基于STEM教育理念構(gòu)建跨學(xué)科融合教育

曹偉

在要求核心素養(yǎng)的時(shí)代背景下，教師更加注重對學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)。STEM教育作為一種跨學(xué)科的融合創(chuàng)新教育方式受到了廣泛關(guān)注，它是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，通過將多個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科進(jìn)行有效融合，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)。STEM教育既是一種教育理念，也是一種學(xué)習(xí)方式，突出強(qiáng)調(diào)了對學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。本文，筆者將從STEM教育理念出發(fā)，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動，將不同學(xué)科的知識與素養(yǎng)進(jìn)行深度融合，打破傳統(tǒng)的學(xué)科邊界，積極構(gòu)建跨學(xué)科融合教育新樣態(tài)。

近年來，STEM教育因?yàn)楦骷壗逃块T的高度關(guān)注，廣大一線教師積極開展了STEM教育的相關(guān)研究。通過實(shí)踐研究，筆者認(rèn)為，促進(jìn)STEM教育發(fā)展的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)有效的跨學(xué)科融合，跨學(xué)科作為STEM教育的本質(zhì)特征，對STEM教育的發(fā)展起到了引領(lǐng)性的驅(qū)動作用。但必須強(qiáng)調(diào)的是，STEM教育并不是簡單的基礎(chǔ)學(xué)科的疊加和組合，而是要在融合與迭代中不斷創(chuàng)新與發(fā)展。因此，除了跨學(xué)科以外，STEM教育還必須強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境下的問題研究與實(shí)踐體驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)在問題解決的過程中幫助學(xué)生形成新的生成和發(fā)現(xiàn)。

一、以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為橋梁，在問題解決中尋求融合創(chuàng)新

STEM教育的發(fā)展深刻影響了當(dāng)前課堂教育教學(xué)的變革。核心素養(yǎng)教育目標(biāo)代替了傳統(tǒng)的知識教育目標(biāo)，課堂教學(xué)目標(biāo)也已指向?qū)W(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的培養(yǎng)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為STEM教育典型的學(xué)習(xí)方式，受到了廣大教師的熱烈歡迎，很多教師也在積極嘗試采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開展教育教學(xué)活動。這樣的課堂教學(xué)實(shí)踐，可以讓學(xué)生在真實(shí)的項(xiàng)目情境中發(fā)現(xiàn)和解決問題，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)最重要的特征是學(xué)科融合的教育方式，學(xué)科融合并不是簡單的學(xué)科知識的疊加，而是要實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的一種深度融合，實(shí)現(xiàn)這種融合關(guān)鍵在于找到學(xué)科之間的整合點(diǎn)。因此，通過積極構(gòu)建真實(shí)有效的項(xiàng)目案例，學(xué)生可以在完整的探究實(shí)踐過程中，用自己所掌握的知識與技能尋求問題的解決方法。在這個(gè)過程中，針對一些難以直接解決的問題，學(xué)生可以利用教師提供的問題解決支架來幫助解決問題。同時(shí)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要以合作學(xué)習(xí)作為重要的學(xué)習(xí)策略，通過小組分工開展合作學(xué)習(xí)，促進(jìn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的有效性和實(shí)踐性。

例如，在Scratch程序設(shè)計(jì)中，筆者以花園里隨處可見的各種花朵作為項(xiàng)目問題，構(gòu)建了真實(shí)問題情境下的項(xiàng)目案例“花朵繽紛”，讓學(xué)生經(jīng)歷“花瓣變花朵”的過程，再由“花朵”實(shí)現(xiàn)“滿園花朵”，最后可以實(shí)現(xiàn)花朵大小、顏色、位置都不一樣的展示效果。在這個(gè)項(xiàng)目實(shí)踐中，學(xué)生經(jīng)歷了問題的聯(lián)想、建模、表征等過程。學(xué)生通過聯(lián)想將“花朵繽紛”與“花瓣”建立聯(lián)系，形成“花瓣變花朵”的結(jié)構(gòu)模型，最后利用隨機(jī)數(shù)進(jìn)行表征，實(shí)現(xiàn)“花朵繽紛”的絢麗效果。同時(shí)，在這個(gè)過程中學(xué)生需要用到問題分析、建立數(shù)學(xué)模型、色彩效果的選擇等。這種以問題解決為目標(biāo)，以真實(shí)情境問題為載體，通過將不同學(xué)科知識與素養(yǎng)進(jìn)行深度融合的過程就是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐的過程，也是學(xué)生核心素養(yǎng)形成的重要方式。

