在“聲音”單元教學(xué)中貫徹STEM教育理念

陳超

〔摘? ? 要〕? 《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》提出“學(xué)會學(xué)習(xí)”“實踐創(chuàng)新”“科學(xué)精神”等六大核心素養(yǎng)內(nèi)涵，明確定義了我國21世紀人才標準。本文呈現(xiàn)的STEM項目式學(xué)習(xí)單元整合案例由“創(chuàng)設(shè)真實情境，明確核心任務(wù)”“拆分核心任務(wù)，提供學(xué)習(xí)支架”“理論聯(lián)系實際，設(shè)計制作成品”“展示評價交流，促進學(xué)習(xí)反思”四個環(huán)節(jié)組成。經(jīng)實踐發(fā)現(xiàn)，STEM項目式學(xué)習(xí)在小學(xué)科學(xué)教育中的運用可以優(yōu)化科學(xué)課堂教學(xué)模式，提升教師執(zhí)教能力，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；STEM教育理念；項目式學(xué)習(xí)；單元整合

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 04? ? 067-069

2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》中提到，要注重將知識學(xué)習(xí)與實踐相結(jié)合，強化做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)，提倡探索項目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)以提升學(xué)生解決問題的能力?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》在教學(xué)建議部分指出，科學(xué)教育要重視情境創(chuàng)設(shè)、自主探究、合作交流、總結(jié)反思，要整合啟發(fā)式、探究式、互動式、體驗式和項目式等教學(xué)方法，實現(xiàn)學(xué)生的意義建構(gòu)和深度學(xué)習(xí)。

STEM中“S”代表科學(xué)，“T”代表技術(shù)，“E”代表工程，“M”代表數(shù)學(xué)，這一融合理念最早由美國國家基金會提出。STEM教育理念強調(diào)跨學(xué)科學(xué)習(xí)、實踐導(dǎo)向、合作與交流、自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新精神和適應(yīng)性，致力于挖掘?qū)W生真正的潛能。項目式學(xué)習(xí)是一種新型的教與學(xué)的方式，以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，在核心問題的驅(qū)動下，在真實情境中，項目小組成員持續(xù)探究、合作完成一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

綜上，在小學(xué)科學(xué)教育中開展基于STEM教育理念的項目式學(xué)習(xí)順應(yīng)時代要求、符合文件精神。將STEM教育理念與項目式學(xué)習(xí)進行結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑，幫助學(xué)生形成正確價值觀、必備品格、關(guān)鍵能力。

一、項目背景

新版教科版小學(xué)科學(xué)教材呈現(xiàn)為大單元的組織形式，一個單元的課圍繞一個學(xué)習(xí)主題展開。四年級上冊“聲音”單元由8課時組成，分別是“聽聽聲音”“聲音是怎樣產(chǎn)生的”“聲音是怎樣傳播的”“我們是怎樣聽到聲音的”“聲音的強與弱”“聲音的高與低”“讓弦發(fā)出高低不同的聲音”“制作我的小樂器”。本單元各課時之間邏輯關(guān)系緊密，有著嚴密的結(jié)構(gòu)和層次。以“聲音”這一熟悉的事物為切入點，首先了解學(xué)生初始想法，關(guān)注聲音問題，用簡單直觀的實驗建立物體振動與聲音的聯(lián)系，再到認識聲音的本質(zhì)和保護聽力的方法，逐漸架構(gòu)起聲音的強弱、高低概念，最后完成樂器的設(shè)計、制作、測試和展示。

單元整合是在參照課程標準的前提下，對單元教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)順序、教學(xué)內(nèi)容所占比例進行一定的調(diào)整設(shè)計，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，促進他們的全面發(fā)展。在“聲音”單元的最后一課時《制作我的小樂器》屬于技術(shù)與工程領(lǐng)域，對學(xué)生的創(chuàng)新思維、實踐能力要求較高，教學(xué)難度較大，教學(xué)時間偏短，實際教學(xué)效果不佳。基于以上的分析，筆者認為基于STEM項目式學(xué)習(xí)對“聲音”單元進行整合開發(fā)會增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)、動手實踐的機會，真正地促進學(xué)生的素養(yǎng)提升和思維遷移，培養(yǎng)出適應(yīng)新時代發(fā)展要求的人才。

二、項目案例呈現(xiàn)

本項目基于STEM項目式學(xué)習(xí)對“聲音”單元進行整合，具體設(shè)計環(huán)節(jié)如下。

（一）創(chuàng)設(shè)真實情境，明確核心任務(wù)

