STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)摭談

摘 要：隨著STEM理念的提出，小學(xué)科學(xué)在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，迎來(lái)了STEM模式。教師可以在STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，使學(xué)生掌握科學(xué)基本知識(shí)，發(fā)展科學(xué)必備品格和關(guān)鍵能力；使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)獲得全面發(fā)展。文章以STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主題，界定相關(guān)概念，分析實(shí)施原則，開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)資源，研究指導(dǎo)策略，提出STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)觀點(diǎn)，旨在促進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；STEM模式；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào)：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-1737（2023）26-0029-03

科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)之間存在一種相互支撐、協(xié)同發(fā)展的關(guān)系，因此，在學(xué)習(xí)科學(xué)課程時(shí)，除了關(guān)注科學(xué)本身外，還應(yīng)發(fā)揮技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的支持作用。STEM模式提倡科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的一體化。教師可以在STEM模式下，改進(jìn)小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)策略。而實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，教師需要在把握STEM模式、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)概念的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)STEM模式下小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)原則分析、資源開(kāi)發(fā)與指導(dǎo)研究。

一、相關(guān)概念界定

（一）STEM模式

STEM模式也稱(chēng)STEM學(xué)習(xí)模式。STEM是Scie-nce、Technology、Engineering、Mathematics四個(gè)英文單詞首字母的縮寫(xiě)，即科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)英文首字母的縮寫(xiě)，體現(xiàn)了一種跨學(xué)科理念，即關(guān)心科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門(mén)學(xué)科的密切聯(lián)系，打破學(xué)科壁壘，構(gòu)建一個(gè)整體的學(xué)習(xí)機(jī)制，使學(xué)習(xí)者在走近其中任何一門(mén)學(xué)科時(shí)，都能借助其他學(xué)科的元素增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果[1]。該理念被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外教育教學(xué)工作，進(jìn)而形成了STEM模式。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)教育環(huán)境中，STEM模式已經(jīng)被視為課程改革和優(yōu)化學(xué)習(xí)的重要模式。

（二）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)模式，也是一種教學(xué)方法。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)部邏輯是在一個(gè)具有挑戰(zhàn)的項(xiàng)目主題下，落實(shí)以學(xué)生為中心的課程活動(dòng)，讓學(xué)生嘗試獨(dú)立解決問(wèn)題，并且在這一過(guò)程中充分學(xué)會(huì)獲取和運(yùn)用知識(shí)，發(fā)展相關(guān)綜合能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的生本性、實(shí)踐性、探究性與發(fā)展性，與國(guó)內(nèi)新一輪課程改革理念高度一致。但是在新課標(biāo)背景下，單一地在小學(xué)科學(xué)課程中落實(shí)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，并不能滿(mǎn)足學(xué)生日益增長(zhǎng)的發(fā)展需要，故教師可以結(jié)合STEM模式完善小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

二、STEM模式下小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施原則分析

小學(xué)科學(xué)是義務(wù)教育科學(xué)課程的重要組成部分，對(duì)學(xué)生終身發(fā)展和適應(yīng)社會(huì)起著關(guān)鍵作用。分析《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（簡(jiǎn)稱(chēng)《課程標(biāo)準(zhǔn)》）可知，小學(xué)科學(xué)課程應(yīng)通過(guò)整合啟發(fā)式、探究式、互動(dòng)式、體驗(yàn)式和項(xiàng)目式等各種教與學(xué)的方式，達(dá)到指向核心素養(yǎng)的進(jìn)階目標(biāo)。教師應(yīng)根據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》指導(dǎo)思想，積極探索小學(xué)科學(xué)課程改革理念，優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)模式。而實(shí)踐創(chuàng)新與跨界融合原則是在STEM模式下進(jìn)行小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的重要原則。

（一）實(shí)踐創(chuàng)新原則

STEM模式、小學(xué)科學(xué)與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)部，均體現(xiàn)了實(shí)踐與創(chuàng)新思想。在STEM模式中，要想實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的有機(jī)結(jié)合，教師必須在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新。在小學(xué)科學(xué)課程中，要想使學(xué)生深入理解科學(xué)，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)，教師必須將實(shí)踐與創(chuàng)新落在實(shí)處。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，實(shí)踐與創(chuàng)新是推動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)程的核心力量。這要求教師在STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引導(dǎo)中，堅(jiān)持實(shí)踐創(chuàng)新原則，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，發(fā)散思維[2]。

