科學(xué)課教學(xué)融入STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的“三自”

黃輝杰

葉圣陶先生說(shuō)，教學(xué)要使學(xué)生達(dá)到“疑難能自決，是非能自辯，斗爭(zhēng)能自?shī)^，高精能自探”的境界。要達(dá)到這樣境界，首先要做的，就是讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。現(xiàn)代教育心理學(xué)研究指出，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程不應(yīng)該是一個(gè)被動(dòng)接受知識(shí)的過(guò)程，而應(yīng)該是一個(gè)根據(jù)自己的體驗(yàn)，用自己的思維方式自由、開(kāi)放地去探究、發(fā)現(xiàn)、再創(chuàng)造有關(guān)知識(shí)的過(guò)程。只有讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，才能使學(xué)生從“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)變成“會(huì)學(xué)”，最終成為終身學(xué)習(xí)的人。

2017年教育部發(fā)布的《小學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)有利于學(xué)生創(chuàng)新力的培養(yǎng)，科學(xué)老師可以嘗試運(yùn)用于自己的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。但是，目前3～6年級(jí)的科學(xué)教材缺少STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的內(nèi)容。各校主要是采用從國(guó)外翻譯過(guò)來(lái)的教材進(jìn)行STEM項(xiàng)目教學(xué)，在課堂上難免有“教教材”的情況存在。STEM教育是“真實(shí)問(wèn)題導(dǎo)向”，而不是“教科書(shū)導(dǎo)向”。為了充分發(fā)揮STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，筆者在組織學(xué)生進(jìn)行“小車的防撞裝置”和“廈門塔”項(xiàng)目學(xué)習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)造，自主評(píng)價(jià)，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，受到學(xué)生的歡迎，取得了良好的效果。

一、給予充分的時(shí)間——自主設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)是STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。“孩子在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，能不斷強(qiáng)化自己對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)想”，主動(dòng)進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)和研究，使得思維變得可見(jiàn)。設(shè)計(jì)稿還可以讓學(xué)生交流討論，通過(guò)不斷修改和優(yōu)化，形成項(xiàng)目的解決方案。

（一）征文式

“小車的防撞裝置”項(xiàng)目發(fā)布項(xiàng)目通告后，學(xué)生有一個(gè)周末的時(shí)間在家進(jìn)行設(shè)計(jì)，下周一再投稿。但是時(shí)間太短，學(xué)生來(lái)不及深入思考，像“收作業(yè)”那樣硬收上來(lái)的設(shè)計(jì)稿質(zhì)量肯定比較差。特別是缺少原理的解釋和技術(shù)的說(shuō)明，交上來(lái)的往往只是一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)圖。于是，改為“征文”的方式，又延長(zhǎng)一周的時(shí)間，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣設(shè)計(jì)好之后，自己決定是否投稿。然后從投稿的作品中挑選優(yōu)秀的作品，邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)者參加下一個(gè)階段——項(xiàng)目的動(dòng)手制作。每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課后時(shí)間安排不一樣，不能強(qiáng)制學(xué)生參加STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)。通過(guò)征集設(shè)計(jì)稿的方式邀請(qǐng)有興趣的學(xué)生參加STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)，才是把學(xué)習(xí)的自主權(quán)交給了學(xué)生，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。如果我們的STEM項(xiàng)目再豐富一些，就可以給學(xué)生更多的選擇。

（二）“頭腦風(fēng)暴”式

STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)通常是以小組為單位進(jìn)行合作性學(xué)習(xí)，而合作性學(xué)習(xí)的目的是，通過(guò)合作來(lái)學(xué)習(xí)，而不是學(xué)習(xí)如何合作。不能以小組的學(xué)習(xí)效果作為個(gè)人學(xué)習(xí)的全部效果來(lái)對(duì)個(gè)體進(jìn)行評(píng)價(jià)。這就要求老師在組織STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)，要平衡學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)之間的關(guān)系。例如，在“廈門塔”項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，全班學(xué)生先進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，提出設(shè)計(jì)“廈門塔”要注意的幾個(gè)問(wèn)題。例如，如何提高廈門塔的穩(wěn)定性？如何體現(xiàn)實(shí)物與設(shè)計(jì)圖之間的比例關(guān)系？如何在設(shè)計(jì)圖中體現(xiàn)搭建流程？等等。然后，學(xué)生獨(dú)立完成自己的初步設(shè)計(jì)，個(gè)別學(xué)生一節(jié)課完成不了，可以課后繼續(xù)完成，第二天再交。老師評(píng)閱每個(gè)學(xué)生的設(shè)計(jì)稿，進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，然后發(fā)回到學(xué)生手中，再讓學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行二次“頭腦風(fēng)暴”，討論每個(gè)組員設(shè)計(jì)稿的優(yōu)缺點(diǎn)，最終形成小組的設(shè)計(jì)方案，上臺(tái)進(jìn)行組間交流。學(xué)生在“頭腦風(fēng)暴”活動(dòng)中獨(dú)立、自主、自由地進(jìn)行思考、交流和設(shè)計(jì)，成了學(xué)習(xí)的真正主人。

