基于STEM理念的科學(xué)課程項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)探析

江蘇徐州市東湖實(shí)驗(yàn)學(xué)校 （221131）莊夢(mèng)園

作為基于科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科而產(chǎn)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，STEM理念成為當(dāng)前科學(xué)教學(xué)的重要理論指導(dǎo)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和實(shí)踐能力有重要作用。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中引入項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)，與STEM理念形成高度對(duì)接，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多學(xué)習(xí)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。教師可以從項(xiàng)目活動(dòng)內(nèi)容整合、項(xiàng)目活動(dòng)程序設(shè)計(jì)、項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)驗(yàn)組織、項(xiàng)目活動(dòng)訓(xùn)練拓展、項(xiàng)目活動(dòng)生活應(yīng)用等方面展開探索，充分發(fā)揮STEM理念的助學(xué)效果。

一、整合內(nèi)容，建立STEM教學(xué)機(jī)制

科學(xué)課程教學(xué)中，教師要適時(shí)引入并整合項(xiàng)目式活動(dòng)內(nèi)容，使項(xiàng)目式活動(dòng)與科學(xué)教學(xué)相契合，使之不偏離學(xué)生學(xué)習(xí)的基本要求，讓學(xué)生在項(xiàng)目式活動(dòng)中獲得成長(zhǎng)。在整合項(xiàng)目式活動(dòng)內(nèi)容時(shí)，教師要深潛教材之中，對(duì)科學(xué)教材、教學(xué)活動(dòng)、教學(xué)方法等展開關(guān)聯(lián)性分析，在其中滲透STEM理念，為學(xué)生參與項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)創(chuàng)造良好條件。在整合項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容時(shí)，教師還要考慮學(xué)生的實(shí)際學(xué)情。唯有與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求形成高度對(duì)接，才能通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)建立科學(xué)教學(xué)成長(zhǎng)點(diǎn)。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《整理我們的天氣日歷》一課時(shí)，教師可先進(jìn)行學(xué)情調(diào)查：“大家還記得上周二的天氣是怎樣的嗎？”學(xué)生大多記不清了，教師隨即引入本課內(nèi)容：“如果要記住上周，乃至前兩周的天氣情況，就要做天氣日歷，把相關(guān)的天氣指數(shù)都記錄下來(lái)。那么，制作天氣日歷需要關(guān)注哪些與天氣相關(guān)的指數(shù)呢？”學(xué)生在教師的引導(dǎo)下開始討論，并總結(jié)出需要記錄的天氣指數(shù)包括降水、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向等。接著，教師引出天氣符號(hào)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)天氣符號(hào)進(jìn)行觀察并解讀。在學(xué)生能夠掌握較為基礎(chǔ)的天氣符號(hào)后，教師讓學(xué)生利用這些天氣符號(hào)，制作今天的天氣日歷。學(xué)生開始觀察天氣并制作天氣日歷，學(xué)習(xí)活動(dòng)順利展開。在課堂展示環(huán)節(jié)，教師先組織學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行交流，相互比較，看看自己制作的天氣日歷和其他同學(xué)制作的天氣日歷是否有不同之處，并進(jìn)行對(duì)比分析，如果出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差，就需要做驗(yàn)證處理。學(xué)生沒(méi)有精密的儀器，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量氣溫、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，此時(shí)教師可提供相應(yīng)的幫助。通過(guò)合作交流，學(xué)生對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集體評(píng)估，這在一定程度上能夠提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有助于學(xué)生在討論中形成清晰的天氣概念。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲討論，學(xué)生逐漸達(dá)成共識(shí)。于是，教師鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)介紹自己設(shè)計(jì)的天氣日歷，學(xué)生熱情響應(yīng)，課堂氣氛活躍。

在上述教學(xué)中，教師充分整合項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容，將項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)設(shè)定為與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的天氣日歷，并與學(xué)生一起對(duì)活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行研究、分析、實(shí)踐、解讀，鼓勵(lì)學(xué)生勇于展示自己設(shè)計(jì)的天氣日歷，將項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)推向高潮。教師合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生在具體實(shí)踐中逐漸形成科學(xué)的認(rèn)知。