（二）跨界融合原則

跨界融合是指消除學(xué)科邊界，促進(jìn)信息、思維、方法等融合。STEM模式的本質(zhì)便是學(xué)科的跨界融合。小學(xué)科學(xué)屬于綜合性課程，學(xué)習(xí)資源豐富，具有跨界融合的特點(diǎn)。而在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到跨界資源。這說(shuō)明，STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)遵守跨界融合原則，避免在單一維度探究問(wèn)題。

三、STEM模式下小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)資源的開(kāi)發(fā)

在明確應(yīng)堅(jiān)持的原則后，STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，要求教師努力開(kāi)發(fā)課程資源。在此過(guò)程中，教師首先應(yīng)以教材為線(xiàn)索，其次應(yīng)依托學(xué)校實(shí)踐活動(dòng)基地。以教科版小學(xué)科學(xué)教材為例，教材雖然提供了豐富的課程資源，但是在學(xué)生基于STEM模式不斷深入的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教材資源不能滿(mǎn)足學(xué)生更高層次的學(xué)習(xí)需求。這要求教師在高度利用教材資源基礎(chǔ)上，及時(shí)為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)恼n外資源。

（一）以教材為線(xiàn)索

教材是小學(xué)科學(xué)教學(xué)的重要參考，也是學(xué)生項(xiàng)目式學(xué)習(xí)資源的主要來(lái)源。教科版小學(xué)科學(xué)教材共12冊(cè)，每?jī)?cè)都有不同的單元和主題，課程資源具有豐富性。教師可以根據(jù)單元主題提煉項(xiàng)目主題，然后重組單元內(nèi)容，加強(qiáng)知識(shí)銜接，突出STEM特征，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

以教科版三年級(jí)（下冊(cè)）“物體的運(yùn)動(dòng)”單元為例，該單元以“運(yùn)動(dòng)”為主題，前6節(jié)講解物體的運(yùn)動(dòng)科學(xué)原理，后2節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生將這些原理運(yùn)用于實(shí)踐創(chuàng)新中。教師可根據(jù)單元內(nèi)容，提煉“搭建一座過(guò)山車(chē)”項(xiàng)目主題，然后以搭建一座能運(yùn)動(dòng)的過(guò)山車(chē)為任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生探究物體的運(yùn)動(dòng)原理，完成“過(guò)山車(chē)”作品。

從探究“物體是怎樣運(yùn)動(dòng)的”到思考“如何搭建一座能運(yùn)動(dòng)的過(guò)山車(chē)”，學(xué)生不僅需要在科學(xué)層面上分析問(wèn)題，還需要運(yùn)用技術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)等方面的知識(shí)。

（二）依托學(xué)校實(shí)踐活動(dòng)基地

當(dāng)教材資源不能滿(mǎn)足學(xué)生需求時(shí)，教師可以依托校外實(shí)踐活動(dòng)基地，開(kāi)發(fā)STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)資源。許多學(xué)校為了促進(jìn)STEM模式在傳統(tǒng)教學(xué)中的滲透，同時(shí)助力學(xué)生的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，會(huì)主動(dòng)與社會(huì)各界合作，打造實(shí)踐活動(dòng)基地，為學(xué)生創(chuàng)造廣闊的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)空間。教師可由此切入，開(kāi)發(fā)課外資源。例如，在教學(xué)教科版六年級(jí)（上冊(cè)）“地球的運(yùn)動(dòng)”單元時(shí)，教師依托學(xué)校“青少年科技館”等實(shí)踐活動(dòng)基地，開(kāi)發(fā)“宇宙的認(rèn)識(shí)”“觀察地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)”等課外資源，提出“制作地球公轉(zhuǎn)模型”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)。通過(guò)教材，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)地球模型，知道地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)與四季變化。帶著這些學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)入學(xué)校實(shí)踐活動(dòng)基地，能進(jìn)一步認(rèn)識(shí)地球在宇宙中的運(yùn)動(dòng)，拓寬科學(xué)視野。教師在此基礎(chǔ)上提出項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)，鼓勵(lì)學(xué)生遷移學(xué)校實(shí)踐活動(dòng)體驗(yàn)，整合科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)知識(shí)制作地球的公轉(zhuǎn)模型，使學(xué)生將感性收獲具象化。

