基于STEAM理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐

李輝

摘? 要? STEAM是一種整體融合育人模式，它不同于以前育人中的學(xué)科類型的教學(xué)，而是將學(xué)科之間的界限去除，融合許多種類相關(guān)的知識(shí)來處理實(shí)際情況中發(fā)生的問題，從而形成融合多種學(xué)科的知識(shí)的教育類形式。以乳山市中小學(xué)綜合實(shí)踐學(xué)校的水火箭的制作與探究為例，對(duì)基于STEAM理念的項(xiàng)目式課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐方法進(jìn)行分析，以期對(duì)相關(guān)課題的研究有所啟示。

關(guān)鍵詞? STEAM；課程設(shè)計(jì)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G632? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2023）13-0094-04

0? 引言

STEAM教育推動(dòng)的是教學(xué)模式的改變，圍繞主題，基于某個(gè)具體項(xiàng)目和問題的學(xué)習(xí)、基于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)、基于故事思路的學(xué)習(xí)等多種類型學(xué)習(xí)同時(shí)存在，科學(xué)探索、問題探究、工程策劃、分享展示等多種活動(dòng)類型靈活呈現(xiàn)，最終的目標(biāo)是通過實(shí)踐的手段，達(dá)到培養(yǎng)人的效果，培養(yǎng)科技類型創(chuàng)新式人才[1]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（簡稱PBL），就是圍繞某個(gè)具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，在整個(gè)過程中，充分選擇和利用最優(yōu)化的資源來學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中獲得體驗(yàn)、內(nèi)化吸收，在探索與創(chuàng)新中獲得較為完整和具體的知識(shí)，形成專門的技能和得到充足發(fā)展的學(xué)習(xí)[2]。比較兩者的定義，很容易發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和STEAM在教育方面的涵義是相通的，其學(xué)習(xí)過程中均有發(fā)現(xiàn)問題—規(guī)劃方案—解決問題—評(píng)價(jià)反思這四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，將STEAM理念融合到項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程中具備實(shí)施可行性，但目前針對(duì)這一方向?qū)嵺`的研究案例較為匱乏，本研究旨在通過分析典型課例“水火箭的制作與探究”，以期對(duì)基于STEAM理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究提供可借鑒的案例。

以“水火箭的制作與探究”為例，本文將從課程理念、課程目標(biāo)、課程設(shè)計(jì)流程、課程效果分析四個(gè)方面進(jìn)行分析。

1? 課程理念

一堂好的綜合性實(shí)踐課，不僅能讓學(xué)生在愉悅中去學(xué)習(xí)知識(shí)，更重要的是能夠促進(jìn)學(xué)生提升動(dòng)手操作能力和團(tuán)隊(duì)合作的能力，促進(jìn)學(xué)生發(fā)散性思維的形成，能夠促使學(xué)生積聚知識(shí)，開闊眼界，并能激發(fā)對(duì)科技的追求和愛國情懷?！八鸺闹谱髋c探究”是乳山市中小學(xué)綜合實(shí)踐學(xué)校基于STEAM理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課程范例，本課程參考數(shù)學(xué)、科學(xué)、物理、藝術(shù)、信息等新課標(biāo)，在計(jì)劃和實(shí)施過程中充分體現(xiàn)學(xué)科的核心素養(yǎng)和相關(guān)知識(shí)的融合。本課例以項(xiàng)目為主線[3]，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，既做到學(xué)科間的融合，如表1所示，又以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的形式呈現(xiàn)，是一種發(fā)揮學(xué)生的整體參與性，自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型課程模式，來促進(jìn)學(xué)生問題的解析和處理能力的提升。

2? 課程目標(biāo)

基于本課程在綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要中的地位和作用，確立了如下目標(biāo)。

2.1? 科學(xué)（Science）

了解我國火箭發(fā)展史，探究“水火箭”背后的科學(xué)原理，培養(yǎng)科學(xué)探究精神。

2.2? 技術(shù)（Technology）

熟練運(yùn)用信息技術(shù)處理數(shù)據(jù)，客觀分析影響

水火箭升空飛行的要素以及影響水火箭發(fā)射高低的因素。

2.3? 工程（Engineering）

熟悉水火箭設(shè)計(jì)制作步驟，運(yùn)用設(shè)計(jì)思維，完成水火箭的制作，在小組合作中培養(yǎng)工程思維。

2.4? 藝術(shù)（人文）（Art）

完成水火箭的外觀創(chuàng)作；了解我國航天事業(yè)艱難的發(fā)展歷程，加深愛國主義情懷。

2.5? 數(shù)學(xué)（Mathematics）

運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)數(shù)理思維。

3? 材料和工具準(zhǔn)備

碳酸飲料塑料瓶、60 cm×60 cm綢布1塊、頭錐、尾翼、膠帶、絲線、剪刀、彩筆、拐尺、熱熔槍等。

4? 課程設(shè)計(jì)流程

“水火箭的制作與探究”一課，以圖1所示的基于STEAM理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程設(shè)計(jì)流程為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行課程流程設(shè)計(jì)，如圖2所示。

