基于STEM理念，科學實踐性作業設計的再思考

劉學軍

STEM是科學（Science），技術（Technology），工程（Engineering），數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫， STEM課程重點是加強對學生四個方面的教育：科學素養、技術素養、工程素養、數學素養，生活中發生的大多數問題需要應用多種學科的知識來共同解決。而實踐性作業正是在STEM理念指導下，與小學科學相融合的一種課外作業形式，具有基礎性與拓展性。以課堂學習為基礎，在教師的指導與幫助下，通過學生的自主活動、獲得直接經驗和實踐能力為中心的作業，更多地讓學生參與驗證并親歷實踐過程，獨立完成并獲得知識、情感、態度與價值觀的初步發展，應用多學科知識的能力，促進探究思維能力與問題的提出與研究能力的提升。

一、有效轉變學生的學習方式，促進學生實踐能力與科學素養的養成

STEM，并不局限于四門各自獨立的學校，而是更關注其“整合”的意義與實踐價值。實踐性作業是學生自主參與的學習，是基于項目的學習，是運用小學科學知識及各門學科知識進行科學探究的過程和工程探究的過程。同時實踐性作業是學生將所學知識“學以致用”的重要載體，成為學生實現個體自我體驗的重要方式。STEM與小學科學的有機融合，著眼于課堂教學目標的有效達成，有利于轉變學生的學習方式，有利于學生主動探究意識的形成與發展，有利于學生在做中學與在學中思，將有效改變以往師生對“學習結果”的過分關注，轉化為更關注“學習過程”的體驗與獲得，培養學生積極學習的態度與創新思維的基礎。

例如五年級的學生，在前幾年的科學課上學到了很多關于活性炭、濾網等的知識，當學生學到水污染與環境保護后，老師就可以與學生一起設計一個基于STEM的實踐性作業——自制水過濾器。學生將應用以前學過的知識如：碳能凈化水質，濾紙能過濾不可溶雜質等很多知識，同時利用互聯網，搜集相關知識，研究水過濾器的制作，而且要求制作出來的過濾器要比較過濾的效果，材料易見，美觀，具有商業價值，這些要求的提出，使學生在考慮效果的同時，還要考慮到材料的美觀、簡潔、易購等因素，能走出實驗室走進百姓家。老師要求從以下幾個步驟來完成這個作業：信息搜集—小組頭腦風暴（獨立完成前的小組合作）—繪制模型—準備材料（寫出材料作用或原理）—擬定步驟—模型材料的選擇與制作—多次實驗—改進提升—交流分享—反思小結報告。這樣的實踐性作業，學生充滿著無限的積極性，各種奇思妙想，將自己所學的科學知識、美術知識充分進行整合與創新，這樣的作業既有合作，又有資料的再學習，有獨立思考，又有交流分享，基于科學，基于STEM理念，培養的學生項目創造與整合的能力、動手實踐的能力，改變了學生學習與研究的學習方式……

二、有效拓展課堂教學的時空，促進學生多學科知識的融合與應用

實踐性作業是課堂教學的延伸與拓展，它對培養學生的科學實踐能力、創新思維具有積極的推動作用。通過挖掘小學科學實踐性作業的豐富內涵，從多層面、多角度研究與尋求實踐性作業的設計方法，為學生提供更為廣闊的自由的探索空間與學習空間，以提高學生學習科學的興趣和能力;探索與研究實踐性作業的評價機制，嘗試探索能促進小學生個性發展又能提升學生科學綜合素養的實踐性作業的范式;實踐性作業內容的選擇與操作，將基于STEM教育的發展理念，以促進學生多學科的整合、多思路交融、多成果的創新。

聲音的產生與傳播是四年級科學內容，這部分內容讓學生充分感受到聲音的產生的方式、聲音的變化、聲音傳播的介質、聲音的傳播的效果等。但學生對聲音或音樂的探索和感知還停留在簡單或單一的層面，對聲音或音樂的聲調等沒有切身的體會，如果在學了聲音這一單元后進行拓展性的作業——制作盒子吉他，讓學生用科學的方式進一步探索聲音、探索音樂，探索永遠是兒童感興趣的事，自制樂器，不僅可以讓兒童進一步理解和了解聲音的振動頻率與音調，更可以培養學生綜合實踐能力、創新創造能力。首先在布置這項實踐性作業之前，老師要進行一定的課堂輔導，實物介紹吉他的基本構造，讓學生了解吉他發聲的基本原理，了解聲波的變化。這樣的作業不僅讓學生進一步鞏固科學課所學的知識，在制作的過程中讓學生利用各學科的知識，在嘗試與失敗中培養了學生STEM下思維能力、創新的能力、跨界整合能力，既是一名小工程師，又是一名工匠，這樣的作業學生完成的時間雖然長，做出來的吉他雖然音質不好或不準，但留給孩子的是能力與素養。

三、有效豐富教師的教學手段，促進學生的個性發展與終身發展

科學問題本就源于自然，源于某一現象的問題，如“為什么杯子里的熱水會變涼？”工程學則源于需要解決的某個難題，例如“怎樣讓房子更保暖？”這兩個貌似不相同的問題，其本質卻都是熱學中能量的傳遞問題。當教學圍繞這個本質展開時，就有了一條隱形的線索，將科學和工程問題有效地結合在一起。可見，STEM的教學并不是簡單地將科學與工程組合起來，而是要把學生學習到的零碎的知識與機械過程轉變成一個探究世界相互聯系的不同側面的過程。小學科學實踐性作業設計與管理，在科學、技術、工程、數學之間形成一種相互支撐、相互補充、共同發展的關系。在交互中，在相互的碰撞中，才能實現深層次的學習、理解性學習，也才能真正培養兒童各個方面的技能和認識?？梢?，將STEM教育引入中小學科學作業的設計，更突顯小學科學的實踐性、活動性、綜合性的特質，有效促進學生科學素養的形成。這樣的教學方式，能有效地豐富教師的教學方式，教師在課堂建構或在課程建構時，每說的一句話，讓學生做的每一實驗，都要基于學生的素養提升，都要基于STEM項目化的學習，從兒童視角去實踐“做中學”“學中思”。

基于STEM理念，進行小學科學實踐性作業內容的設計、呈現與整合，將有效促進學生關鍵能力的養成，通過實踐性作業的布置，使學生參與以活動、項目、課程和問題為目標的研究學習，這既是課內知識的拓展，更是課內與課外的有機融合，為學生提供一種動手做的活動體驗，且整合各學科的知識，讓學生創造、設計、建構、發現，這樣的作業，學生在興趣中種下創新的種子。

【作者單位：如東縣雙甸小學? 江蘇】