四、STEM模式下小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)指導(dǎo)策略研究

開(kāi)發(fā)充足的學(xué)習(xí)資源后，STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，可以根據(jù)學(xué)生思維與能力螺旋上升的發(fā)展規(guī)律，按照“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)—項(xiàng)目實(shí)施—項(xiàng)目升華”邏輯展開(kāi)。教師可以在不同階段為學(xué)生提供不同指導(dǎo)，從而有針對(duì)性地促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

下面，筆者以教科版四年級(jí)（上冊(cè)）“運(yùn)動(dòng)和力”單元為例，提煉“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”項(xiàng)目主題，并對(duì)如何在STEM模式下指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)展開(kāi)討論。

“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：通過(guò)“讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)起來(lái)”“用氣球驅(qū)動(dòng)小車(chē)”等課程，學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)和力”的科學(xué)原理，知道“運(yùn)動(dòng)和力”的關(guān)系，對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)條件作出假設(shè)，然后根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)方面展開(kāi)探究，設(shè)計(jì)并制作小車(chē)，測(cè)試運(yùn)動(dòng)功能。

（一）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)階段：創(chuàng)設(shè)體現(xiàn)STEM元素的學(xué)習(xí)情境

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)階段，通常以情境為載體。在小學(xué)階段，學(xué)生心智尚未成熟，更傾向于選擇具有趣味性和真實(shí)感的學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，讓課程活動(dòng)適應(yīng)學(xué)生特點(diǎn)，促進(jìn)小學(xué)科學(xué)教學(xué)順利開(kāi)展[3]。而在STEM模式下，教師應(yīng)使所創(chuàng)設(shè)的情境充分體現(xiàn)STEM元素，既符合科學(xué)主題，又包含技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)元素。

例如，為了在STEM模式下驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，教師通過(guò)實(shí)物教具和多媒體的配合，創(chuàng)設(shè)“運(yùn)動(dòng)的小車(chē)”情境。在實(shí)物教具方面，教師將四驅(qū)車(chē)、遙控車(chē)等帶到課堂。教師首先借助多媒體設(shè)備展示這些實(shí)物教具的設(shè)計(jì)圖紙，其次立足于生活，向?qū)W生展示生活中各種各樣的“運(yùn)動(dòng)的小車(chē)”現(xiàn)象，如“正在運(yùn)動(dòng)的過(guò)山車(chē)”“馬路上飛馳而過(guò)的摩托車(chē)”“賽車(chē)場(chǎng)上激情過(guò)彎的賽車(chē)”等。在大量“運(yùn)動(dòng)的小車(chē)”中，本堂課的科學(xué)主題一清二楚，技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)元素也有跡可循：四驅(qū)車(chē)、遙控車(chē)等小車(chē)的設(shè)計(jì)圖紙，體現(xiàn)數(shù)學(xué)元素；結(jié)合圖紙組裝小車(chē)，體現(xiàn)工程元素；過(guò)山車(chē)、摩托車(chē)、賽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的平衡和剎車(chē)，體現(xiàn)技術(shù)元素。學(xué)生可以觀察情境，確定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)容，同時(shí)捕捉STEM元素，進(jìn)而在STEM模式下，制訂正確的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（二）項(xiàng)目實(shí)施階段：提供蘊(yùn)含STEM思維的任務(wù)和問(wèn)題

1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目實(shí)施

任務(wù)是驅(qū)動(dòng)STEM模式下小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的第一要義。由于認(rèn)知、思維等存在局限性，在小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生雖然能夠建立一定目標(biāo)，但是很難將目標(biāo)轉(zhuǎn)化為具體的任務(wù)，從而阻礙STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目實(shí)施[4]。對(duì)此，教師可以向?qū)W生說(shuō)明任務(wù)。

例如，STEM模式下“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，任務(wù)主要包括：（1）了解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，知道小車(chē)的制作要求和運(yùn)動(dòng)條件。（蘊(yùn)含科學(xué)和工程思想）（2）設(shè)計(jì)和制作小車(chē)，使其具有運(yùn)動(dòng)功能。（蘊(yùn)含科學(xué)、工程和技術(shù)思想）（3）通過(guò)比賽檢測(cè)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，改進(jìn)設(shè)計(jì)和制作方案，增強(qiáng)小車(chē)動(dòng)力、平穩(wěn)性等。（蘊(yùn)含技術(shù)、數(shù)學(xué)、科學(xué)思想）教師可以在講解單元主題，帶領(lǐng)學(xué)生梳理課程脈絡(luò)后，向?qū)W生說(shuō)明以上項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生感受STEM思維，進(jìn)一步明確“做什么”。而關(guān)于“怎樣做”的指導(dǎo)，教師可以向?qū)W生提供蘊(yùn)含STEM思維的問(wèn)題。

