基于小學科學學科的跨學科項目學習實踐研究

武漢市長春街小學 魏 娜

武漢市教育科學研究院 王 康

2017年開始，《小學科學新課程標準》中有兩條新增，其中有一條是：明確新增技術與工程學，讓學生體會動手成功的樂趣，養成通過“動手做”解決問題的習慣，明確了STEM（STEM教育即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）教育的統稱。）中T和E的重要性，也就是強調技術與工程。因此，作為一線的科學教師要明確新形勢，善于把握新變化，學會把自己的教學實踐與課標要求做適應性的調整。

STEM教育是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織形式，它將科學技術工程與數學有機地融合為一體，倡導孩子跨學科學習概念，注重學習與現實世界的聯系。在小學科學教材里有很多內容本身的教學也涉及到需要融合STEM教學。基于這樣的理論認識，武漢市長春街小學的科學組團隊努力在教學中嘗試STEM與科學課相融合。

一、基于課程的STEM項目設計流程

對現有科學學科課程內容進行分析和整合,尋找典型課例進行STEM項目設計，開展基于項目式學習的STEM課程課堂教學實踐。筆者對科教版小學《科學》教材進行分析，發現有一些典型的動手制作的課例，比如三年級《做一個指南針》，四年級《制作風向標和雨量器》，五年級《造一艘船》《設計制作小賽車》，六年級《設計制作一座紙橋》等。在這一類型的課例中，我們會將這些本來可能只需要一個課時完成的教學課例進行項目式升級，采取PBL項目式學習的方式，引導學生體驗設計制作的完整流程。

圖1 基于課程內容的STEM項目學習流程圖

項目學習流程如下：1.明確一個目標任務；2.小組內以頭腦風暴的形式開展討論，搜集相關資料，學習問題相關知識；3.設計出一個最佳方，明確小組分工；4.畫出施工設計草圖；5.再使用材料、工具，按照設計方案和草圖制作出一個作品；6.測試并記錄數據，解決測試中存在的問題，不斷迭代優化作品；7.以小組為單位進行作品展示，并分享作品（主要包括作品名稱、設計背景、團隊分工、制作過程、問題解決、創新點、改進之處等）；8.給出評價表或共同討論一個評價方案，進行評價（采取自評和他評兩種形式，評價維度以學生參與評價為主，作品評價為輔）。

二、基于課程的STEM項目設計與分析

以科教版小學《科學》教材五年級《造一艘小船》一課為例。這一課典型地對應課標中的“跨學科概念”和“科學與工程實踐”領域，體現了新課標中的精神，突出強調STEM學習在科學教育領域的重要作用。在學習的過程中，讓學生整合自己科學、數學、技術及工程四方面的知識，以項目式學習的方式，設計制作出一艘能夠承受一定重量的小船，在探究過程中引導學生思考有關沉浮的問題。STEM項目《造一艘小船》知能分析表如下：

表1 《造一艘小船》STEM項目知能分析表

在具體實施教學過程中，將這一課進行項目式升級，將課時規劃為6課時完成，包括：《船的故事》《繪制設計圖》《造一艘小船》《測試、評價小船》。然后設定了如下教學目標：

第1課時《船的故事》：了解船的發展簡史。繪制船的發展簡史流程圖，明確制作一艘集裝箱船的任務要求，能夠在組內進行合理的分工。

第2-3課時《繪制設計圖》：設計與繪制圖紙。思考自己所需的材料，學會繪制設計圖的基本要素，學會利用數學知識完成比例尺的換算，小組內進行頭腦風暴，優化出小組成員最滿意的設計方案，然后分工合作完成設計圖的繪制，能認識工具并且能選擇符合自己的工具；完成STEM項目學習記錄單。

第4-5課時《造一艘小船》：按圖紙造船。制作過程中如果發現設計有問題，及時調整方案，完善船的設計和制作，制作成功后美化船體外觀。

第6課時《測試、分享、評價小船》：測試小船的承重能力，分小組展示交流。共同討論一個評價方案，進行評價。

三、基于STEM教育的課外實踐活動再思考

除了科學課課堂教學，我們也會注意利用課外拓展環節，將STEM教育滲透到學生的日常生活的科學學習中。在一節科學課或者一單元、一學期的科學課教學結束后布置相關的拓展實踐任務，多創造機會培養孩子動手能力的提高。比如：學習《簡單電路》一課，在學生了解了并聯電路和串聯電路后，讓學生課后用兩節電池點亮更多的小燈泡。學習四年級下冊《電》這個單元結束后，讓孩子們回家在家長的支持下網上選購小電動機，配上家里的廢舊環保材料經過創想——設計——制作——施工的過程制作電動小賽車，小船，小飛機等。在一個學期結束后，布置假期自行成立項目小組，完成一項STEM小制作，并且用PPT或者制作過程視頻以及電子小報的形式完成制作報告，再利用開學第一周的科學課堂進行作品展評。

四、啟示展望

我們的這種關于STEM教育與科學學科教學融合的實踐活動，將老師和學生都置身于項目學習模式中。教師根據教材課標設定任務，然后以小組團隊合作的方式學習，整合多種學科的知識和過程性能力，開展對知識深度理解、科學性的解釋以及遷移運用，這樣的學習過程充滿了挑戰，學生必須不斷地審視自己的設想、方案和行為，從而培養他們的批判性思維、問題解決能力和創新思維等關鍵能力。

目前中國的教育體系有很多優點，值得鞏固扎實，但缺點在于視野狹窄，過度強調技能、鉆研題目，并沒有給技能訓練以充足思想指引，以至于學生長大之后技能優秀，但是對方向把握不足，選擇自我人生以及解決真實問題的能力有限，在世界舞臺的貢獻受到局限。教育的根本目標是——解決世界的問題，小學學科學有什么用？不是為了升學，就是要從小建立未來科學家、工程師、創業企業家的思維方式，從小學會從周圍的世界中發現問題、解決問題。基于以上認識，筆者認為這種融合性的教學對于現行的教育體系的完善，十分有價值。