基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式構建研究

朱 佳

廣州市越秀區農林下路小學 廣東 廣州 510060

引言

2015年,教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見(征求意見稿)》第一次提出探索STEAM教育、創客教育等新教育模式。我國非常重視跨學科教學和STEAM教育,隨著STEAM教育的教育政策、理論研究、教學實踐等各方面逐步取得進展,STEAM教育在我國基礎教育階段逐漸推廣開來。STEAM教育在我國經歷了從無到有、遍地開花的發展過程。

一、STEAM理念下的小學科學

STEAM是科學(Science)、技術(Technology)、工程(Engineering)、藝術(Arts)、數學(Mathematics)的縮寫,是五門學科的融合。STEAM是在STEM的基礎上加上Arts的元素,是STEM的延伸,以解決生活實際問題的形式將科學、科技與藝術融合,將實用性與創造力結合起來。學生利用科學、技術、工程、藝術和數學的知識和技能進行思考、探究、創作,從而解決實際問題。[1]2017版《義務教育小學科學課程標準》將小學科學課程定位為基礎性、實踐性和綜合性課程,從一年級起開設科學課。小學科學課程著力于提高學生學習科學的興趣,引導學生善于觀察和發現周圍世界,讓學生主動學科學,參與科學探究,提高科學探究能力,培養學生科學思維,讓所有學生都能受到良好的科學教育。新課程標準還明確提出了學科關聯的實施建議,將科學與數學、語文、綜合實踐等學科進行關聯互動,倡導跨學科的學習方式,鼓勵教師在教學實踐中應用STEM。此版科學課程標準的最大變動是在課程內容上增加了技術與工程領域的內容,還在課程目標中新增了科學、技術、社會與環境目標,在科學教學中強調了“做中學”的重要性,在基礎教育階段就引導學生認識到科學技術與社會、環境等的關系,將理論和生產生活實踐結合,這為STEAM教育在小學科學教學中的應用和推廣創造了條件。學生在STEAM學習中,全面分析要解決的問題,綜合利用各學科知識解決問題。因此,STEAM教育能夠促進學生深度學習,實現各學科全面發展,提高學生綜合能力。

二、小學科學項目式學習

傳統教學多采用分科教學的方式,然而學生在生活中遇到的問題通常卻是綜合性的問題。要解決這些問題,不僅需要利用教材上的知識,還需要其它課內外的知識和技能。項目式學習的驅動性問題皆源于生活,解決的是學生比較關注的、開放性的真實問題,具有研究意義和研究價值。這些沒有剝離真實情境的問題,帶給學生問題情境的真實感和迫切解決問題的使命感,能讓學生持續保持對項目的興趣。學生以小組合作的形式,在解決問題的過程中,根據驅動性問題搭建任務框架,制訂解決問題的任務計劃方案,明確解決問題的步驟和所要用到的學科知識技能,在學習相關的知識技能的過程中,逐步完成任務計劃,最終解決問題,展示作品并進行評價。與傳統的學習方式不同的是,項目式學習注重學習過程,過程性評價和形成性評價同樣重要。

三、科學項目式學習中STEAM教育模式的構建

STEAM教育已在我國推廣數年,各地各校開展STEAM教育的形式多種多樣,不少STEAM課程與國家課程標準關聯不大,屬于課外拓展的范疇,雖然也能達到提高學生綜合能力的教學目標,但是占用了課堂教學時間,或者只能以社團課等形式面向少數學生開展,難以實現學生整體思維能力和創新能力等的提升。不少STEAM教育流于形式,照搬照抄國外或他人的理論和教學內容,缺乏教師個人對STEAM的理解和思考,使開展的STEAM教育活動不符合教育教學實際,難以將STEAM教育的理念和精髓深入落實到教學實踐中,導致STEAM教育“水土不服”。

在義務教育課程標準的前提下,參考教材中的教學內容,開展基于科學項目式學習的STEAM教育,讓全體學生都能接受到STEAM教育。使教材中系統化的知識生活化,由傳統的學以致用轉變為用以致學,由師生之間的交流拓展為師生、師師、生生間的交流,由單一學科解決簡單問題轉變為運用跨學科知識解決綜合問題,發散學生思維,培養學生的創新意識,提高解決問題的能力。本文將從課前準備、項目設計、項目實施和總結反思四個方面來構建基于科學項目式學習的STEAM教育模式。

