STEM理念下小學科學的項目式學習設計

摘?要：STEM教育理念強調跨學科重組學科知識，促進學生創新精神、科學素養和批判性思維的發展，小學科學新課標的基本思想與STEM理念相通，在實施意見中明確提出鼓勵科學教師在STEM理念下開展項目式學習。本文圍繞小學科學STEM項目式學習的設計、項目的實施、項目實施的教學策略展開論述，為教師提高教學理論以及實踐方面的指導。

關鍵詞：STEM教育;項目式學習;小學科學課程改革

隨著STEM理念在我國的盛行和研究的深入，科學課程的改革已經全面展開，在2017年出臺的《小學科學課程標準》中，第一次明確提道把STEM教育理念融入科學課堂的教學過程中，小學科學作為一門注重實踐的綜合性基礎課程，如何把科學、工程、技術、數學有機整合，實現多個學科領域的融合教學;如何在新課標的指導思想下落實STEM理念、設計課堂活動環節、發展學生的發散創造性思維是當前課程改革科學教師亟待解決的重要問題。

一、 STEM項目式學習的概述

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科組合的簡稱。STEM在知識處理上主張交叉學科與多領域的整合重構，發展學生的STEM素養，其打破了傳統分科知識的界限，核心精神是整合滲透科學、技術、工程和數學領域的綜合知識，強調科學知識的學習與實踐應用相結合，在“做中學，學中做”。

項目式學習，是以布魯納的發現學習理論、建構主義和實用主義理論等為理論基礎，學生為主體參與項目活動解決問題的學習模式。其強調學習者主動探索發現的學習過程，在真實生活情境中通過小組團隊合作來解決問題，完成項目的作品和任務。

STEM項目式學習，以項目式學習的基本要素為框架，通過模糊的任務目標和明確的結果，實現跨學科整合STEM教育內容，其結合了STEM教育和項目式學習的優勢，提倡以學習者為中心，綜合多學科知識領域，解決實際生活問題。STEM項目式學習能付諸課堂教學中，具有開展的可行性和可操作性，學生在真實問題驅動下自主探究，合作學習，創造性地解決挑戰性的問題，從而深化自主學習的內在動機，重構學習者的知識能力體系。

二、 STEM項目式學習的設計

與傳統單一學科課程相比，STEM項目式學習的教育目標不僅是獲取知識和能力，更注重學習者的科學素養、技術素養、創新精神、實踐能力的發展，最終培養出21世紀真正緊缺的創新型科技發明人才。筆者以培養學習者的STEM素養為目標，根據美國MamlokNaaman教授的STEM教育過程為理論指導，從項目準備、項目實施、項目改進、項目反思四個步驟進行教學模式設計，同時強調學校和教師在項目設計的過程中，要嚴格遵守學習者學習環境和科學知識學習的設計原則。（見下圖）

三、 小學科學STEM項目式學習的實施

羅伯特·M·卡普羅拉在基于項目的STEM學習中指出，要采用工程學思想進行項目設計，為學生提供以現實生活問題為背景的環境，讓學生像工程師一樣設計方案解決問題，實施STEM項目學習可以發展學習者的科學素養，優化學生的學習效果。小學科學是以探究活動為基礎的綜合性實踐課程，在小學科學的新課標中，提倡教師按提出問題、做出假設、制訂計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價八個步驟開展探究學習。基于STEM項目式學習的設計理念和新課標中提出的科學探究的八步驟，小學科學STEM項目式學習的實施可圍繞“確定目標，設計項目”“制訂計劃，開展項目”“小組合作，制作作品”“交流評價，成果展示”四個部分展開。

在項目式學習開始前，教師應分析學生的科學知識水平和能力確定項目活動的目標和內容，結合社會生活的真實情景設計項目問題，讓教學活動的開展具有可行性，教師對課堂掌控具有可操作性;項目開展的核心是學生的自主合作性探究，因此，教師作為項目式學習的協助者，應引導學生將項目問題細化，對提出的假設進行探究合作性學習，綜合考慮制訂最佳的方案，解決項目問題，最終幫助學生完成作品。要強調的是，實施項目式學習的四個步驟不是線性開展的，而是要根據學習者的實際活動情況迭代調整，學習者根據評價反饋，不斷測試、優化項目方案，最終完成項目任務。

本文選擇蘇教版小學科學五年級下冊的“造房子”為例。在項目設計前，教師應該分析項目設計的制約因素，確定項目目標，“造房子”這一部分內容在科學知識中屬于工程與技術領域，要求學生明白工程和技術是以科學知識為理論基礎，意識到科技的發展與人類生活息息相關.本節課教師可以組織學生分組進行合作式學習。教師可以基于如何設計一個穩定的房屋模型為項目問題，利用簡單常見的生活材料（小木棒、吸管、報紙、白乳膠等）組織學生設計、搭建房屋模型來開展項目學習;考慮到項目開展耗時較長和科學課時安排的有限性，教師可以指導學生在課前收集古今中外自己感興趣的建筑物的資料，在課上教師指導學生以小組為單位匯報、分享收集到的資料，進而在有限的教學時間內高效開展項目式學習;在項目開展過程中，教師要鼓勵學生發散思維，集思廣益，綜合考慮小組各個成員的設計思路，培養學生嚴謹認真的科學態度;在分組合作過程中，培養學生的團隊精神和合作能力，在學習過程中強化自我價值觀.

