基于STEM理念的小學科學項目式教學路徑探索

摘 要：以STEM理念為指導的項目式教學，契合小學科學的多學科性、知識應用與解決性等特征，有利于培養(yǎng)學生的科學學科素養(yǎng)。先分析了實施基于STEM理念的小學科學項目式教學的意義，然后明確了基于STEM理念的小學科學項目式教學的原則，最后提出了基于STEM理念的小學科學項目式教學的路徑，旨在充分發(fā)揮項目式教學的作用，促進學生全面發(fā)展。

關鍵詞：STEM理念；小學科學；項目式教學

作者簡介：郭榮（1979—），女，江蘇省徐州市沛縣張寨鎮(zhèn)中心小學。

隨著信息化時代的迅速發(fā)展以及社會對綜合型人才需求的不斷提升，我國持續(xù)推進教育改革，并引入新的教育觀念和教學方法?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）強調教學的綜合性和實踐性，要求加強課程內容、社會生活與學生經驗之間的聯(lián)系，整合學科知識，統(tǒng)籌設計綜合性課程和跨學科主題活動。STEM理念是指科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四個學科領域的整合教學理念，契合新課標“加強技術與工程實踐”的要求。以STEM理念為指導，以具體的項目為載體，開展項目式教學活動，有利于學生綜合運用多學科知識，參與實踐探究，從而逐漸提升學生的綜合素質。

一、實施基于STEM理念的小學科學項目式教學的意義

基于STEM理念的小學科學項目式教學，順應了當前教育改革的發(fā)展趨勢，能為學生未來的學習與發(fā)展打下基礎。首先，STEM理念強調跨學科的整合與應用，有助于打破傳統(tǒng)學科之間的界限，使學生在解決實際問題的過程中綜合運用多學科的知識與技能，從而提升知識運用能力。其次，項目式教學注重學生的主體性和實踐性，鼓勵學生主動探索、積極實踐。在項目式教學中，學生通過自主設計方案、合作解決問題，能逐漸提升自主學習、團隊合作和解決問題的能力。最后，在基于STEM理念的項目式教學模式下，小學科學教師通過引入與學生生活密切相關的科學問題和發(fā)展趨勢，可使學生感受到科學的魅力，有助于激發(fā)學生的學習興趣和好奇心，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

二、基于STEM理念的小學科學項目式教學的原則

（一）主體性原則

在基于STEM理念的小學科學項目式教學中，教師應以學生為中心，尊重學生的個體差異和興趣需求，鼓勵學生積極參與、主動探索。教師應成為學生學習過程中的引導者和支持者，而非單純的知識傳授者。教師要通過創(chuàng)設問題情境、提供學習資源、引導問題解決等方式，激發(fā)學生的學習興趣和內在動力，讓學生真正成為學習的主人［1］。同時，教師要設計符合不同年齡階段學生認知水平的活動，如通過趣味實驗或游戲化學習來吸引低年級學生的注意力；而對于高年級學生，則可以設計更復雜的項目，如編程機器人或制作簡單的電子裝置，以此激發(fā)他們的好奇心和求知欲。

（二）合作性原則

合作性原則強調在項目式教學中，學生應通過小組合作的方式完成探究任務。教師應引導學生在合作過程中相互借鑒、相互討論，從而實現(xiàn)優(yōu)勢互補，培養(yǎng)學生的團隊合作精神、溝通能力和協(xié)調能力。教師要精心組織小組活動，確保每位成員都有明確的角色分工，比如資料收集員、記錄員、發(fā)言人等，這有助于提高團隊合作效率并培養(yǎng)學生的領導力。

（三）探究性原則

探究性原則強調通過動手實踐、觀察分析、歸納總結等方式，探索科學知識和技術原理。在以STEM理念為指導的項目式教學中，教師應設計具有探究性的學習任務，引導學生提出問題、設計方案、實施實驗、分析結果，并鼓勵學生勇于質疑、敢于創(chuàng)新，幫助學生深入理解科學概念，鍛煉學生的問題解決能力和科學思維［2］。

（四）開放性原則

開放性原則強調在內容、方法、評價等方面保持開放性和靈活性。在內容上，教師應關注科技前沿和社會熱點，引入與學生生活密切相關的科學問題；在方法上，教師應采用自主學習、合作學習等多樣化的學習方式；在評價上，教師應關注學生的各個方面。通過開放性教學，教師可以拓寬學生的視野，培養(yǎng)學生適應未來社會發(fā)展的綜合素質和能力。

三、基于STEM理念的小學科學項目式教學的路徑

（一）利用問題式情境構造科學教育空間

面對融合多元知識的實際問題，學生需要具備一定的思維能力，才能在實踐探索中逐漸解決問題，不斷發(fā)展創(chuàng)新能力。而思維的產生與發(fā)展依賴于特定的環(huán)境，尤其是質疑情境［3］。因此，在以STEM理念為指導的小學科學項目式教學模式下，教師應創(chuàng)設有效的問題情境，擴展學生的探究空間，激發(fā)學生的探究動機，驅動學生的積極情緒，深化學生的學習體驗。

