基于STEM學習理念的學生小課題研究

孫利鋒

在課堂教學活動中，教材中提出的學習方法并不是唯一的。在保證教學目標達成的前提下，教師會有意識地對學習方式進行改進，學生也可能會提出改進方法。

STEM教育體現著一種嶄新的課程思想和教學理念，實踐性強、活動空間大、研究時間長，可以與小學科學課程有機地融為一體。

小課題研究，是指以構建具有教育性、創造性、實踐性的學生主體活動為形式，激勵學生根據自己的愛好與條件，選擇不同的課題，通過觀察記錄、調查走訪、建立模型、搜集文獻等手段，獲取大量研究資料或事實材料，對課題展開研究，并撰寫研究報告。學生小課題研究的開展要以課堂教學為主要載體，關注課堂教學的質量和效益，使STEM學習更好地融入科學教學之中。

學生小課題來源

衍生自教材教學。這是小課題最直接且最普遍的來源。在課堂教學活動中，教材中提出的學習方法并不是唯一的。在保證教學目標達成的前提下，教師會有意識地對學習方式進行改進，學生也可能會提出改進方法。有時學生會提出高于教學目標的問題，甚至老師都難以回答。這時，教師可因勢利導地讓學生嘗試研究自己的疑惑。

例如，五年級科學課中有關于陽光下物體影子變化規律的內容。太陽每天東升西落，那么陽光下物體影子的方向是否就應該由西向東移？在觀測物體影子的課堂實驗中，學生發現，快到正午時影子并不是聚在物體的下面形成一個點，而是具有一定長度。對此，有學生提出疑問：在杭州地區陽光下物體的影子真是由西向東直線移動嗎？一年四季物體影子的變化規律完全一樣嗎？這些問題就可以發展為一個小課題。

來源于熱點問題。社會和自然界的熱點問題往往容易引起人們的關注，激起學生研究的熱情。這時，教師可以引導學生做相關的研究。

例如近年來政府倡導“低碳生活”。針對此類熱點問題，我們開展了相關的STEM活動，做了關于某小區碳排放和碳吸收的調查研究。根據碳排放的計算公式統計某小區的碳排放量，在調查小區內植被面積的基礎上，利用植物每天吸收二氧化碳的數量計算公式統計小區內植被吸收二氧化碳的量，比較碳排放量與碳吸收量，進而分析小區內植被對二氧化碳的承載狀況。

與科普活動結合。各地的科技教育管理部門每年都會組織豐富的科普活動和科技創新比賽，其中涉及許多技術創新和工程設計知識，滲透著各種科學原理。學生準備比賽的過程就是理解科學原理的過程。在此過程中，需要考慮科學原理中的各種影響因素和變量，在思考中加以改進。如果思考和改進以規范的形式進行，就可以形成小課題研究。

例如去年我們組織學生參加蕭山區中小學生科技節創新大賽的“探月軌道”制作比賽，成立了包括老師和5名學生在內的“探月軌道”項目組，把這個比賽以小課題的方式來做。針對規則，我們不斷深入思考乒乓球沿著吸管做成的軌道滾動速度可能受到哪些因素影響，進而改進工藝，反復試驗，最后獲得成功。

學生小課題研究方法

觀察記錄。觀察記錄是獲得感性材料的重要途徑，是小課題研究中最為簡單、運用最為廣泛的一種方法。運用觀察法時，首先要根據需要確定觀察目的，選擇好觀察對象;其次，要按一定的程序循序漸進地觀察對象，即由表及里、由大致輪廓到具體細節、由顯著特點到細微特點;最后，要邊觀察邊記錄，邊觀察邊思考。觀察是學生最喜歡、也最能體現學生實踐創新能力的活動。

例如在小課題《鳳仙花的成長與記錄》研究過程中，孩子們把所有的照片集中起來，就是一部鳳仙花的生長歷史。之后，學生們根據事實材料，分析有關數據，明確鳳仙花的生長過程，繪制鳳仙花的生長周期表和生長折線圖。

資料搜集。資料的來源很廣，書籍、生活、網絡……在小課題研究過程中，教師要引導學生有效利用身邊的資源，尋找自己想要的資料。更為重要的是，要讓學生學會歸納總結所收集到的資料，繼而獲得自己想要的內容。

例如在對陽光下物體影子的變化規律開展深入研究時，學生需要了解日晷和圭表的使用原理。他們搜集和閱讀古人發明日晷和圭表的不同思路，對比得知“日晷是根據影子方向的變化計時，而圭表則是根據影子的長短計時”。將搜集到的資料對比閱讀，獲取有效信息，從而為下一步更好地研究小課題做好準備。

建模實驗。學生會有很多奇思妙想，當有些想法無法表達清楚或者在現實中無法實現的時候，就可以發揮想象力和創造力，設計一些模型和實驗，借此表達自己的觀點和想法，讓自己的靈感得到更好的詮釋。

例如在對“鋼索橋跨度大而且承重強”的研究中，學生們首先分析了收集到的圖片和文字資料，制作了鋼索橋模型。然后用測力計對鋼纜所承受的拉力進行測量，從而獲取了相關的實驗數據，經科學分析后就形成了小課題研究中的重要論據。

學生小課題實施策略

制定靈活的實施方案。一是設定彈性目標，多種方式參與。依據學生的認知發展水平設定目標，可以是提升學生的學習興趣、研究欲望，也可以是提高學生的動手動腦能力，還可以是使學生熟悉STEM研究方法，形成主動研究的意識。二是內容因人而異，計劃隨機而行。一般在三至六年級中開展學生小課題研究，低年級以簡單易行的STEM活動為主，高年級以拓展性的STEM小課題為主。三是開展形式不限，成果多樣呈現。小課題開展的時間和地點不固定，在學校和家庭都可以進行;既可以以個人的形式開展，也可以以團隊的形式進行。小課題的成果可以是一個過程、一份簡單的數據記錄或者小制作作品，也可以是調查報告、小論文。

合力執行小課題研究。一是師生研討開題，成立課題小組。當小課題生成后，師生需詳細討論小課題研究所需的器材、研究方式、結果的呈現方式等，有計劃地開展研究。對于立意較高、具有一定難度的小課題，則需要師生共同討論交流課題的內容和目標。為了使師生討論交流的結果具體化，對學生后續操作更具指導作用，在討論交流的過程中應留下記錄，即課題操作的草稿或示意圖。二是家校建立聯系，尋求外力支持。家長的支持意愿和支持力度是小課題能夠獲得成功的關鍵，可以有效解決小課題所需的器材問題，還能在知識層面支持學生。三是家校適度參與，跟蹤研究進程。當學生在研究過程中遇到困難和瓶頸時，老師和家長可以適度參與，從示范的角度解決技術性的難題，從方法論的角度引導啟發學生思考解決問題的方法。對于在家庭進行的小課題，教師要不定期詢問進展情況，督促和幫助學生形成比較完整的研究過程。

多維評價課題成果。一是關注學生情感態度的發展。當一個小課題結束后，應把觀察學生在做了小課題之后對學習的興趣發展放在首位，評價學生在做小課題過程中表現出的積極性、韌性和克服困難的信心。二是關注學生動手能力的發展。動手能力是否得到提高可以通過課題成果體現，關注學生調查的深入程度、制作的工藝水平以及小論文的撰寫能力。三是關注學生認知水平的發展。應觀察學生在進行小課題研究時是否會提出新的問題，是否會去了解相關知識而擴大知識范圍，以及學生獲得新知的方式。

（作者單位：浙江省杭州市蕭山區浦陽鎮中心小學）

責任編輯：劉潔