具體教學(xué)流程如下。

4.1? 故事引領(lǐng)，明確主題

4.1.1? 了解火箭發(fā)展史

通過世界航天第一人——萬戶的飛天夢(mèng)想引發(fā)大家的航天夢(mèng)。詳細(xì)講解萬戶嘗試飛翔的故事，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用電腦網(wǎng)絡(luò)搜索工具進(jìn)行查閱，運(yùn)用Word軟件完成《世界航天第一人》圖文匯報(bào)。學(xué)生在整個(gè)過程中，能感受到萬戶飛天的科學(xué)啟示和其中映射出的不怕艱險(xiǎn)，勇于嘗試，甚至不惜犧牲生命去探索新世界的科學(xué)家的勇毅前行的精神。通過觀賞相關(guān)的影片、研究相關(guān)的資料，了解我國的航天歷史，能準(zhǔn)確說出中國首個(gè)人造地球衛(wèi)星、中國首個(gè)載人航天飛船和中國首次探索測量深空的時(shí)間以及詳細(xì)的項(xiàng)目。

4.1.2? 認(rèn)識(shí)中國探索太空的意義

通過問題：人類為什么要探索宇宙？引發(fā)思索，通過找尋對(duì)應(yīng)的資源來處理問題；了解宇宙探尋的現(xiàn)狀和發(fā)展過程；了解探尋開發(fā)太空和保護(hù)太空的重大作用。

同時(shí)學(xué)習(xí)航天人勇于創(chuàng)新、不怕困難的英雄精神，培育和發(fā)揚(yáng)吃苦耐勞、戰(zhàn)斗、攻關(guān)、奉獻(xiàn)的載人航天精神。

4.2? 探究原理，提出問題

4.2.1? 學(xué)習(xí)火箭的升空原理

首先播放火箭發(fā)射的精彩瞬間，觀察火箭升空時(shí)，燃料燃燒，產(chǎn)生高溫燃?xì)猓ㄟ^管口向下高速噴出，利用產(chǎn)生的反作用力將火箭向上推進(jìn)的現(xiàn)象。通過現(xiàn)象推測原理，來理解定義。（聯(lián)系物理學(xué)科）什么是反作用力？教師和學(xué)生互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生站立馬步，教師兩只手伸直推學(xué)生，在反作用力下，教師后仰。證明互相作用的力，你給它一個(gè)力，它同時(shí)刻會(huì)給你一個(gè)同樣的力，這個(gè)力就是反作用力，從而驗(yàn)證火箭發(fā)射的原理。

4.2.2? 探究水火箭的升空原理

通過分析、類推引導(dǎo)學(xué)生考慮“什么是水火箭？升空原理是什么”。通過展示水火箭裝置，如圖3所示，往箭體里加氣，會(huì)在箭體中形成一定的壓力，按動(dòng)發(fā)射的開關(guān)，將密封的瓶子口打開，水會(huì)就瞬間噴出，箭體利用產(chǎn)生的反作用力升空。學(xué)生懂得氣體會(huì)在箭體中形成一定的壓力，明白壓強(qiáng)和面積和壓力的關(guān)系，通過運(yùn)用相關(guān)的物理學(xué)知識(shí)提高對(duì)問題的理解和處理能力。

4.3? 創(chuàng)新設(shè)計(jì)，制定方案

本任務(wù)設(shè)計(jì)主要分為以下三個(gè)階段。

4.3.1? 質(zhì)疑思考階段

播放水火箭升空視頻，展開聯(lián)想，猜想水火箭能飛多高？激發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)制作水火箭的欲望。頭腦風(fēng)暴，思考有可能影響水火箭發(fā)射效果的因素，利用物理和數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)解釋水火箭的造型原因。

4.3.2? 材料分工階段

從影響在空中的滯留時(shí)間長短的原因入手，確定制作“水火箭”所需要注意的地方，通過材料的選取和操作過程來改進(jìn)這些環(huán)節(jié)與步驟，引領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出制作“水火箭”材料及人員安排。

4.3.3? 創(chuàng)新性設(shè)計(jì)階段

組內(nèi)集思廣益進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)與修改，并繪制圖紙。

從工程的角度出發(fā)，將與水火箭相關(guān)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，解決現(xiàn)實(shí)中的難題，最終得到實(shí)際的作品。通過這個(gè)過程，知道設(shè)計(jì)包括一系列的步驟，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試運(yùn)用不同的耗材、多種思路、不同的方案完成裝置制作，感受創(chuàng)新帶來的快樂。

4.4? 小組合作，動(dòng)手實(shí)踐

4.4.1? 制作模型

講解并強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)際操作時(shí)的安全注意事項(xiàng)等。

4.4.2? 過程性記錄

在制作開始前發(fā)放表格，要求小組記錄員記錄制作流程以及制作過程中遇到的問題和想法。小組在討論的基礎(chǔ)上，填寫任務(wù)單，這樣在制作水火箭的時(shí)候就能避免許多錯(cuò)誤。