2.問(wèn)題促進(jìn)項(xiàng)目合作

以“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”為例，教師有必要在STEM模式下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中提供以下問(wèn)題：（1）怎樣讓一個(gè)靜止的物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)并保持平衡？（2）如何制作一輛可以運(yùn)動(dòng)的小車(chē)？（3）如何完成一幅清晰的小車(chē)設(shè)計(jì)圖？（4）怎樣讓這個(gè)小車(chē)動(dòng)起來(lái)？（5）怎樣觀察和記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離與平穩(wěn)性？（6）如何使小車(chē)的運(yùn)動(dòng)距離更遠(yuǎn)，同時(shí)避免偏離既定路線(xiàn)？上述問(wèn)題蘊(yùn)含STEM思維，在不同程度上體現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)思想，促使學(xué)生多角度地思考“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”注意事項(xiàng)。學(xué)生通過(guò)思考發(fā)現(xiàn)，僅憑一人之力很難完全解決“設(shè)計(jì)制作小車(chē)”問(wèn)題，于是建立合作意識(shí)，自覺(jué)建立項(xiàng)目式學(xué)習(xí)小組。問(wèn)題促進(jìn)項(xiàng)目合作，使學(xué)生齊心協(xié)力，展開(kāi)分析教材、查找資料、繪制圖紙、組裝小車(chē)、設(shè)計(jì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)比賽、觀察并改進(jìn)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題等項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，成功設(shè)計(jì)和制作“會(huì)運(yùn)動(dòng)的小車(chē)”。此時(shí)，觀察學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，他們普遍具有展示欲，

希望通過(guò)展示小組作品得到他人認(rèn)可。教師可以見(jiàn)縫插針，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入項(xiàng)目升華階段。

（三）項(xiàng)目升華階段：搭建STEM項(xiàng)目成果的展示反思平臺(tái)

在項(xiàng)目升華階段，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的展示需求，搭建STEM項(xiàng)目成果的展示反思平臺(tái)。例如，在學(xué)生自行組織“小車(chē)競(jìng)速”比賽并改進(jìn)小車(chē)，使它達(dá)到本組滿(mǎn)意的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)后，教師點(diǎn)撥學(xué)生升級(jí)比賽——“賽車(chē)游戲”。在教師的支持下，學(xué)生升級(jí)賽道，多個(gè)小組同時(shí)加入比賽。之后，教師根據(jù)小車(chē)到達(dá)終點(diǎn)總用時(shí)及偏離賽道情況，選出優(yōu)勝小組，使該小組選派代表分享本組的小車(chē)設(shè)計(jì)和制作方案，包括“怎樣向小車(chē)施加驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)的力（科學(xué)經(jīng)驗(yàn)）”“如何繪制清晰的小車(chē)設(shè)計(jì)圖并組裝小車(chē)（工程經(jīng)驗(yàn)）”“怎樣檢測(cè)小車(chē)運(yùn)動(dòng)功能（數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)）”“如何控制小車(chē)速度和平衡性（科學(xué)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)）”等。學(xué)生先展示、后分享，在分享中反思項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與STEM思維短板，既能滿(mǎn)足展示欲，獲得成就感與滿(mǎn)足感，又能增強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新動(dòng)力，從而升華項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

五、結(jié)束語(yǔ)

STEM模式下的小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，能夠有效增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而使小學(xué)科學(xué)教學(xué)充分實(shí)現(xiàn)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求。教師有必要在小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，

通過(guò)堅(jiān)持實(shí)踐創(chuàng)新與跨界融合原則，同時(shí)以教材為線(xiàn)索，依托校外實(shí)踐活動(dòng)基地，開(kāi)發(fā)豐富的資源；然后在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、實(shí)施與升華階段，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的STEM實(shí)踐指導(dǎo)，最大限度地滲透STEM模式，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：周欣（1989.5-），男，江蘇蘇州人，任教于蘇州市吳江經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)花港迎春小學(xué)，二級(jí)教師，本科學(xué)歷。