四、 小學科學STEM項目式學習的教學策略

（一）開展學生為主體的探究活動

STEM項目式學習強調學生自主發現、探究解決問題[3]，新的課程標準也提倡學生主動參與，體驗科學探究活動，因此，項目式學習的主題設計要針對學生的個性特征和認知水平，為學生創設自主、合作、開放的學習氛圍，提高學生學習的積極性。問題是項目式學習過程中的關鍵，小學階段的學生最大的特點就是對周圍事物充滿強烈的好奇心，他們常會提出各種疑問：“彩虹是怎么產生的？”“空氣中有什么？”“小車為什么會運動？”“樹上的蘋果為什么會掉落到地上？”這些問題都源自他們平時對生活的觀察與思考，在好奇心的驅使下，促生了學生的解決問題的欲望，這是發展學生創造性思維和使學生獲取新知識的學習動力。學生是學習過程中的主體，項目主題應在教師的引導下由學生思考和討論后自己提出，而教師作為指引者，在組織教學時要關注每個學生提出的不同觀點和看法，鼓勵學生多個角度發散思考，拓寬思維，讓學生通過觀察、交流、討論、實踐、協作等方式來完成項目任務，培養他們的團隊協作意識和創新精神。

（二）體驗真實情境下的問題解決

STEM項目式學習強調研究項目是社會真實問題，所以在教學實踐中，教師應注意創設與學生現實生活密切相關的問題情景，為學生提供項目背景和資料，調動學生參與項目活動的熱情和積極性，組織學生分小組展開調查、研究并設計解決方案，完成任務解決具有實際應用價值的問題;項目的開展方式可以多樣化，設計體驗性的項目活動相較于直接講授的教學更有效，在參與學習的活動過程中，學生可以獲得豐富的STEM體驗;項目學習的結果可以直接作用于學生的生活，發揮其在實際生活中的應用價值，使學習者真切地體會到科學學習與日常生活的緊密聯系，進而發展學生的實踐意識，培養學生的創造能力和科學精神。例如在蘇教版科學“建橋梁”的課題學習中，教師可以向學生介紹橋梁的發展歷史，展示國內外各種不同形狀構造的橋梁圖片，提供橋梁設計的背景資料，以此激發學生的好奇心進入項目學習，在活動過程中，引導學生聯系在生活中看到的橋梁思考如何設計橋梁的形狀使其承受力較大，實現課堂學習與真實生活的銜接，讓學生意識到科學學習不僅源自現實生活，而且也應用于生活，讓他們體驗科學學習的樂趣。

五、 結語

STEM項目式學習是跨學科整合，培養創造型人才的關鍵，這種新型的學習模式為科學教師提供了有效的教學實施模式，為學生提供了可以解決真實問題的學習活動，通過重構課程內容設計項目式學習活動，能夠引導學生獨立思考，自主探究實踐，這不僅實現了科學課程在多個領域的滲透整合，而且推動了小學科學課程的改革。但同時，這也對科學教師提出了更高層次專業知識和教學能力的要求，教師要靈活處理科學學科和STEM領域的內容，創建開放的學習環境，明確設計原則，發掘利用社會、學校、社區、家長、網絡等多方面的教學資源，指導學生分工協作完成項目學習;在科學課堂的評價方式上，科學教師要避免只采用傳統的紙筆考試評價，要注重評價方式的動態化、多樣化，肯定學生在學習活動中表現的“閃光點”;在評價內容上，科學教師應注意從多個方面綜合評價，不僅關注學生科學知識與能力的掌握情況，還要關注學生在小組分工合作過程中的組織協作能力、項目設計過程中的創新能力、制作項目作品過程中的操作動手能力等，在動態的學習過程中完善學習者的人格，發展學生的綜合能力，提升科學精神和合作意識。

參考文獻：

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-22.

[2]羅伯特·卡普拉羅.基于項目的STEM學習（2版）[M].上海：上海科技教育出版社，2016：7.

[3]中華人民共和國教育部.小學科學課程標準（2017年版）[S].北京師范大學出版社，2017.

作者簡介：林海金，福建省漳州市，漳州市名流學校。