真實·創(chuàng)新·感悟

張明臣

2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，明確指出：STEM是一種以項目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科有機地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而，在許多項目學(xué)習(xí)或STEM背景的課堂教學(xué)中，出現(xiàn)了許多問題，表現(xiàn)為：過分重視作品和成果，忽視創(chuàng)造力的培養(yǎng);學(xué)生設(shè)計制作的產(chǎn)品無法真實地解決問題;學(xué)生的實踐體驗、感受較多但感悟較少等。這些問題導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)比較淺顯和表面化，缺少對科學(xué)概念、探究過程、科學(xué)本質(zhì)的深度理解。

2019年7月8日至18日，浙江與美國印第安納州再次舉辦了暑期“STEM教學(xué)平移項目”。該項目設(shè)計包含的學(xué)科有科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)，選擇了5個班的學(xué)生，采用走班制教學(xué)，每天每門學(xué)科1節(jié)課，共10天。項目主題是“利用空間設(shè)計一個高性價比且符合大眾需求的多功能產(chǎn)品”。筆者作為中方助教，參與了此次活動。通過對課程設(shè)計的部分翻譯整理，以及與美方教師的教學(xué)交流和教學(xué)觀察、實踐，筆者對如何開展基于STEM理念的項目學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進行“真實、創(chuàng)新、感悟”的科學(xué)實踐有了更深的體會。

從解決“真問題”到問題“真解決”

基于STEM理念的項目學(xué)習(xí)，強調(diào)從解決真實的問題入手，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活相聯(lián)系，利用多學(xué)科知識，通過團隊協(xié)作的方式創(chuàng)造性地解決問題。筆者在實踐過程中觀察了多個實驗案例，發(fā)現(xiàn)真實的問題有了，但學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中并沒有真正地解決問題。學(xué)生提出的方案或制作的產(chǎn)品，有的天馬行空、不切實際，有的徒具其形。在這次平移課程中，美方教師不僅從解決真問題出發(fā)，還特別關(guān)注學(xué)生的方案和產(chǎn)品的效能，使其具備相應(yīng)的功能與價值，可以真正地解決問題。

1.明確標準，重點分析

此次項目學(xué)習(xí)的主題是“利用空間設(shè)計一個高性價比且符合大眾需求的多功能產(chǎn)品”。學(xué)生往往重點關(guān)注“多功能產(chǎn)品”，即具備哪些功能，如何實現(xiàn)這些功能，而對于“高性價比”和“符合大眾需求”兩個條件缺乏關(guān)注與思考。教師重點強調(diào)了兩個條件，并解釋什么是“高性價比”和“符合大眾需求”，讓學(xué)生明確這兩個標準的重要性。這樣的教學(xué)，促使學(xué)生在調(diào)查研究、產(chǎn)品設(shè)計、選材制作、產(chǎn)品介紹等各個環(huán)節(jié)，都能考慮到這兩個限制條件，以保證制作的產(chǎn)品可以真的解決實際問題。

2.迭代設(shè)計，指向真實

在設(shè)計方案交流環(huán)節(jié)，每個小組輪流向全班同學(xué)展示方案，并接受師生的提問和質(zhì)疑。在交流前，教師強調(diào)要從真實的問題入手，介紹本組的設(shè)計方案，其他同學(xué)要針對設(shè)計方案是否可以很好地解決問題，提出質(zhì)疑或給出建議。在學(xué)生提問與解釋中，教師主要關(guān)注作品設(shè)計的每一個方面是否都有考慮，是否進行有針對性的設(shè)計。有的小組考慮不全，或者設(shè)計不足，教師就通過不斷追問引發(fā)學(xué)生思考，鼓勵他們進行改進，使設(shè)計方案更加完善，以更有效地解決問題。對于較好的設(shè)計，教師也會追問，引導(dǎo)學(xué)生思考如何進一步優(yōu)化。

3.效能評估，市場調(diào)研

在制作、測試過程中，教師深入每個小組巡視，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)進程，幫助有困難的小組。學(xué)生有些作品設(shè)計缺少實用性，例如，造價太貴、浪費空間或者操作復(fù)雜等，教師不會直接指出問題，或者告訴問題的答案，而是引導(dǎo)學(xué)生進行市場調(diào)研，了解消費者的看法和意見，如：

師：進行得怎么樣了？

生：快完成了。

師：你們設(shè)計的沙發(fā)與常見的沙發(fā)相比，有什么優(yōu)勢，別人會買你們的產(chǎn)品嗎？

生：會啊，我們這個是多功能的，節(jié)約空間，而且價格只貴了一點點。

師：你可以去做一個市場調(diào)研，問問那邊的老師或同學(xué)。如果他們是消費者，會購買這款沙發(fā)嗎？了解消費者的意見，可以幫助你們更好地完善產(chǎn)品。

市場調(diào)研是營銷管理的重要手段。學(xué)生進行市場調(diào)研，傾聽消費者的聲音，了解產(chǎn)品的效能是否符合實際需要，既學(xué)習(xí)了一種方法，又保證了產(chǎn)品的實用性。

從“頭腦風(fēng)暴”到“全程創(chuàng)新”