圖1 基于項目式學習的STEAM教育模式流程圖

1、課前準備

(1)課程標準。小學科學課程標準是開展基于科學項目式學習的STEAM教育的基石,確定了STEAM教育的大方向,也為構建STEAM教育模式提供了科學概念等理論依據。在開展教學活動前,要先研讀小學科學課程標準,圍繞科學的核心概念和大概念,對本學段的相關學科領域的教學目標,開展基于思維的科學教學。[2]開展STEAM項目學習有助于更有效地落實科學課程標準,提高學生的科學素養。

圖2 準備階段教學模式設計

(2)教材內容。教材作為構建STEAM教育模式的重要參考,可以給教師提供一些項目式學習的思路,教師可根據本地、本校的實際情況,結合學生的思維和心理發展特點,對教材進行靈活處理,在尊重課程標準的基礎上對教材進行適度增刪,制定適合本校學生的STEAM項目學習內容。學生完成了項目任務即完成了教材內容的學習,不占用更多學習時間,減輕教師和學生的負擔。

(3)學情。在開展科學STEAM項目學習前,教師要通過日常教學、課下交流等方式了解任教學生的學習能力、學習態度、學習習慣等信息,還要了解學生的知識和生活背景,必要時可采用診斷性評價等方式測試學生的科學前概念,為設計教學活動和學生分組做準備。

(4)校情。學校經過長年的積淀,都有自己獨特的校園文化氛圍,結合本校特色、師資情況、教學設備、學生學習能力等開展最適合本校學生的STEAM項目,讓STEAM項目學習真正促進本校師生的成長和發展。

(5)教學條件。教師可根據教學需要使用交互式一體機、PC、Pad等硬件設備,推薦學生使用適宜的軟件,為學生提供紙質書、電子書、視頻、鏈接等資料,利用網絡學習社區、虛擬實驗等信息技術平臺促進學生學習交流。STEAM教育的跨學科性質決定了其需要更多學科資源,為學生的學習提供便利。由于STEAM學科融合的特殊性,學校可以根據教學需要調整課程表,為STEAM教學的開展提供便利。此外,當地的風土人情、學校周圍的人文環境等也都是重要的教學條件。

2、項目設計

基于小學科學項目式學習的STEAM教育,是在小學科學的學科基礎上,開展跨學科的項目式學習。STEAM項目學習整合多學科的學術領域、學習方法和學習技能,幫助學生更好地理解自己身邊的世界。[3]教師通過觀察學生周圍的環境,了解學生比較感興趣的問題,結合科學課程標準和科學教材,提出驅動性問題,確定項目內容和所涉及的學科。

圖3 項目設計階段教學模式

科學教師聯合項目相關的其他學科教師組成學習共同體,集中備課討論STEAM項目學習。各學科教師發揮學科專業優勢,為項目設計提出自己的想法,將自己學科的知識、技能、思維等融入STEAM項目學習,實現項目涉及的學科和諧發展。也可采用同年級任教各學科的教師組成備課小組,根據各學科在本學期的學習內容,結合生活實際問題,共同研討提出驅動性問題和項目內容,分工合作,完成項目任務,此法可以讓學科教師發散思維,拓寬研究范圍,為STEAM項目學習提供更多的可能性。STEAM項目學習的內容要注重多學科融合和學生綜合素養的提升。教師要根據驅動性問題確定項目各環節的內容和所涉及的學科,將驅動性問題分解為若干子問題,讓學生能在教師引導下通過解決一個個子問題,最終解決驅動性問題,完成項目任務。

3、項目實施

(1)教師活動。在開展STEAM項目學習時,教師作為項目的組織者和引導者,要密切關注項目進展和學生的學習活動。在學生遇到困難時答疑解惑；在項目開展遇到問題時,及時做出調整；建立網絡學習社區方便學生學習交流,實現學生思維的可見性。基于小學科學的STEAM項目學習可以采用多學科教師分擔教學任務的方式進行授課,各學科教師分別承擔各自的教學任務,也可采用科學教師將科學教學內容延伸至其它學科,由科學教師教授所有內容的方式。

