核心素養視域下的STEM項目學習與教學實踐研究

李陽 郭偉 張芮

一、核心素養視域下的

STEM項目學習與教學研究背景

核心素養以培養全面發展的人為核心，包含人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創新六大素養。而STEM教育跨學科整合的學習方式與核心素養高度契合，為培養學生核心素養提供了可行的方法與路徑。STEM項目式學習是使核心素養落地生根的有效教學方式，通過創設復雜且真實的情境和項目，促進學生在原有認知和前概念的基礎上，運用高階思維解決現實問題，使知識結構、運用與創新一體化協同發展。

核心素養視域下的STEM學習注重課堂教學認知目標的構建、實施與評價。其中，認知目標又可分為STEM學科知識、STEM學科知識運用與元認知能力三個層次。對于STEM學科知識，可采用傳授與課堂體驗的方式幫助學生理解與記憶;對于STEM學科知識的運用，可采用體驗式和探究式學習的方式培養學生的STEM高階思維與科學精神，提升學生創新與實踐能力;對于元認知能力的提高，可通過課堂中的反思評價、迭代設計、歸納總結等方法推動，讓學生學會學習和批判性思考，形成責任擔當的意識。指向核心素養的STEM教學的認知目標評價應以促進學生核心素養的發展為目的，構建多元開放的評價標準，發揮教師和學生作為多元主體參與教學的作用。

核心素養視域下的STEM項目學習的教學設計要注重認知目標的的設定與達成。而情景創建、問題確定、自主設計、構建模型、測試與優化、展示與交流、評價與反思、拓展遷移是教學設計中的關鍵步驟。在此，將結合自主研發的STEM課程“吸管排簫”加以說明。

二、“吸管排簫”STEM課例

【涉及領域】 科學、技術、工程、人文、數學

【建議年級】四年級

【授課時間】120分鐘

【材料準備】粗奶茶吸管、硅膠帽、一次性竹筷、吸管排簫支架、調音器、記錄單

1.教學目標

科學目標：發現吸管排簫的音高與空氣柱長度的關系。

技術目標：能通過調整橡膠塞的位置改變吸管排簫的音調;能利用調音器對吸管排簫進行優化和改進。

工程目標：能根據限制因素制作吸管排簫;能通過迭代，不斷優化吸管排簫制作方法;制作方法具備可復制性。

人文目標：能通過繪制設計草圖體現設計方案;能清晰、準確地表達與溝通交流。

數學目標：能測量并記錄不同吸管對應音階的空氣柱的長度;能計算吸管排簫總成本。

2.教學重點

吸管排簫的音高與空氣柱的長短有關：相同直徑的吸管，空氣柱越長聲音越低;空氣柱越短，聲音越高。

3.教學難點

通過調整橡膠塞的位置改變吸管排簫的音調。

三、教學過程

“吸管排簫”的教學過程分為八個步驟（見表1），學生在任務驅動下，親歷動手實踐的過程，思維逐層遞進，通過迭代設計、制作、測試、優化等流程，完成吸管排簫的制作與調試任務。學生將用工作記錄單對完成任務的過程進行記錄（見圖1）。記錄內容包括所使用的材料、制作過程、設計草圖及設計尺寸，本例的記錄單還提供了一段大家熟悉的歌曲《小星星》的簡譜，以便學生對照演奏，對吸管排簫進行調試與改進。當學生完整地填寫了記錄單，一份吸管排簫制作指南也就初步形成了。

在作品展示階段，將根據圖2所示的評價量規，通過自評、互評、師評等多種方式，對每一位學生制作的吸管排簫在音調、外觀方面進行評價，也要對記錄單的完成情況以及每個小組的合作情況進行評價。

四、小結

核心素養是知識、能力與價值觀的深度整合，核心素養視域下的STEM項目學習與教學重視知識、能力和素養目標之間的關系。因此，教師要抓住各學科知識的本質，創建真實的教學情景，啟發學生學會深度思考，掌握運用所學知識的能力，培養學生STEM思維和動手實踐能力。教師應著眼于學生的全面發展，培養有利于學生終身學習與發展的關鍵品質與能力，與我國基礎教育改革的價值取向和課程改革的方向保持一致。

（責任編輯 ? 郭向和）