二、以真實(shí)問題為載體，在體驗(yàn)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)

開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動，關(guān)鍵在于項(xiàng)目的選擇和設(shè)計(jì)。教師要根據(jù)學(xué)生的真實(shí)生活經(jīng)歷，以課本知識為依據(jù)，從中挖掘相關(guān)具有研究價(jià)值的問題素材，通過不同學(xué)科知識的整合加工，形成一個(gè)綜合性的項(xiàng)目問題，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建科學(xué)有效的項(xiàng)目案例。

真實(shí)問題情境下的項(xiàng)目案例，能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，最為重要的是要讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)對知識的意義建構(gòu)，通過對真實(shí)問題的分析和解決，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會綜合利用各個(gè)學(xué)科的知識與技能來解決問題。例如，在“花朵繽紛”項(xiàng)目案例中，針對花瓣如何形成花朵，教師可以結(jié)合生活常識引導(dǎo)學(xué)生先觀察和分析花朵的特征，即花瓣通過旋轉(zhuǎn)形成花朵。在旋轉(zhuǎn)的過程中，設(shè)置造型中心是花瓣變花朵的關(guān)鍵。由此，學(xué)生對旋轉(zhuǎn)的概念有了更加清晰的認(rèn)知，對問題分析的方法也有了更深的理解。同時(shí)，學(xué)生通過花瓣旋轉(zhuǎn)變花朵以及利用隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)花朵顏色、大小、位置的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了對知識的意義建構(gòu)，在實(shí)踐過程中逐步發(fā)展了核心素養(yǎng)。

三、以項(xiàng)目的解決為目標(biāo)，在任務(wù)驅(qū)動探究中迭代優(yōu)化

通過構(gòu)建具有真實(shí)問題情境的項(xiàng)目案例，讓學(xué)生經(jīng)歷問題解決的整個(gè)過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用各個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的知識和技能解決問題的能力。筆者認(rèn)為，真實(shí)有效的項(xiàng)目是培養(yǎng)學(xué)生解決問題的載體，項(xiàng)目的解決則成為項(xiàng)目實(shí)踐的目標(biāo)。學(xué)生在解決問題的過程中可以將知識逐步內(nèi)化為素養(yǎng)，這樣，從項(xiàng)目的構(gòu)建到問題的解決才算是一個(gè)完整的項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程。教師要緊跟學(xué)生問題生成和解決的過程，還要給予學(xué)生及時(shí)的、有針對性的指導(dǎo)。

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)可以有效促進(jìn)課堂問題的解決。傳統(tǒng)的任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)是一種被動的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程要跟著教師的教學(xué)任務(wù)逐步深入，這導(dǎo)致學(xué)生缺乏對問題的主動建構(gòu)和深度研究。因此，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有效驅(qū)動了學(xué)生解決問題能力的培養(yǎng)和發(fā)展，幫助學(xué)生逐步提高核心素養(yǎng)。項(xiàng)目實(shí)踐的過程是以問題解決為目標(biāo)的，學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)的驅(qū)動下逐步解決問題，經(jīng)歷問題解決的整個(gè)過程，將知識與素養(yǎng)融合，更好地促進(jìn)了核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，教師只有更加關(guān)注學(xué)生學(xué)以致用能力的培養(yǎng)，才能夠在項(xiàng)目實(shí)踐過程中更好地促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的落地與發(fā)展。