情境創(chuàng)設(shè)是教學(xué)導(dǎo)入的有效手段，在項目式學(xué)習(xí)中，創(chuàng)設(shè)真實的情境顯得尤為重要。剛上四年級的小學(xué)生專注度十分有限，容易受到環(huán)境的干擾影響，認知水平、生活經(jīng)驗更是有限。根據(jù)最近發(fā)展區(qū)理論，只有創(chuàng)設(shè)真實的、接近四年級學(xué)生實際生活的情境，才能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)意愿、增強他們的學(xué)習(xí)動機。真實情境中的問題和挑戰(zhàn)更具有現(xiàn)實意義和價值，學(xué)生會更加積極主動地參與學(xué)習(xí)，并且能夠感受到學(xué)習(xí)的實際應(yīng)用和成就感。本環(huán)節(jié)教學(xué)過程如下。

本學(xué)期將迎來一年一度的元旦佳節(jié)，為慶祝元旦，班級將隆重推出演奏自制樂器系列節(jié)目。要求：每個小組設(shè)計制作一個創(chuàng)意小樂器并上臺完成介紹、演奏。屆時，將邀請班主任、音樂教師、科學(xué)教師、學(xué)生共6名評委參與評價，根據(jù)評分規(guī)則評選出等級并發(fā)放獎品。

（二）拆分核心任務(wù)，提供學(xué)習(xí)支架

項目式學(xué)習(xí)的核心任務(wù)具有復(fù)雜、概括性強、難度高等特點，對學(xué)生來說，完成整個項目具有一定的挑戰(zhàn)性。在教師提出核心驅(qū)動問題后，很多學(xué)生對于解決問題是茫然無措的。此刻，教師可及時引領(lǐng)學(xué)生通過“頭腦風(fēng)暴”“魚骨圖”等方法對核心任務(wù)進行拆解，形成富有邏輯關(guān)系和漸進層次的子任務(wù)群。拆分核心任務(wù)在項目式學(xué)習(xí)中是一種有效的教學(xué)策略，它能夠幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標，提供清晰的學(xué)習(xí)路線，分配合理的學(xué)習(xí)資源，增強學(xué)習(xí)動力，并促進深度學(xué)習(xí)和綜合能力的培養(yǎng)。這樣有助于學(xué)生更好地理解和掌握知識，增強問題解決能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和團隊合作能力。在項目式學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)支架是教師或?qū)W習(xí)環(huán)境提供給學(xué)生的支持和指導(dǎo)結(jié)構(gòu)。它可以包括教學(xué)資源、工具、策略和引導(dǎo)性問題等，旨在幫助學(xué)生逐步理解和解決復(fù)雜的問題、實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標、完成項目任務(wù)，比如KWL表就是常用的工具。本環(huán)節(jié)教學(xué)過程如下。

本項目的核心任務(wù)為設(shè)計制作一個創(chuàng)意小樂器。我們可以通過提問的方式將核心任務(wù)分解成一個個子任務(wù)，比如：你聽過什么聲音？你聽到的聲音有什么特點？你知道如何使物體發(fā)出聲音嗎？傳播聲音需要什么條件？你的耳朵為什么能聽到聲音？你知道有哪些控制聲音強弱、高低的方法嗎？你知道哪些常見的樂器及其發(fā)音方式是怎樣的？你想創(chuàng)新、設(shè)計、制作的樂器是什么……在整個項目式學(xué)習(xí)的過程中，我們都可以利用KWL表來記錄自己已經(jīng)知道（K）、想知道（W）、已經(jīng)學(xué)到（L）的內(nèi)容，幫助我們隨時監(jiān)測學(xué)習(xí)進程。

（三）理論聯(lián)系實際，設(shè)計制作成品

在項目式學(xué)習(xí)中，設(shè)計制作成品是項目的重要部分，它涉及學(xué)生將所學(xué)的知識和技能應(yīng)用于實際情境，創(chuàng)造出具體的成果。設(shè)計制作環(huán)節(jié)通常包含明確項目目標需求、人員分工、完成設(shè)計方案、收集準備材料、制作成品、測試改進這六個步驟。在設(shè)計、制作成品的過程中，無論是設(shè)計方案還是成品都需要經(jīng)過多次的修改，在保持設(shè)計圖與成品一致的情況下反復(fù)地迭代、優(yōu)化。本環(huán)節(jié)教學(xué)過程如下。