以教科版小學科學六年級上冊“微小世界”單元中的第3課“觀察身邊微小的物體”為例。首先，教師可以先向學生展示一些微小物體（如灰塵、水滴中的微生物等）在顯微鏡下的圖像，讓學生初步感受到微小世界的奇妙與神秘。其次，教師可以提出“在我們身邊，還有哪些微小的物體等待我們去發(fā)現(xiàn)呢？你能利用手中的顯微鏡找到并觀察它們嗎？”等導入性問題，迅速吸引學生的注意力，激發(fā)學生的好奇心和探索欲。最后，在引導學生進行觀察與探索的過程中，教師應適時提出一系列啟發(fā)性的問題，促進學生深度思考。例如，“你觀察到了什么？”“這些微小物體有哪些共同點和不同點？”“它們是如何與周圍環(huán)境相互作用的？你能想象出這些微小物體在自然界中的重要作用嗎？”這些問題能幫助學生更全面地了解微小世界，促進學生高階思維的發(fā)展。

（二）以多元化的項目構建科學活動體系

要想充分發(fā)揮STEM教育理念和項目式教學的優(yōu)勢，教師應設計多樣化的活動，并構建成相對完善的活動體系，豐富以STEM理念為指導的小學科學項目式教學課程資源。需要注意的是，教師在設計項目活動時，既要以科學學科核心概念為基礎，又要堅持以STEM教學理念為指導，為學生的深入探究提供有力的支撐［4］。

例如，在教授教科版小學科學六年級下冊“生物的多樣性”單元的第1課“校園生物大搜索”時，教師可以設計結合鄉(xiāng)土資源的科學實驗活動，如農田生態(tài)觀察活動和昆蟲世界探索活動。在農田生態(tài)觀察活動中，教師應充分利用鄉(xiāng)村地區(qū)豐富的農田資源，引領學生實地觀察不同農作物的生長周期，記錄關鍵生長數(shù)據(jù)，并引導學生探究數(shù)據(jù)背后隱藏的科學規(guī)律，增強學生的生態(tài)意識。在昆蟲世界探索活動中，教師應鼓勵學生親近自然，指導學生捕捉和細致觀察昆蟲，親手制作昆蟲標本，撰寫觀察日記，激發(fā)學生對生物學的濃厚興趣和探索欲。

又如，在教授教科版小學科學六年級上冊“工具與技術”單元時，教師可以設計跨學科融合的項目化學習活動，如簡易風能發(fā)電機制作活動和水循環(huán)模擬實驗活動。在簡易風能發(fā)電機制作活動中，教師應要求學生結合物理學原理與工程技術知識，動手設計和組裝簡易風能發(fā)電機，通過實踐操作理解能量轉換的基本原理，鍛煉學生的實踐能力和創(chuàng)新思維。在水循環(huán)模擬實驗活動中，教師應通過模擬自然界的水循環(huán)過程，幫助學生直觀理解地球水資源循環(huán)的重要性，同時強化學生的環(huán)保意識。

此外，教師還可以設計團隊協(xié)作的科學實踐活動，如環(huán)保創(chuàng)意大賽和科學實驗挑戰(zhàn)賽。在環(huán)保創(chuàng)意大賽中，教師應鼓勵學生分組合作，運用所學科學知識設計并實施環(huán)保方案或制作環(huán)保裝置，如創(chuàng)新垃圾分類裝置、節(jié)能裝置等，在鍛煉學生團隊協(xié)作能力的同時，促進環(huán)保理念的傳播。在科學實驗挑戰(zhàn)賽中，教師應鼓勵學生根據(jù)個人興趣選擇實驗項目，展示實驗操作技能與創(chuàng)新能力，營造積極向上的學習氛圍。

（三）以個性化的實踐探究促進學生表達

工程設計是STEM理念指導下的項目式教學模式中的一個高度集成的跨學科活動環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生問題解決能力和創(chuàng)新能力的主要載體。學生通過親身參與工程設計實踐活動，在逐漸將創(chuàng)意轉化為實物或模型的過程中，能夠鍛煉自身的問題解決能力和創(chuàng)新能力。但由于工程設計類實踐活動本身的開放性，學生需要具備一定的思維能力，思考解決方案、創(chuàng)新設計方案，才能進一步形成實物或模型。因此，在這一類活動中，教師應平衡“教”與“學”之間的關系，既要為學生提供必要的指導和幫助，又要確保學生有足夠的自由空間進行探索，以便學生在輕松、和諧的課堂氛圍中，創(chuàng)造出創(chuàng)意性、獨特性、個性化的作品。