二、建設(shè)創(chuàng)客空間——自主創(chuàng)造

要開(kāi)展STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)就需要專門的教學(xué)空間。教學(xué)空間的設(shè)計(jì)，是學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體的關(guān)鍵。如果還在只有黑板的教室里上STEM課，有的老師會(huì)習(xí)慣性地讓學(xué)生看黑板聽(tīng)課，漸漸地，在STEM課上，學(xué)生又失去了自主權(quán)。此外，STEM課可能需要用到一些制作工具和設(shè)備，例如3D打印機(jī)、激光雕刻機(jī)、電鋸、攪拌器、玻璃器皿等等，需要一個(gè)專門的教學(xué)空間來(lái)放置。例如，在“小車防撞裝置”項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)，需要一個(gè)大斜坡進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試。教室的空間根本不夠，只有在專門的創(chuàng)客教室里才能放得下。另外，創(chuàng)客教室里測(cè)試區(qū)和研制區(qū)相鄰很近，方便學(xué)生修改和測(cè)試。“廈門塔”項(xiàng)目學(xué)習(xí)是在科學(xué)教室進(jìn)行的。這個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試空間要求不高，只需要大桌子就可以。科學(xué)教室有六角桌，剛好很合適小組進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

近年來(lái)，創(chuàng)客教育在校園內(nèi)陸陸續(xù)續(xù)開(kāi)展起來(lái)，各校紛紛建起了“創(chuàng)客教室”。隨著教育部印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，各校也紛紛建起了“智慧教室”。對(duì)于空間有限的學(xué)校來(lái)說(shuō)，太多功能的教室不僅管理困難，在空間上也是捉襟見(jiàn)肘。學(xué)校把這兩種功能教室合并為“創(chuàng)新活動(dòng)教室”，集錄播功能、信息化學(xué)習(xí)、創(chuàng)客活動(dòng)為一體，充分利用有限的空間。在管理上，我們采用網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)，讓需要使用該教室的老師提前預(yù)約，甚至周末，也我們也開(kāi)放創(chuàng)客教室給部分有創(chuàng)新項(xiàng)目的學(xué)生，讓家長(zhǎng)和學(xué)生共同參與創(chuàng)客活動(dòng)。這樣學(xué)生就可以利用周末時(shí)間到學(xué)校使用家里沒(méi)有的設(shè)備，制造自己的創(chuàng)新項(xiàng)目。對(duì)于越來(lái)越多熱衷自主創(chuàng)造的學(xué)生和家長(zhǎng)，我們采用“會(huì)員制”的方式進(jìn)行管理。完成一項(xiàng)創(chuàng)新作品并獲市級(jí)獎(jiǎng)的，可以逐次進(jìn)行升級(jí)，“解鎖”更多的制造設(shè)備，進(jìn)行學(xué)習(xí)和使用。在活動(dòng)過(guò)程中，如果出現(xiàn)違反使用規(guī)則的行為，由管理員老師進(jìn)行批評(píng)教育和降級(jí)警告。經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐，我們的“創(chuàng)新活動(dòng)教室”依托信息技術(shù)和創(chuàng)新管理機(jī)制，整合各種功能教室資源，在培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)造能力方面取得良好的效果。學(xué)生自主創(chuàng)造的作品多次獲得市級(jí)以上大獎(jiǎng)。

三、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表——自主評(píng)價(jià)

STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)有別于傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式。STEM項(xiàng)目評(píng)價(jià)，不能僅僅側(cè)重對(duì)于知識(shí)技能的評(píng)價(jià)，還要對(duì)活動(dòng)進(jìn)程全面把握，應(yīng)是全方位的、多維度的評(píng)價(jià)，既要突出形成性評(píng)價(jià)也要強(qiáng)調(diào)終結(jié)性評(píng)價(jià)。通過(guò)實(shí)踐，筆者對(duì)評(píng)價(jià)的意義有了全新的認(rèn)識(shí)：評(píng)價(jià)使得項(xiàng)目的各個(gè)組成部分有機(jī)地結(jié)合成為一個(gè)整體，維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)共同體的管理。在“小車的防撞裝置”項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中，為了指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)的自主管理，筆者引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)團(tuán)隊(duì)活動(dòng)過(guò)程中遇到的問(wèn)題設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表，然后進(jìn)行互評(píng)和反饋。在發(fā)布“廈門塔”項(xiàng)目通告的時(shí)候，由于學(xué)生對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)要求的質(zhì)疑，促成了最終項(xiàng)目通告的完善。于是，筆者讓學(xué)生也參與最終項(xiàng)目評(píng)價(jià)表的設(shè)計(jì)。根據(jù)“舉手表決，少數(shù)服從多數(shù)”的原則，學(xué)生最終確定了項(xiàng)目產(chǎn)品的評(píng)價(jià)維度，并賦予各個(gè)維度不同的分值。最后的評(píng)分過(guò)程也采用自主評(píng)分的方式，先在組內(nèi)討論，后形成共識(shí)，以小組為單位，對(duì)本組和其他小組進(jìn)行評(píng)分，以各項(xiàng)平均分作為該組STEM項(xiàng)目產(chǎn)品最終的總分。

綜上所述，通過(guò)師生共同參與設(shè)計(jì)STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程，自主設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)造、自主評(píng)價(jià)，逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)真正的主人。