基于項目的STEAM學習活動設計與實踐研究
——以小學科學《潛望鏡》項目為例

浙江杭州錢塘新區(qū)義蓬第一小學（311225）朱依晴

STEAM是一種以項目式學習與問題解決為導向的課程組織方式，已被廣泛運用于小學科學教學中，且教學效果良好。STEAM教育理念的核心在于融合科學、技術、工程與數(shù)學等學科，通過項目化學習方式建立起連接這些學科的紐帶，形成跨學科學習模式，對提升教學質量具有積極的意義。在小學科學教學中，教師要時刻注意滲透STEAM理念，以項目為主設計STEAM學習活動，引導學生基于項目式學習活動進行整合式學習，培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)。

一、小學科學STEAM教育理念概述

STEAM教育是集科學、技術、工程、藝術、數(shù)學等學科為一體的綜合性教育。它與傳統(tǒng)的單學科教育方式有所區(qū)別，強調交叉學科的整合重構，并結合科學知識的學習與實踐應用，實現(xiàn)讓學生學中做、做中學。項目式學習則是以學生為主體參與項目活動解決問題的學習模式，提倡團體分工合作，共同完成項目目標，習得多方面的知識。

小學階段是儲備知識的關鍵時期，學生知識需求較為強烈，STEAM項目式學習充分結合STEAM教育與項目式學習的優(yōu)勢，具備可行性與可操作性，更加貼合學生的實際情況，也較符合小學科學的教學要求。

《義務教育科學課程標準（2017年版）》指出，項目式活動是落實STEAM教育理念的重要途徑，在課堂上開展由STEAM理念指導的項目式學習活動，符合學生認知水平與動手能力的實際情況，有助于實現(xiàn)跨學科學習目標，培養(yǎng)學生的動手能力。綜合來看，教師在設計小學科學STEAM項目式學習活動時，要堅持以真實性、開放性、創(chuàng)造性、主體性、跨學科性為設計原則，根據(jù)實際完成學習前期分析、學習設計與準備、學習活動設計、搭建項目式學習支架、項目評價等任務，促進活動順利開展。

二、基于項目的小學科學STEAM學習活動設計

鑒于STEAM教育理念與項目式學習的關系密切，對基于STEAM教育理念的小學科學項目式學習活動的設計，可從以下幾個方面入手。

1.學習前期分析

一是學習者分析。選取杭州市某小學五年級學生作為研究對象。五年級是培養(yǎng)獨立性與發(fā)散性思維的關鍵學年，也是加快創(chuàng)新能力與社交能力發(fā)展的最佳時期。該階段學生的大腦在不斷完善功能與結構，認知能力及發(fā)展需求符合開展STEAM項目式學習條件。

二是學習內容分析。選取五年級科學教材中有關“光”的內容，引導學生深入理解光與生活的密切聯(lián)系；結合生活中的常見現(xiàn)象及相關事物進行項目式學習設計，加深學生對光的認識。

2.學習設計與準備

一是知識點分析。整理、歸納五年級教材知識點，圍繞什么是光、光的傳播路線以及平面鏡、凹透鏡、凸透鏡的成像特點等基礎內容，明確待學習內容與其他學科知識點的聯(lián)系。

二是STEAM項目式學習設計。結合五年級學生的認知特點，客觀看待所學習內容與其他學科知識，形成與潛望鏡相關的跨學科項目。該項目以科學學科為主導，交叉融合數(shù)學、藝術、技術、工程等學科知識，其中數(shù)學知識體現(xiàn)在測量與計算方面，藝術知識體現(xiàn)在潛望鏡的外觀設計方面，技術知識體現(xiàn)在材料選擇、制作技巧等方面，工程知識體現(xiàn)在網(wǎng)絡輔助方面。

基于STEAM教育理念，項目式學習活動設計要明確學習目標，除了基礎的知識目標、技能目標、情感目標，STEAM素養(yǎng)目標也很重要，具體涉及完成潛望鏡項目的問題解決能力、協(xié)作交流能力、技術運用能力、批判性思維能力等，重在培養(yǎng)學生的高階思維能力。