圖4 項目實施階段教學模式

(2)學生活動

1)組成團隊。每個學生都有自己擅長的領域,教師在分組時要側重小組成員的能力搭配,也要關注到學生對研究任務的興趣和想法。由于項目式學習涉及的任務較多且較有難度,團隊合作可以讓學生發揮各自的優勢,取長補短,取得1+1＞2的效果。

2)合作探究。在教師的引導下,學生小組溝通交流,根據STEAM項目學習的驅動性問題進行頭腦風暴,初步構想解決問題的方法和步驟,搭建任務框架,制定項目計劃,合作探究,逐步完成項目任務。項目式學習本身就是通過模糊的過程走向清晰的結果,因此,學生在教師搭建的腳手架的幫助下,通過不同的探究過程,最終形成不同的解決問題的方案。

3)分享評價。學生根據教師的要求,在課堂上或網絡學習社區展示項目作品,并根據教師提供的作品評價標準,對自己和其他小組的作品進行客觀公正地評價。學生在欣賞其他小組的作品時,也借鑒到他人作品的優點,從而認識到自己作品的進步空間,并改進完善。

4、總結反思

項目結束后,學生交流反思本次項目中的體驗和收獲,以自評、組評和師評的方式對本次STEAM項目學習中自己的表現和小組的合作情況進行總結反思,填寫活動評價表。教師也要總結反思,發現自己在教學上的問題,積累經驗,對項目進行修改完善,以便實現項目的可持續使用。

圖5 總結反思階段教學模式

四、基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式的啟示

1、在STEAM教育中加強思政教育。2016年,習近平總書記就提出：“基礎教育是立德樹人的事業。”2019年的教師節講話中,習總書記再次提出了希望廣大教師不忘立德樹人初心的殷切期望。2017年頒布的《義務教育小學科學課程標準》也提出要按立德樹人的要求培養小學生的科學素養,將德育教育融入科學教學,以德為本,培養德才兼備的人。科學的教學目標可以理解為既要求學生了解科學知識,提高學習科學的能力,又要有尊重事實、樂于探究、與他人合作的科學態度,了解科學、技術、社會和環境的關系,具有創新意識、保護環境的意識和社會責任感。

在基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式中融入思政教育,目的是讓學生從少年兒童時期起就知道科學可以改變生活,人類社會的發展離不開科技的推動作用,人類活動對環境、社會有重要影響,培養學生樹立熱愛自然、保護環境、珍惜生命等正確的價值觀。

2、在STEAM教育中融入財經素養教育。基于小學科學項目式學習的STEAM教育,由于加入了技術與工程領域等內容,經常涉及成本問題,在STEAM項目學習中滲透財經素養教育可以幫助學生更好地處理此類問題。例如,在STEAM項目學習中,看似簡單的貨比三家來決定購買哪個商品的決策,學生要處理文本信息和數字信息、并加以科學理性地分析。此外還需要閱讀能力、數學能力、科學研究能力等的支持。[4]將財經素養教育與STEAM項目學習結合,使項目的活動內容更加豐富,優化跨學科的知識結構,提高學生解決問題的能力,培養學生正確的財富觀。[5]

3、STEAM教育要注重教師的培訓與學習。相較于傳統教學模式,STEAM項目學習對教師和學生提出了更高要求。教師作為STEAM項目學習的組織者、設計者、引導者和監督者,其專業素養對項目實施和學生培養起著關鍵作用。在傳統分科教學的影響下,培養專業、有創新精神的、有進取心的STEAM教師是困擾著世界各國STEAM教育的重要問題。STEAM教育包含五大學科元素,培養教師兼具五門學科的專業能力和素養并不現實。學校教師可根據專業和興趣愛好組成STEAM學習共同體,發揮自己的學科專業特長,集合眾多學科的智慧,制定STEAM項目,根據學科側重點分工授課,也可在長期備課交流中互相學習逐漸形成個人獨特的授課風格。此外,項目實施教師還應該走出校園,積極參加各類STEAM教育的交流活動,汲取他人智慧,促進共同專業成長。

五、結語

本文提出了基于小學科學項目式學習的STEAM教育模式。在小學科學教學中,我們要發揮STEAM教育的跨學科優勢,將課程標準、教材內容與生活實際問題結合起來,聯合眾多學科教師的力量,注重學生綜合能力的提升。