創(chuàng)造力的培養(yǎng)是科學(xué)教育的核心目標之一。基于STEM理念的項目學(xué)習(xí)，其流程大體為：提出問題—設(shè)計方案—制作測試—展示評價—拓展應(yīng)用。“設(shè)計方案”環(huán)節(jié)，教師會讓學(xué)生進行“頭腦風(fēng)暴”，根據(jù)情境和材料等進行創(chuàng)新思考，促進學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。在平移課堂中可以清晰地看到，美方教師特別重視學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，不只是在項目前期進行“頭腦風(fēng)暴”，而從開始到結(jié)束的多個環(huán)節(jié)都關(guān)注這一點。

1.重調(diào)研，完善創(chuàng)新方案

在確定“多功能家具的設(shè)計”這一主題之后，教師組織學(xué)生利用平板電腦、網(wǎng)絡(luò)調(diào)查目前社會中已有的多功能家具，看看它們解決了什么樣的問題，并著重強調(diào)“深入全面的調(diào)查，有利于創(chuàng)造性解決方案的構(gòu)想”。教師給了學(xué)生充足的時間進行調(diào)查研究，學(xué)生基于調(diào)查研究設(shè)計出小組的初步設(shè)計方案。在調(diào)查研究的過程中，學(xué)生邊搜集資料邊小組討論，教師則在各個小組中巡視，傾聽學(xué)生的想法，通過追問引發(fā)學(xué)生思考，同時提示學(xué)生基于調(diào)查設(shè)計的產(chǎn)品，不能和已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品相吻合，不能完全模仿已有的成品。

2.明標準，激發(fā)創(chuàng)新思維

學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)之后，教師強調(diào)制作的作品需要有創(chuàng)新，不能照搬或者照抄現(xiàn)實生活中已有的物品。如果仿真度較高，在評價中，分數(shù)會降低。教師通過參與小組的討論，了解學(xué)生的設(shè)計與想法，對已有的設(shè)計進行甄別，并引導(dǎo)他們進行創(chuàng)新思考。在初步方案完成后，教師會進行批閱，對于缺少創(chuàng)意或者照搬的作品要求重新設(shè)計，對于缺少創(chuàng)意或者無法實現(xiàn)的地方給予批示，希望學(xué)生能改進。教師會一直督促學(xué)生完成設(shè)計，直到設(shè)計具有一定的創(chuàng)新，符合相應(yīng)的標準才可以繼續(xù)學(xué)習(xí)。

3.善追問，引導(dǎo)創(chuàng)新實踐

在進行制作、測試、迭代以及作品展示等各個環(huán)節(jié)中，教師會持續(xù)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進展情況和創(chuàng)新想法，鼓勵引導(dǎo)他們將想法實現(xiàn)。如果學(xué)生出現(xiàn)困難，教師就利用追問的方式，引導(dǎo)學(xué)生進行再思考，尋求解決問題的辦法。

例如，學(xué)生制作了一個多功能沙發(fā)，但是無法實現(xiàn)自由翻轉(zhuǎn)功能，于是想到了用折頁來代替，教師是這樣引導(dǎo)的：

師：這個折頁要解決什么問題？

生：用這個可以讓沙發(fā)靠背轉(zhuǎn)動。

師：這個是現(xiàn)成的材料，不允許使用的。為什么不自己考慮制作一個？

生：我們做不出來，所以就直接從家里拿了一個折頁。

師：科學(xué)課上學(xué)習(xí)了幾種機械原理，你覺得哪種可以實現(xiàn)這個功能？

生：輪軸可以，但是那個軸我們做不好，紙卷總是變形。

師：用其他材料代替可以嗎？（學(xué)生不語）只要思考，就有辦法。

生：可以用硬吸管加工一下，似乎可以。

師：好主意，去試試。

教師通過連續(xù)追問，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)他們思考，尋求解決問題的辦法，并進行創(chuàng)新實踐。這里，追問不僅是一種教學(xué)策略，更是一種智慧、一門藝術(shù)。

從“感受”到“感悟”

基于STEM理念的項目學(xué)習(xí)，強調(diào)學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)與探索，注重引導(dǎo)學(xué)生獲得感悟。但在教學(xué)中，許多教師過于考慮教學(xué)內(nèi)容的完整性和教學(xué)進度，對學(xué)生的科學(xué)實踐指導(dǎo)過多，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中以體驗和感受為主，缺少探索和感悟的機會和空間，美方教師的表現(xiàn)則有很大不同。

1.課堂真實， 引發(fā)真研究

在本次活動中，教師以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，沒有任何教學(xué)表演的痕跡。教學(xué)時，有時“一言堂”——大半節(jié)課在講故事或者要求;有時“一句話”——發(fā)布一個學(xué)習(xí)任務(wù)，然后都是小組的學(xué)習(xí)活動。教學(xué)的進度和教學(xué)環(huán)節(jié)也時常因不同班級學(xué)習(xí)情況的不同而進行調(diào)整。每天課后，任課教師會聚在一起開展臨時討論會，交流教學(xué)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)進度、內(nèi)容或者形式等，使教學(xué)更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

