比，火箭有哪些不同？”這種“直觀式”的問(wèn)題情境，促使學(xué)生的多種感官參與，讓學(xué)生進(jìn)入主題、融入情境，并結(jié)合飛行原理、高度、速度等因素讓學(xué)生明白深空探測(cè)離不開搭載火箭升空，極大地引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們津津有味地去學(xué)習(xí)火箭的相關(guān)知識(shí)。比如：卡門線的概念、齊奧爾科夫斯基公式、火箭速度增加量和火箭質(zhì)量之間的關(guān)系等等。

3.創(chuàng)設(shè)矛盾式問(wèn)題情境

心理學(xué)研究證實(shí)：“認(rèn)知矛盾是動(dòng)機(jī)的根源?！庇捎诓簧俚男W(xué)生對(duì)于問(wèn)題的理解帶有片面性，導(dǎo)致理解經(jīng)常出現(xiàn)偏差。尤其是在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)與基礎(chǔ)文化當(dāng)中的知識(shí)發(fā)生矛盾的現(xiàn)象。在《大國(guó)工程》的教學(xué)中，教師一方面以航天任務(wù)背景為項(xiàng)目導(dǎo)向，讓學(xué)生能充分體會(huì)到航天工程和航天任務(wù)是一項(xiàng)需要全方位多角度考慮的復(fù)雜項(xiàng)目，另一方面教師可以運(yùn)用希沃白板、智慧黑板的搜尋功能，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容找到不少有意思的知識(shí)，創(chuàng)設(shè)下面這種帶有矛盾的問(wèn)題情境：“人造地球衛(wèi)星軌道就好像是地球大氣層以外的一條條的跑道。軌道高度越高，那么距離地球是不是越遠(yuǎn)？前往該軌道所需要消耗的燃料就越多？飛行速度就越大？”“有沒(méi)有例外？”“那太陽(yáng)同步軌道、地球同步軌道，地球同步轉(zhuǎn)移軌道又怎么理解？”“地球同步軌道是很特殊的軌道，因?yàn)樵谠撥壍郎瞎ぷ鞯男l(wèi)星運(yùn)行速度正好與地球的自轉(zhuǎn)速度相同，每時(shí)每刻都在同一個(gè)地點(diǎn)的上空，在這樣軌道上的衛(wèi)星有導(dǎo)航衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等，我國(guó)的‘風(fēng)云4號(hào)’衛(wèi)星就在地球同步軌道上空。另外一條特殊的軌道是地球同步轉(zhuǎn)移軌道，它是一個(gè)橢圓形的軌道，它的近地點(diǎn)在近地軌道內(nèi)，而遠(yuǎn)地點(diǎn)則在地球同步軌道上，該軌道的作用是幫助衛(wèi)星以最少的能源消耗到達(dá)地球同步軌道上。”可見，“衛(wèi)星軌道”看起來(lái)簡(jiǎn)單，但對(duì)于軌道知識(shí)進(jìn)行分析會(huì)引起學(xué)生的認(rèn)知沖突。這時(shí)學(xué)生會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的疑惑，迫不及待的想要搞清楚為什么會(huì)出現(xiàn)認(rèn)知上的偏差，進(jìn)而形成強(qiáng)烈的探究動(dòng)機(jī)。

(二）基于學(xué)習(xí)單的小組合作探究學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生思維的碰撞

STEAM教育融合項(xiàng)目學(xué)習(xí)，除了支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)外，還強(qiáng)調(diào)應(yīng)根據(jù)科學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，尊重學(xué)生之間的差異，讓學(xué)生在小組合作當(dāng)中進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，共同解決問(wèn)題。在教學(xué)的過(guò)程中，教師要優(yōu)化課堂的活力，努力維護(hù)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生對(duì)探究學(xué)習(xí)的興趣和不斷深入探究的進(jìn)取精神。

