STEM教育的校本項目設(shè)計與實踐研究

◇徐玉紅（浙江：杭州市文海小學(xué)（凌云校區(qū)））

STEM 教育的項目式教學(xué)近兩年在國內(nèi)發(fā)展得如火如荼。我國STEM 教育起步較晚，存在研究不全、認識不夠深刻等諸多問題。各類學(xué)會、協(xié)會和培訓(xùn)機構(gòu)的參與積極性遠高于公立學(xué)校。目前，一線教師遇到的難題也不少。

課程資源不足。STEM 課程實施需要豐富的實景場館和實物資源的支持，少數(shù)學(xué)校依托家長和社區(qū)資源來設(shè)計課程，但大部分學(xué)校面臨STEM 教育投入力度不夠、STEM 教育資源不足的問題。

項目編寫困難。在開展跨學(xué)科項目設(shè)計方面，受學(xué)科認知能力的限制，指導(dǎo)教師往往感覺壓力很大。他們絞盡腦汁地設(shè)計一些項目，還從國外搬過來一些項目，但這些項目往往脫離實際，加之我國中小學(xué)生的STEM 學(xué)科理論知識基礎(chǔ)較好，但在項目實踐方面偏弱，導(dǎo)致很多STEM 項目參與度不高或只是表面上看著熱鬧。

實施途徑迷茫。學(xué)校實行了多年的分科教學(xué)，就目前而言是不會輕易改變的。STEM 教育實施途徑還在探索之中。正在探索的實施途徑包括以下幾個：一是勞動技術(shù)和通用技術(shù)課教育，以定向模仿為主，多數(shù)勞動技術(shù)和通用技術(shù)教育科技含量較低；二是面向比賽的興趣小組活動和新興的創(chuàng)客教育，只有少數(shù)學(xué)校開展，并且每個學(xué)校也只有很少一部分學(xué)生受益。很多學(xué)校在教學(xué)中，只有少部分學(xué)生參與STEM 教育，或并未真正開展STEM 教育。

筆者認為，我國STEM 教育的開展不能盲目照搬國外經(jīng)驗，而是要結(jié)合本國教育實際，將STEM 教育本土化、校本化，從概念操作層面轉(zhuǎn)化到課堂有效實施階段，探索出適合我國教育現(xiàn)狀的STEM 教育本土化策略迫在眉睫。筆者所在團隊對校本STEM 項目進行了設(shè)計與實踐，總結(jié)了一些策略。

一、基于STEM教育理念的校本項目設(shè)計策略

項目學(xué)習(xí)，是從一個需要解決的問題出發(fā)，學(xué)生在一個真實的情境中對問題展開探究，與教師、伙伴開展協(xié)作性的活動，一同尋找問題解決的方法。最終要創(chuàng)制出一套能解決問題的可行產(chǎn)品或其他成果。什么樣的項目適合在校本STEM 項目中開展？在進行校本化課程設(shè)計時，筆者采用了以下幾個策略。

（一）真實校本生活情境的提煉

與傳統(tǒng)教學(xué)不同，STEM 的教學(xué)方式更強調(diào)以學(xué)生為中心，更注重解決真實生活情境中的實際問題。學(xué)生提出的項目可能過于簡單，也可能過于復(fù)雜。對于過于簡單的項目，指導(dǎo)教師要告訴學(xué)生已經(jīng)有了哪些現(xiàn)成的解決方案，引導(dǎo)學(xué)生表達自己的研究設(shè)想和思路，再讓學(xué)生決定是否開展研究；對于較為復(fù)雜的項目，指導(dǎo)教師要在學(xué)生研究思路和設(shè)想的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)定階段性研究目標，使他們分階段完成研究。

“我們的自動澆水器”問題情境來源于真實的生活。學(xué)校每個教室門口都有一個植物角，經(jīng)過一個暑假，學(xué)生發(fā)現(xiàn)里面的植物都枯萎了。因為沒有人來澆水，植物干死了，如果一下子澆很多水，植物又會爛根。為了讓植物生機盎然，需要為盆栽植物設(shè)計制作一個自動澆水器。對于灌溉，生活中已經(jīng)有一些現(xiàn)成的解決方案，如水渠、噴灌、滴灌、滲水器、智能開關(guān)等，選取一部分小學(xué)生能理解的方案，分階段引導(dǎo)學(xué)生進行設(shè)計、改進。

（二）常見校本學(xué)科教學(xué)的拓展

由于跨學(xué)科教學(xué)和學(xué)科之間的融合必須是在掌握學(xué)科基本知識和技能的基礎(chǔ)上進行，而STEM 教育的一個重要特征就是跨學(xué)科。筆者認為，好的STEM 項目可以從學(xué)科教學(xué)內(nèi)容中生成，STEM 項目的實施可以使知識與應(yīng)用結(jié)合起來，盤活學(xué)生的學(xué)科基本知識和技能，提高學(xué)生的知識遷移應(yīng)用能力。

例如，在四年級《巖石、土壤和我們》一課教學(xué)過程中，有學(xué)生反映學(xué)校農(nóng)場的鳳仙花比較矮小，而他在家里種的花則比較粗壯。教師引導(dǎo)學(xué)生思考可能的原因，并且就土壤這個因素開發(fā)了STEM 項目：植物生長的搖籃——土壤。學(xué)生先對校園土壤樣本進行調(diào)查，再根據(jù)所學(xué)的土壤結(jié)構(gòu)、組成成分和比例，提出改善校園土壤的設(shè)計方案。不僅滿足了學(xué)生的探究欲望，還幫助解決了校園生活中的問題，有利于提高學(xué)生學(xué)以致用的遷移能力和解決問題的能力。