明確學習目標、完成問題設計后，潛望鏡項目正式形成，其強調師生的共同參與，旨在培養(yǎng)學生解決問題與實踐創(chuàng)新的能力。為了確保項目的順利實施，制訂項目計劃書（見表1）很關鍵，便于整體把握項目定位、時間安排、資源與工具準備等方面的要點。

表1 潛望鏡項目計劃書

3.學習活動設計

一是明確項目。創(chuàng)設“在課桌下面躲貓貓”的游戲情境，鼓勵學生思考如何不用探頭（即蹲在課桌下）觀察教室內的物品。教師利用PPT向學生展示與潛望鏡有關的圖片、文字、視頻，以驅動性問題為引導，初步形成潛望鏡項目任務書，引導學生組建學習小團隊，循序漸進地實現(xiàn)自我思考、小組討論等教學目標。

二是調查研究。通過介紹潛望鏡的歷史與原理，引導學生利用網(wǎng)絡、書籍等渠道，調查與分析潛望鏡的制作原理；引導學生將調查所收集的資料規(guī)范地記錄在活動記錄紙上，并根據(jù)具體的調查情況，撰寫項目學習活動計劃書，合理分配各小組成員的任務。

三是頭腦風暴。以小組為單位，引導學生思考與討論相關問題，如如何制作簡易潛望鏡、制作前需準備哪些材料等；采用頭腦風暴、角色扮演等形式，引導學生思考光是如何傳播的、平面鏡是否可以轉變光的傳播方向等問題，從而推導得出“制作潛望鏡要用平面鏡轉變光的傳播方向”的結論。頭腦風暴結束后，引導學生以文檔的形式呈現(xiàn)簡易潛望鏡的制作方案。

四是制訂計劃。依據(jù)簡易潛望鏡的制作方案，畫出潛望鏡原理圖，詳細寫下制作簡易潛望鏡的具體步驟，并列出工具與材料選擇、尺寸與角度計算等內容，使制訂的操作計劃具有較高的可行性。

五是潛望鏡制作。準備剪刀、膠水、膠帶、平面鏡、廢棄牙膏盒等工具，引導學生根據(jù)計劃分工合作制作潛望鏡。

六是潛望鏡測試與優(yōu)化。引導學生利用自己制作的潛望鏡觀察桌面以上的情況，測試并修改、完善潛望鏡。在完成潛望鏡的測試與優(yōu)化后，引導學生進行成果展示與交流分享，綜合點評各個小組的成果，幫助學生反思學習活動過程中存在的問題并提出改進建議，培養(yǎng)學生的動手操作能力及團隊協(xié)作意識。

4.搭建項目式學習支架

根據(jù)簡易潛望鏡的制作情況，明確相應的學習支架（見表2），引導學生完成潛望鏡制作項目。

表2 潛望鏡項目式學習支架

5.項目評價

完成簡易潛望鏡項目后，師生合作進行項目評價，涉及學科知識掌握情況、具體行為表現(xiàn)等維度的評價內容。

在評價量表方面：為學生發(fā)放個人反思量表、同伴互評量表，引導學生對自我有個清晰的認識，同時公正、客觀地評價小組成員的具體表現(xiàn)。

在試題檢測方面：根據(jù)簡易潛望鏡項目包含的知識點，如光的傳播路線、光的反射定律等知識，合理編制試題，檢查項目式學習活動成效。

在項目成果打分方面：學生展示簡易潛望鏡的成果之后，由教師與小組組長進行打分，表揚表現(xiàn)優(yōu)異的學生，鼓勵分數(shù)較低的學生及時反思。

三、基于項目的小學科學STEAM學習活動實施效果檢驗

根據(jù)上述流程及步驟，以簡易潛望鏡制作項目為例，引導學生有效完成相應的項目任務。

1.課堂觀察分析

在基于項目的小學科學STEAM學習活動中，教師是學生學習的合作者與引導者，學生是負責動手操作的課堂主角。在簡易潛望鏡制作項目中，采取小組分工合作的方式，明確組內成員分工，組長負責組織與組裝工作，記錄人員負責篩選材料與工具、現(xiàn)場照相以及記錄實驗過程等工作。在完成活動任務后，所有參與人員要及時進行自評與組間互評。教師總結課堂情況，解決個別小組注意力不集中、課前準備不夠充分等問題。