例如：在《我的第一次航天任務(wù)》中，教師不僅幫助學(xué)生們按照4人一組的方式進(jìn)行組隊(duì)，分發(fā)實(shí)驗(yàn)學(xué)具，而且做好安全宣傳，使用剪刀或者給氣球充氣時(shí)的注意事項(xiàng)，更重要的是，在宣布項(xiàng)目的概述和項(xiàng)目考核技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，為學(xué)生制作了學(xué)習(xí)單。如圖1，為了整體把握《我的第一次航天任務(wù)》的教學(xué)內(nèi)容，一方面需要聯(lián)系生活實(shí)際，關(guān)注學(xué)生發(fā)展特點(diǎn)，來(lái)展開學(xué)習(xí)；另一方面通過(guò)團(tuán)隊(duì)活動(dòng)、項(xiàng)目研究的形式，完成項(xiàng)目研究、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估、學(xué)具制作、模擬發(fā)射、數(shù)據(jù)記錄、改進(jìn)思考等環(huán)節(jié)，注意學(xué)生的小組探究過(guò)程，需要聯(lián)系實(shí)際緊緊圍繞問(wèn)題展開。尤其是教師可以運(yùn)用相關(guān)的信息技術(shù)，給學(xué)生統(tǒng)計(jì)不同探究類型的科學(xué)題目，找尋規(guī)律，再引導(dǎo)學(xué)生探究：在熟悉題目后，讓學(xué)生明確自己關(guān)于這個(gè)科學(xué)題目的已知問(wèn)題信息有多少，有多少是未知的；同時(shí)，通過(guò)使用希沃白板、智慧黑板的共享和錄制功能，實(shí)時(shí)共享每個(gè)小組及學(xué)生個(gè)體已知的東西，伴隨式地做好記錄，學(xué)生通過(guò)查看信息，對(duì)組內(nèi)已知的問(wèn)題分析一目了然。此外，引導(dǎo)學(xué)生思考：解決這個(gè)題目還應(yīng)該具備哪些知識(shí)和信息以及討論如何去獲取未知的信息。通過(guò)這種合作探究學(xué)習(xí)，能發(fā)揮學(xué)生的所長(zhǎng)，碰撞出思維的火花，共同完成了學(xué)習(xí)單上的任務(wù)。

圖1

（三）展示學(xué)習(xí)單的完成成果，達(dá)到解決問(wèn)題的目的

學(xué)生在組內(nèi)探究問(wèn)題之后，先將自己的探究信息和組內(nèi)成員討論之后，形成統(tǒng)一的結(jié)果，再將它儲(chǔ)存在希沃白板、智慧黑板上，做班級(jí)分享展示。在分享展示時(shí)，學(xué)生可以上臺(tái)通過(guò)借助多媒體軟件平臺(tái)進(jìn)行演示，用文字、音像、圖片、幻燈片等多種形式向全班展示學(xué)習(xí)單的完成成果。與此同時(shí)，一方面老師可以通過(guò)觀察與提問(wèn)的方式來(lái)檢測(cè)學(xué)生對(duì)本節(jié)科學(xué)課學(xué)習(xí)知識(shí)與動(dòng)手能力的掌握情況，另一方面，經(jīng)過(guò)各小組對(duì)題目的不同解答的匯報(bào)，也可以使學(xué)生獲得對(duì)這一問(wèn)題更全面的認(rèn)識(shí)。這個(gè)過(guò)程既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性，也可以提升課堂的活力。

（四）及時(shí)反饋，積極評(píng)價(jià)

在學(xué)生展示學(xué)習(xí)單的完成成果時(shí)，教師要及時(shí)反饋并積極評(píng)價(jià)。及時(shí)反饋是學(xué)生確認(rèn)答案的關(guān)鍵。當(dāng)然教師給予反饋不能是單一的正確或錯(cuò)誤，教師要進(jìn)行多方面的積極評(píng)價(jià)。一方面教師可從學(xué)生對(duì)解決問(wèn)題、探究問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)的能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、課堂表現(xiàn)力、小組合作的能力等多維度進(jìn)行評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)有利于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)缺點(diǎn)，也可以鍛煉學(xué)生的綜合能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。另一方面，反饋評(píng)價(jià)的主體除了教師外，也可以是學(xué)生。其中學(xué)生自評(píng)、組間點(diǎn)評(píng)、生生互評(píng)都是評(píng)價(jià)的方式。

三、小結(jié)

由上可知，在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程中，教師要以STEAM教育理念為指引，注重與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式的融合，運(yùn)用有效的信息技術(shù)手段來(lái)激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的同時(shí)，注重小組實(shí)踐探究，促進(jìn)思維的碰撞，以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。