小組在樂器介紹演奏會后，再次明確設(shè)計制作一個創(chuàng)意小樂器的具體要求；小組選出組長，組織組員推進項目，各小組成員闡述自己的樂器設(shè)計，選出主設(shè)計師；確定自制樂器名稱、發(fā)音原理，主設(shè)計師完成樂器初稿設(shè)計，組員進行細節(jié)設(shè)計（樂器各部分材料種類、長寬高、成本預(yù)算等）；針對樂器制作、演奏過程中可能遇到的問題，提出解決方案，修改設(shè)計圖，收集所需材料；合作完成樂器制作；使用調(diào)音軟件檢測樂器音準、音調(diào)校準。

（四）展示評價交流，促進學(xué)習(xí)反思

在項目式學(xué)習(xí)中，展示評價環(huán)節(jié)具有重要的意義，不可或缺。學(xué)生可以通過展覽、演示、報告等形式展示分享他們的制作成品、制作過程、設(shè)計理念和收獲，這不僅能展示項目的成果和學(xué)習(xí)經(jīng)驗，促進實踐應(yīng)用與交流合作，還有助于提供反饋，培養(yǎng)自信和表達能力，并促進學(xué)生的學(xué)習(xí)反思和成長。展示環(huán)節(jié)使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加有目的性、實踐性和意義深遠，并為他們的終身學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。在評價方面，除了要做好終結(jié)性評價，還要兼顧過程性評價、對學(xué)生的正確價值觀及必備品格的評價。這一環(huán)節(jié)的教學(xué)過程如下。

確定展示環(huán)節(jié)演奏的曲目，小組選派一人進行曲目的演奏，一人展示本組樂器結(jié)構(gòu)和制作環(huán)節(jié)中所遇到的問題、解決辦法等等。各個小組抽簽決定展示的順序，根據(jù)安排先進行樂器的介紹，之后進行本組樂器演奏，每組用時3～4分鐘。在每個小組展示期間，完成3人的同伴互評和3人的教師評價工作，展示結(jié)束后進行組內(nèi)自評。在聽取了學(xué)生及教師評委的建議后，可進一步改進和迭代升級方案和小樂器成品。

三、項目成效分析

為了調(diào)查此次項目式學(xué)習(xí)開展的成效，筆者在閱讀相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，根據(jù)本研究的實際需要，自編項目前測、后測調(diào)查問卷，利用上課時間發(fā)放并回收，完成對A班（對照班）、B班（實驗班）的問卷調(diào)查。通過調(diào)查數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，采用項目式學(xué)習(xí)進行科學(xué)學(xué)習(xí)的B班學(xué)生，對了解樂器制作的材料、獨立使用互聯(lián)網(wǎng)查詢資料、辨別不同聲音的強弱、辨別不同聲音的高低、實驗時能做到邊觀察邊記錄、了解不同樂器的發(fā)音方式、獨立找出樂器音高不同的原因和獨立調(diào)節(jié)樂器的音高等，都有了更明確的認知，表現(xiàn)明顯優(yōu)于A班。

通過項目式單元學(xué)習(xí)，學(xué)生經(jīng)歷了動手設(shè)計、制作、調(diào)整、展示、評價的技術(shù)與工程過程，項目式單元學(xué)習(xí)更具有綜合性、復(fù)雜性、實踐性、開放性、體驗性。通過問卷數(shù)據(jù)分析可知，實驗班的學(xué)生對于聲音單元的掌握情況較好，可以更好地提高學(xué)生觀察世界、關(guān)聯(lián)思考、提出問題的能力，增加學(xué)生動手實踐、設(shè)計產(chǎn)品、制作產(chǎn)品的能力，提升深入分析、反思改進的能力，能夠提高學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成效。

四、項目總結(jié)與反思

在小學(xué)科學(xué)教育中，引入新的教學(xué)方式以加強科學(xué)教育在綜合性、實踐性、系統(tǒng)性上的獨特優(yōu)勢成為有效改善其質(zhì)量的關(guān)鍵。項目式學(xué)習(xí)作為一種以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式，有助于促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，有助于發(fā)展學(xué)生的高階思維、提升學(xué)生的綜合能力?；赟TEM理念對大單元學(xué)習(xí)主題進行項目式學(xué)習(xí)設(shè)計并應(yīng)用，不失為提升小學(xué)科學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。但在真實的教學(xué)開展過程中，我們必須面對不同學(xué)生進行項目式學(xué)習(xí)的能力相差懸殊的狀況，因此及時、恰當?shù)慕虒W(xué)指導(dǎo)對于項目的順利推進是必不可少的。

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