二、設(shè)計(jì)程序，明確STEM教育目標(biāo)

在設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的程序時(shí)，教師要有梳理意識(shí)，不僅要對(duì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容做規(guī)劃，還要仔細(xì)分析項(xiàng)目活動(dòng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，評(píng)估其可操作性，并且要在各項(xiàng)目活動(dòng)環(huán)節(jié)中滲透STEM理念。首先，要組建項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)是具有合作性質(zhì)的活動(dòng)，合作團(tuán)隊(duì)的組建是項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)順利展開的基礎(chǔ)。其次，要合理分配項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)任務(wù)，設(shè)定明確的任務(wù)目標(biāo)，讓活動(dòng)順利展開。最后，要設(shè)計(jì)活動(dòng)程序，對(duì)活動(dòng)展開的順序進(jìn)行梳理，明確每一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)環(huán)節(jié)的具體任務(wù)，形成完整的項(xiàng)目活動(dòng)程序。此外，教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知積累。只有將所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目任務(wù)與學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)相對(duì)接，才能給學(xué)生帶來(lái)全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《測(cè)量氣溫》一課時(shí)，教師利用多媒體播放一段本地的天氣預(yù)報(bào)視頻，要求學(xué)生關(guān)注氣溫等相關(guān)內(nèi)容。學(xué)生對(duì)氣溫有生活認(rèn)知積累，能夠積極投入觀看視頻與記錄氣溫的活動(dòng)中。視頻播放結(jié)束，教師拿出溫度計(jì)并分發(fā)給每一個(gè)小組，要求學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生先觀察溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，思考如何使用溫度計(jì)，以及使用過(guò)程中有哪些注意事項(xiàng)等。學(xué)生展開觀察研究，教師巡視班級(jí)，適時(shí)提醒學(xué)生留意溫度計(jì)液柱的變化，研究溫度計(jì)的讀數(shù)。為了給學(xué)生帶來(lái)更直觀的體驗(yàn)，教師讓學(xué)生到室外進(jìn)行氣溫的測(cè)量，學(xué)生興致勃勃地前往室外展開實(shí)驗(yàn)操作。教師組織學(xué)生到不同位置測(cè)量氣溫，并記錄和對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同位置、不同區(qū)域的氣溫存在差異的原因。學(xué)生分別在太陽(yáng)下、樹蔭下、池塘邊、操場(chǎng)上等不同地方測(cè)出了不同的氣溫?cái)?shù)值。在分析環(huán)節(jié)，教師提示學(xué)生結(jié)合影響氣溫的多種因素對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析。在具體討論中，學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注了太陽(yáng)光直射這一因素，研究太陽(yáng)光直射對(duì)局部地區(qū)氣溫的影響，從而發(fā)現(xiàn)有太陽(yáng)光直射的地方氣溫比沒(méi)有太陽(yáng)光直射的地方氣溫要高。在這個(gè)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐過(guò)程中，教師全程跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，從技術(shù)角度進(jìn)行指導(dǎo)，組織學(xué)生展開集體討論，引導(dǎo)學(xué)生逐漸學(xué)習(xí)并內(nèi)化本課的知識(shí)。

在上述教學(xué)中，教師明確項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的目標(biāo)，以此為基礎(chǔ)推出項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生展開具體操作，每一個(gè)步驟和環(huán)節(jié)都有對(duì)應(yīng)的知識(shí)梳理，幫助學(xué)生進(jìn)入高效學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)科認(rèn)知積累需要一定的過(guò)程，教師在項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐中全程跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，適當(dāng)對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行指導(dǎo)，確保項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)順利開展。

三、組織實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的操作體驗(yàn)