以教科版小學科學六年級下冊“小小工程師”單元為例。教師可以讓學生用橡皮泥制作一個能浮在水面上的模型。在備課階段，教師應避免直接提及“船”等具體形態(tài)，而是鼓勵學生自由想象，并鼓勵學生就模型設計的想法進行自由表達，催生豐富多樣的橡皮泥模型設計方案。在此基礎上，教師應為學生準備盡可能豐富的設計材料和工具，包括不同材質、形狀和功能的元件，為學生提供更多嘗試和組合的可能性，讓學生自主選擇活動材料，構建具體的模型。需要注意的是，并非所有想法都具備實際可行性，教師應引導學生綜合考慮各種因素，如結構的穩(wěn)定性、材料的成本效益等，以確保學生所設計的模型既具有創(chuàng)意又具備實際價值。在學生完成初步設計后，教師應引導他們進行反思，分析自己設計的優(yōu)點和不足，并鼓勵他們迭代改進。通過不斷的試錯和修正，學生將逐漸學會如何優(yōu)化設計方案，提升解決實際問題的能力。

（四）以高效的小組合作激發(fā)學生潛能

小組合作學習是以STEM理念為指導的項目式教學模式下的一種重要學習方式，有利于形成更輕松、更開放的學習環(huán)境，從而促進組內學生的思想碰撞和交流，進而激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能。但是，從實際來看，部分教師不重視小組合作學習，將小組合作學習“簡單化”，如隨意組建小組、隨意布置小組任務等，導致小組合作學習活動流于形式，不僅難以發(fā)揮學生的主體性，也無法凸顯STEM教育理念的價值，更無法激發(fā)學生的潛能。為了充分發(fā)揮STEM理念指導下的項目式教學價值，教師應在兼顧學生個體差異的基礎上，合理安排小組任務和組內成員的個人任務，使學生在傾聽、表達、質疑、討論的過程中鍛煉綜合素養(yǎng)［5］。

以教科版小學科學六年級下冊“小小工程師”單元中的第3課“建造塔臺”為例。教師應根據(jù)學生的能力、興趣和性格合理分組，以促進多元化的交流和合作。在小組活動開始之前，教師應為每個小組明確具體的任務和目標，如設計塔臺的形狀、高度，提高塔臺的穩(wěn)定性等要求，并給出一定的時間限制。在小組內部，教師應引導學生根據(jù)各自的長處進行分工，如有的學生負責設計塔臺，有的學生負責準備材料，有的學生負責搭建模型等。在小組合作過程中，教師應鼓勵學生進行充分的討論和交流，共同解決遇到的問題。教師可以提出一些引導性的問題，以激發(fā)學生的思考和討論。在小組活動結束后，教師應組織成果展示活動，要求各組派出代表講述本組的模型設計過程，促進各組間的溝通交流，使學生接觸更多的設計思路和方法，不斷修正本組的設計方案和設計方法，進一步完善塔臺模型。

（五）開展過程性評價，強化項目式教學效果

以STEM理念為指導的項目式教學模式具有跨學科性、過程性等特點。為了強化項目式教學效果，教師應積極開展過程性評價，關注學生的實踐探索過程，激發(fā)學生的再創(chuàng)造欲望。這與新課標所強調的“評價形式要多元，注重過程性評價”等要求相契合，也有利于落實STEM教育理念中的“提高學生綜合能力”的目標。

以教科版小學科學六年級上冊“能量”單元為例。在“能量”單元的項目式教學開始之初，教師應設定清晰、具體的評價目標和標準，包括對能量概念的理解、對能量轉換的掌握、實驗設計與操作能力、團隊合作與交流能力等多個方面。在學生探究的過程中，教師應密切關注學生的表現(xiàn)，并做好觀察與記錄，包括學生在實驗設計中的創(chuàng)新思維、在團隊合作中的表現(xiàn)、在問題解決過程中的努力等，以此作為評價學生是否進步的重要依據(jù)。在收集到學生的評價數(shù)據(jù)后，教師應及時給予反饋，并根據(jù)反饋結果調整教學策略。例如，如果發(fā)現(xiàn)學生在能量轉換的理解上存在困難，教師可以增加相關的講解和演示；如果發(fā)現(xiàn)學生在實驗設計中缺乏創(chuàng)新思維，教師可以嘗試將學生調換到其他小組，在新的交流環(huán)境中激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。此外，在評價過程中，教師應注重評價的激勵作用，通過肯定學生的努力和進步，激發(fā)學生的學習積極性和再創(chuàng)造欲望。例如，設立“最佳創(chuàng)意獎”“最佳團隊合作獎”等獎項，以表彰在項目中表現(xiàn)突出的學生或團隊。

結語

綜上所述，基于STEM理念的小學科學項目式教學具有顯著的優(yōu)勢和效果，可以有效提升學生的科學素養(yǎng)和綜合能力。在實際教學中，教師應重視項目式教學的作用，并積極引進STEM理念，促進STEM理念與項目式教學的融合，為學生的全面發(fā)展和終身學習奠定堅實的基礎。

［參考文獻］

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