課堂上，教師和學(xué)生的對話平等和藹，無論是課內(nèi)還是課外，都與成人的交流基本一致。個別學(xué)生出現(xiàn)紀律問題，教師不會在全班進行批評教育，而是單獨約談，或者通過助教與家長聯(lián)系，試圖從根源上分析并尋找解決問題的辦法。

聽課老師問任課教師，是否在自己的課堂上也是這樣上？是否因為有聽課老師而進行特別的教學(xué)準備？任課教師回答：基本都一樣，因為只有真實的課堂，才能觸發(fā)聽課老師的思考，才有研究的價值和意義。

2.接納融合，形成凝聚力

學(xué)生的學(xué)習(xí)有大量的討論與交流，教師鼓勵學(xué)生大膽表達自己的想法，與同學(xué)進行充分交流，形成共識。教學(xué)中，時常會出現(xiàn)學(xué)生為了表明自己的觀點正確而去找對方觀點的漏洞和不足，由討論變成了爭論或爭執(zhí)的現(xiàn)象。任課教師不當(dāng)裁判，不判斷誰的想法對與錯或者好與壞，只是強調(diào)每一種想法都是好的，要接納不同的想法并進行融合，形成團隊的凝聚力。

例如，一個5人小組在討論作品設(shè)計時，出現(xiàn)了三種不同想法，誰都無法說服誰，于是，三人誰也不理誰，另外兩人也很無奈地隨意擺弄著材料。教師見狀走過來：

師：你們出現(xiàn)了什么問題？

生：大家意見不一樣，誰都說服不了誰，就生氣不做了。

師：說說具體的想法是什么？

生：我的想法是……

生：老師，他的想法不對，如果這樣的話……

生：我覺得××（第一名同學(xué)）的想法更好一些。

師：（等學(xué)生分別說完之后）你們的想法都有一定的道理，沒有對與錯或好與壞之分，但都可以優(yōu)化。現(xiàn)在你們需要想一想，能否把這些想法融合，變成一個更好的設(shè)計。而且，你們必須形成統(tǒng)一的想法之后，才能進行接下來的活動。在達成共識之前，不能觸碰材料。

說完之后，教師離開了，這個組的學(xué)生繼續(xù)沉寂了10分鐘后，開始一起商量，直到形成共識，然后繼續(xù)學(xué)習(xí)活動。

聽課老師問任課教師，這件事差不多“浪費”了半節(jié)課時間，為什么不幫助他們分析一下他們的想法，從而更高效地進行教學(xué)呢？任課教師認為，每一個人的生活經(jīng)歷、家庭背景、認識基礎(chǔ)等不同，看待問題的角度自然有所不同，產(chǎn)生的觀點存在差異很正常，想法沒有好壞之分，每種想法都可以優(yōu)化。團隊溝通合作的前提是關(guān)注到每一位成員，忽略、拒絕任何人的想法，都會導(dǎo)致團隊合作出現(xiàn)問題。因此，成員需要接納、融合多種想法，形成更優(yōu)化的團隊方案。這種接納、融合想法的能力，需要在實踐中鍛煉。所以，這些時間的“浪費”是必要的、有價值的。

3.接軌生活，實踐中感悟

科學(xué)課教學(xué)要與社會生活相聯(lián)系，讓學(xué)生在接近社會生活的情境下學(xué)習(xí)。例如，一個學(xué)習(xí)小組因分工問題，產(chǎn)生了爭執(zhí)，雙方各不相讓，先是“罷工”，然后各做各的，隨意地玩實驗材料，誰也不理誰。教師此時介入進來：

師：出現(xiàn)了什么情況？

生：他們兩個都要拍照，就吵起來了。

師：沒有任務(wù)分工嗎？

生：有的，可是他們不聽安排。

師：那今天的組長應(yīng)當(dāng)負起責(zé)任。

生：可是他們不聽我的。

師：你們是一個團隊，要形成合力。在沒有解決分工之前，把材料放在盒中，誰也不能動，我相信你們能解決好。

教師說完就離開了，過了大約12分鐘，小組開始重新商量，直到分工完畢，繼續(xù)學(xué)習(xí)活動。

聽課老師十分疑惑：“浪費”了十幾分鐘時間，這個小組這節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)無法完成，為什么教師不給予幫助以提高課堂教學(xué)效率？任課教師解釋：在現(xiàn)實生活中也會遇到這樣的問題，團隊的溝通很重要，這種能力的培養(yǎng)需要在實踐中練習(xí)、感悟，這個時候就是一個教育契機;學(xué)生因溝通問題完不成任務(wù)，是未掌握這種能力的代價，他們要學(xué)會承受，這是現(xiàn)實生活的規(guī)則，也應(yīng)該是學(xué)習(xí)活動的規(guī)則。

他山之石，可以攻玉。STEM和項目教學(xué)在各個國家有不同的解讀和實踐樣態(tài)，我們在借鑒學(xué)習(xí)時要把握其核心與本質(zhì)，結(jié)合具體實際情況，創(chuàng)造性地開展STEM和項目教學(xué)，更好地促進學(xué)生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。