科學(xué)課程中有不少實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這是開展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的有利素材。學(xué)生對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)有較高的參與熱情，教師可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些生活化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用貼近生活的實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教師基于學(xué)生的實(shí)際學(xué)情，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選、設(shè)計(jì)和組織，能夠幫助學(xué)生更好地習(xí)得科學(xué)知識(shí)。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《測(cè)量降水量》一課時(shí)，教師先引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)器材：“這是測(cè)量降水量的雨量器，請(qǐng)大家仔細(xì)觀察，看這個(gè)雨量器有什么特點(diǎn)？”學(xué)生饒有興致地觀察雨量器。教師適時(shí)介紹雨量器的裝置特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)辨認(rèn)雨量器的刻度與讀數(shù)。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，教師將學(xué)生分成幾個(gè)小組，要求學(xué)生以小組合作的形式自行制作一個(gè)雨量器。實(shí)驗(yàn)步驟為：首先，學(xué)生檢查教師所提供的制作材料是否齊全，并對(duì)這些材料進(jìn)行具體分析，從技術(shù)角度對(duì)材料進(jìn)行取舍；其次，教師與學(xué)生共同明確操作步驟，并對(duì)每一個(gè)步驟的操作要領(lǐng)進(jìn)行總結(jié)；再次，教師提示學(xué)生制作雨量器要考慮室外的環(huán)境特點(diǎn)，還要注意投放的位置，減少建筑物、樹木等因素對(duì)雨量器測(cè)量效果的影響，制作材料也要選取耐水性材料；最后，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)討論，形成具體的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，按照步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，最終制作出具有個(gè)性特色的雨量器。為了檢驗(yàn)制作成果，教師組織學(xué)生利用現(xiàn)有條件進(jìn)行成果檢驗(yàn)，對(duì)雨量器的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估。經(jīng)過(guò)反復(fù)操作和檢查，雨量器制作任務(wù)圓滿完成，教師組織學(xué)生進(jìn)行成果展示，學(xué)生都能夠積極響應(yīng)。

在上述教學(xué)中，教師設(shè)計(jì)并組織了貼近生活實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，為學(xué)生提供實(shí)操的機(jī)會(huì)。教師對(duì)操作步驟、注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行適時(shí)引導(dǎo)，讓學(xué)生介紹自己的實(shí)驗(yàn)成果，尤其側(cè)重介紹雨量器的制作技巧和應(yīng)用功能等。在這一項(xiàng)目式活動(dòng)中，學(xué)生的多種感官得到了調(diào)動(dòng)，接收到的信息更為豐富，學(xué)習(xí)認(rèn)知也更為深刻。

四、拓展訓(xùn)練，開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野

教師要適當(dāng)拓展項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的內(nèi)容，對(duì)活動(dòng)形式進(jìn)行創(chuàng)新，讓科學(xué)課程與其他學(xué)科形成多點(diǎn)對(duì)接，在STEM學(xué)習(xí)中開闊學(xué)生的視野，有效推動(dòng)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的順利展開。教師要在不同的訓(xùn)練環(huán)節(jié)滲透STEM理念，為學(xué)生提供更多方法支持，促進(jìn)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的高效運(yùn)行，促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維和能力的發(fā)展。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級(jí)上冊(cè)《水能溶解多少物質(zhì)》一課時(shí)，教師為學(xué)生設(shè)計(jì)的訓(xùn)練任務(wù)為：“在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)看到水溶解物質(zhì)的現(xiàn)象，也知道一些物質(zhì)是不能溶于水的。講臺(tái)上有一些材料，請(qǐng)大家判斷一下，哪些材料可以溶于水？”學(xué)生開始觀察教師準(zhǔn)備的材料，紛紛做出猜想，課堂學(xué)習(xí)氛圍濃厚。經(jīng)過(guò)一番討論，學(xué)生回答：“沙子、石塊、塑料是不能溶于水的，而食鹽、面粉、糖塊是可以溶于水的。”教師繼續(xù)追問(wèn)：“將這些物質(zhì)分別放入水中，它們將會(huì)以什么樣的姿態(tài)出現(xiàn)呢？是否會(huì)出現(xiàn)溶解、沉淀、懸浮等現(xiàn)象？能否用過(guò)濾的方法將它們與水分離？”學(xué)生在問(wèn)題的引導(dǎo)下繼續(xù)討論和思考。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，學(xué)生得出答案：“沙子、石塊、塑料等物質(zhì)，都不能溶于水，塑料會(huì)懸浮，沙子和石塊會(huì)沉到水底。面粉、食鹽、糖塊會(huì)均勻地分布水中，食鹽、糖塊會(huì)溶解，面粉會(huì)懸浮在水中?！睘榱私o學(xué)生留下深刻的印象，教師再次拓展訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生自行尋找更多的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前先對(duì)所選取的材料是否溶于水的情況進(jìn)行猜測(cè)，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，看誰(shuí)的猜則更為準(zhǔn)確；如出現(xiàn)誤判，則要對(duì)誤判的情況進(jìn)行分析，找出造成誤判的原因。