4.4.3? 總結(jié)性思考

教師引導(dǎo)學(xué)生回憶制作水火箭所經(jīng)歷的步驟，共同總結(jié)本項(xiàng)目的流程與經(jīng)驗(yàn)。

研究、制作水火箭，符合學(xué)生好動(dòng)樂玩的天性，這是一個(gè)充滿樂趣和挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)過程，在這一過程中，學(xué)生能夠獲得豐富多彩的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和個(gè)性化的創(chuàng)造表現(xiàn)。他們會(huì)傾注更多的熱情，積極主動(dòng)地參與實(shí)踐活動(dòng)。通過親身實(shí)踐提升學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)水火箭的制作方法，體驗(yàn)學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，提升學(xué)生科學(xué)探究的能力。

4.5? 測試實(shí)驗(yàn)，完善報(bào)告

制作完成后，嘗試放飛水火箭，強(qiáng)調(diào)安全及注意的問題，觀察水火箭在空中的滯留時(shí)間和飛行中的情況等。根據(jù)首次記錄，分析水火箭飛行時(shí)候存在的問題（如旋轉(zhuǎn)、偏離、高度、時(shí)間長短等），通過問題來進(jìn)一步分析出改變發(fā)射距離的原因。有些現(xiàn)象問題屬于制作原因，通過改進(jìn)水火箭就能解決，如偏離和旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)整尾翼的位置及大小就可以解決。但高度、滯留的時(shí)間與氣瓶容量、壓力、裝水量有關(guān)，還需進(jìn)一步通過控制變量實(shí)驗(yàn)探究，水火箭試射記錄表如表2所示。

4.6? 展示評(píng)價(jià)，總結(jié)分享

學(xué)生多才多藝的展示是學(xué)習(xí)長久性的強(qiáng)大動(dòng)機(jī)。作品演示的質(zhì)量高低，不僅直接決定著整堂課的結(jié)果，而且對(duì)學(xué)生展示自己和自信力有很大的促進(jìn)作用。教師調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，幫助他們建立信心，去融入其中表現(xiàn)自己。

4.6.1? 小組展示水火箭，并分享收獲與體會(huì)

交流與討論既是對(duì)學(xué)生在過程中的各方面表現(xiàn)和制作作品作一個(gè)小結(jié)，如表3所示，同時(shí)也是一種教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間共同交流和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，是學(xué)生學(xué)會(huì)正視自己、評(píng)價(jià)他人的過程。

4.6.2? 結(jié)合評(píng)價(jià)表，根據(jù)課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)

在整個(gè)項(xiàng)目中，通過過程和結(jié)果等多樣性評(píng)價(jià)，全面地關(guān)注整個(gè)過程中的成果。如解決實(shí)際問題的能力，及時(shí)地對(duì)學(xué)習(xí)的情況做出判斷，發(fā)現(xiàn)其中的優(yōu)缺點(diǎn)。

5? 課例效果分析

“水火箭的制作與探究”是中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要152個(gè)推薦活動(dòng)主題之一“模型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作”。本課程采用自主探究、小組合作、實(shí)踐操作、親身感受等多種學(xué)習(xí)方式，充分利用圖片和錄像等相關(guān)資料，讓學(xué)生對(duì)水火箭產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣，了解水火箭的結(jié)構(gòu)、各部位作用以及水火箭的基本升空原理，能解析水火箭升空飛行時(shí)間長短的原因，感受理論指導(dǎo)實(shí)踐的巨大作用。采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，教師設(shè)立具體實(shí)際的情境，針對(duì)本次活動(dòng)要完成的目標(biāo)來具體設(shè)計(jì)出螺旋上升的問題來指引學(xué)生去思考，使學(xué)生確認(rèn)其中的任務(wù)及所包括的目標(biāo)和意義，讓他們帶著任務(wù)在探究中學(xué)習(xí)，培養(yǎng)獨(dú)立意識(shí)及問題處理的能力和熱愛科學(xué)事業(yè)的理想和感情。同時(shí)，學(xué)習(xí)英雄們艱苦奮斗、勇于探索、不辭辛勞的大國工匠精神，認(rèn)識(shí)到探秘太空是一項(xiàng)偉大而冒險(xiǎn)的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的愛國情感和為我國的科學(xué)事業(yè)作貢獻(xiàn)的使命感。

6? 結(jié)束語

基于STEAM理念的項(xiàng)目式的研習(xí)課程，即將STEAM理念與項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)方式合二為一，進(jìn)行課程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐，課程中采用項(xiàng)目式程序，運(yùn)用多學(xué)科類型的知識(shí)處理現(xiàn)實(shí)難題，是以為國家培養(yǎng)專業(yè)實(shí)踐性人才為直接性目標(biāo)的一種有效的課程計(jì)劃與實(shí)施方法。

7? 參考文獻(xiàn)

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