綜合來看，在簡易潛望鏡項目式學習活動過程中，教師遵循以學生為主體的教育理念，觀察學生在活動中的具體表現(xiàn)并為其提供指導。這樣有助于激發(fā)學生探究未知事物的積極性，增強學生的動手操作能力與團隊合作能力。

2.編制項目式學習測評卷

在簡易潛望鏡制作項目開始前以及結束后，分別用同一份測試卷對參與項目式學習的學生進行前測和后測。項目式學習測評卷應圍繞科學知識，以及數(shù)學、藝術、技術、工程等學科知識合理編制。其中，與小學科學課程內容相關的測試題目，主要包括潛望鏡的設計原理、潛望鏡的起源探究、潛望鏡對現(xiàn)代社會的影響、潛望鏡的實際應用、簡易潛望鏡制作的工具與材料、簡易潛望鏡制作的注意事項等。與其他學科知識相關的測試內容，涉及具體的計算與測量、外觀設計與包裝、信息技術運用等方面。

綜合來看，運用項目式學習測評卷進行測試，各小組的測評基本達到規(guī)定要求，檢驗了學生的知識與能力情況。

3.具體作品分析

在簡易潛望鏡項目活動結束后，以個人或小組的形式展示個人或小組成果。教師應結合具體作品的展示情況，制訂綜合性評價標準，圍繞項目執(zhí)行能力、協(xié)作交流能力、學術能力、分析與解決問題能力等方面進行合理評價，以優(yōu)秀、良好、合格、不合格作為評價等級。

從學生作品的展示情況來看，簡易潛望鏡項目涉及多個學科的知識點，大部分學生能夠按照項目要求制作潛望鏡，實現(xiàn)潛望鏡的基本功能。個別學生制作的潛望鏡還具有豐富的創(chuàng)意點，如考慮便于攜帶的問題，基于天線的伸縮原理，制作了具有一定伸縮功能的潛望鏡。可見，學生除了掌握基礎知識與基本技能，對項目作品也進行了深入的思考與創(chuàng)新。

四、小學科學STEAM項目式學習活動設計與實施建議

在小學科學STEAM項目式學習活動設計與實施過程中，要堅持以項目式學習為引導，以獲得更好的學習效果。

1.體驗真實情境下的問題解決

在小學科學STEAM項目式學習活動中，有待研究的項目應是社會真實問題。創(chuàng)設與現(xiàn)實生活緊密相關的問題情境，有助于調動學生參與活動的積極性。此外，引導學生體驗真實的項目情境，設計體驗性較強的項目活動，鼓勵學生運用已有的知識能力解決相關問題，促使學生認識到科學學習與日常生活緊密聯(lián)系，有助于培養(yǎng)學生的實踐意識，發(fā)揮項目式學習的應用價值。

2.選擇凸顯綜合性特點的學習主題

STEAM教育要求學生運用所學的知識解決相關問題，這些知識不限于科學學科內容，可來自其他具有關聯(lián)性的學科，這恰好體現(xiàn)了項目式學習活動的綜合性特點。在開展具體學習活動時，教師要考慮活動內容的綜合性，引導學生合理地選擇項目式學習主題，以獲取更好的學習效果。

3.實施多元化的項目式學習評價方式

STEAM教育理念強調形成性評價與過程性評價并重的多元化評價方式，以便獲得更加客觀、公正的評價結果。在小學科學項目式學習過程中，教師不僅要記錄學生完成的項目成果，還要記錄學生完成任務的具體過程，采用教師評價與學生互評兩種方式，完善評價體系，體現(xiàn)評價方式的多元化。