在上述教學(xué)中，教師選取了豐富的材料開展實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先對(duì)這些材料進(jìn)行判斷與分析，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證自己的判斷是否準(zhǔn)確。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的操作難度不大，學(xué)生都能夠順利進(jìn)入其中，獲得學(xué)習(xí)成效。教師進(jìn)一步拓展訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生自行選取更多的材料進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，這一過(guò)程開闊了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

五、生活應(yīng)用，提升學(xué)生的實(shí)踐品質(zhì)

項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)要對(duì)接學(xué)生的生活實(shí)際，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)科認(rèn)知的內(nèi)化。在項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)中，教師要及時(shí)地對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和組織，讓學(xué)生順利進(jìn)入生活場(chǎng)景之中，在生活應(yīng)用中建立學(xué)科認(rèn)知，充分地將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到生活實(shí)際中。科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科在生活中有廣泛應(yīng)用，如何做好對(duì)接設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在生活環(huán)境下展開科學(xué)學(xué)習(xí)，這是教師要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)呈現(xiàn)差異性，教師需要對(duì)此進(jìn)行理性地分析，找到適合的切入點(diǎn)，讓學(xué)生順利進(jìn)入科學(xué)學(xué)習(xí)的核心。

例如，在教學(xué)教科版科學(xué)教材四年級(jí)上冊(cè)《液體之間的溶解現(xiàn)象》一課時(shí)，教師先進(jìn)行學(xué)情調(diào)查：“回想我們之前做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，食鹽能不能溶解于水中呢？”學(xué)生對(duì)這樣的內(nèi)容記憶猶新，脫口而出：“食鹽能溶解于水中”。隨后，教師拿出三個(gè)小瓶子：“這三個(gè)小瓶子里分別裝的是我們?cè)谌粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的醋、食用油和酒精。大家猜想一下，這些液體都能夠溶于水嗎？”學(xué)生根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想：“醋和酒精肯定能夠溶于水，食用油應(yīng)該不能溶于水?！苯處熼_始演示，將這些液體分別倒入水中，要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行互動(dòng)交流。學(xué)生討論過(guò)后，教師繼續(xù)引導(dǎo)：“有些東西看上去能夠相溶，但事實(shí)并非如此，如酒精和水這兩種液體看似能夠相溶，但酒精的密度要比水小一些，因此當(dāng)兩種液體混合時(shí)，酒精會(huì)浮在上層。經(jīng)過(guò)細(xì)心觀察，你們還有什么新發(fā)現(xiàn)呢？”學(xué)生在教師的指引下，紛紛說(shuō)出自己的新發(fā)現(xiàn)。有的學(xué)生說(shuō)：“兩種食物油放在一起，按道理能夠相溶，其實(shí)不然，兩種油并不能完全相溶?！庇械膶W(xué)生說(shuō)：“兩種飲料大多能夠相溶，特別是帶有色素的飲料，混合之后，液體的顏色會(huì)發(fā)生改變，說(shuō)明兩種飲料相溶得比較充分?！?/p>

在上述教學(xué)中，教師基于學(xué)生的生活常識(shí)推出實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生先猜想，后觀察，再總結(jié)，形成完整的學(xué)習(xí)程序，給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)內(nèi)化的機(jī)會(huì)。學(xué)生有一定的生活積累，教師聯(lián)系學(xué)生的認(rèn)知實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能夠順利地啟動(dòng)學(xué)生的思維，學(xué)生通過(guò)思考、觀察、歸納總結(jié)等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，逐漸找到內(nèi)化知識(shí)的方法。

綜上所述，項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)具有實(shí)踐操作性，教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)前要做好學(xué)情調(diào)查，要在項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)滲透STEM理念，為學(xué)生創(chuàng)造更多跨學(xué)科學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐操作中培養(yǎng)和提升科學(xué)能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。