（三）現(xiàn)成外來項目的校本化改編

現(xiàn)在市面上有很多來自國外的STEM 項目介紹，極大地開闊了一線教師的視野，一些教具公司也推出很多“現(xiàn)成”的STEM 項目。所謂現(xiàn)成，不僅是項目內(nèi)容完整，而且還配備材料、課件、微課等，大大減少了教師的實驗準備時間，一線教師可以將更多的精力放到課程開展上。但是我們也要注意，盡可能選擇與學(xué)生真實生活、學(xué)習(xí)接近的項目，并進行一定程度的校本化改編。真實的本土化項目情境，能有效地引起學(xué)生的有益注意，引發(fā)認知心理平衡，激發(fā)學(xué)習(xí)動機，培養(yǎng)高階學(xué)習(xí)能力，幫助學(xué)生實現(xiàn)一定的認知水平和認知深度。

二、基于STEM 教育理念的校本項目教學(xué)實施策略

由于STEM 課程具有融合性、體驗性、探究性、合作性等特征，教學(xué)準備與傳統(tǒng)課程存在一些區(qū)別。因此，教學(xué)時，在課程學(xué)習(xí)方式、課程資源呈現(xiàn)、課程材料等方面需要重新考慮。筆者運用了以下策略。

（一）課程學(xué)習(xí)方式多樣化，學(xué)習(xí)內(nèi)容課標化

“灌溉系統(tǒng)”課程以項目式學(xué)習(xí)為依托，安排了自動澆水器的調(diào)查、設(shè)計、制作、改進等多種形式的學(xué)習(xí)。各個班級的植物角，很好地支撐了整個調(diào)查活動，便于學(xué)生對各個植物角的植物種類及其需水量進行調(diào)查。學(xué)生走進超市、花店等場所進行現(xiàn)實生活中的澆水方式調(diào)查。知能準備包括學(xué)科延伸和知識拓展兩部分：學(xué)科延伸部分是對各學(xué)科已學(xué)知識能力的深入探究和應(yīng)用，如，毛細現(xiàn)象等；知識拓展部分是對各學(xué)科課標要求以外內(nèi)容的拓展學(xué)習(xí)，如，科學(xué)中的滲透原理、經(jīng)濟學(xué)中的成本核算分析。工程實踐方法，指參與、體驗、探究、制作等，包括自動澆水器原型設(shè)計與制作、反復(fù)測試、迭代設(shè)計與改進。匯報，指學(xué)生將所學(xué)知識或完成的作品以海報、幻燈片、實物、論文等方式呈現(xiàn)。在“灌溉系統(tǒng)”課程中，原型制作完成后，需要展示澆水器原型并匯報交流，中期需要展示自動澆水器迭代產(chǎn)品，最后需要上交灌溉系統(tǒng)學(xué)習(xí)與研究報告。

（二）STEM 課程資源校本化，實踐場域系統(tǒng)化

研究者所在團隊基于本校場館資源，開發(fā)了名為“造物田園”的STEM 項目課程體系，分為孕育、生長、開花、結(jié)果四個章節(jié)，每個章節(jié)有2～3 門子課程，每門子課程都有相應(yīng)的實踐場域支持，并且在課程開展過程中，師生共同豐富校本課程資源。例如，歷屆學(xué)生的作品就成為優(yōu)質(zhì)的校本資源。除了實踐場域系統(tǒng)化，課程內(nèi)容也要系統(tǒng)化。課程在開發(fā)時，都應(yīng)根據(jù)國家課程標準這個大系統(tǒng)進行。圍繞校園生態(tài)系統(tǒng)的完善、植物的生長，從土壤、種子、氣象的再認識，到育苗、灌溉研究，再到農(nóng)場的智能化，最后到造物分享和健康生活。（詳見下表）

校本“造物田園”項目課程系統(tǒng)架構(gòu)表

（三）STEM 課程材料選擇生活化，材料呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)化

STEM 課程材料源自實際生活，有利于將活動延伸到園外，促進知識遷移。在“我們的自動澆水器”設(shè)計制作中，我們提倡用低成本的材料、環(huán)保材料來制作澆水器。STEM 課程材料的結(jié)構(gòu)化程度要與教育目標相適應(yīng)。材料層次過于豐富，會干擾學(xué)生的判斷選擇，不利于解決問題過程中學(xué)生的深度思考。適量的試誤性操作可以增加任務(wù)的挑戰(zhàn)性，但學(xué)生積累過多的失敗感，會增加學(xué)習(xí)困難體驗的風(fēng)險。在“我們的自動澆水器”項目中，教師提供的自選材料有：各種廢舊瓶子、廢舊毛巾、吸管、筷子、繩子、盆子等。其中廢舊毛巾、吸管、繩子的選擇與吸水性有關(guān)，瓶子、盆子等容器與需水量有關(guān)，每一類結(jié)構(gòu)化的材料背后都滲透了學(xué)科核心概念。

三、結(jié)語

基于STEM 教育理念的校本項目課程設(shè)計與教學(xué)實踐研究，為STEM 教育的開展和落實提供了可行的途徑和易操作的策略。另外，還有一些評價策略，例如，評價前置，以師生共議為準，交互評價，以過程評價為主等，為項目的實施、STEM 教育的開展、學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展提供了有力的保障。