基于小學(xué)科學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科項目學(xué)習(xí)實踐研究

邱伊娜

摘要：2017年開始，《小學(xué)科學(xué)新課程標準》中有兩條新增，其中有一條是：明確新增技術(shù)與工程學(xué)，讓學(xué)生體會動手成功的樂趣，養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習(xí)慣，明確了STEM（STEM教育即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）教育的統(tǒng)稱。）中T和E的重要性，也就是強調(diào)技術(shù)與工程。因此，作為一線的科學(xué)教師要明確新形勢，善于把握新變化，學(xué)會把自己的教學(xué)實踐與課標要求做適應(yīng)性的調(diào)整。

關(guān)鍵詞：STEM教育;跨學(xué)科教學(xué);探究能力;學(xué)習(xí)興趣;小學(xué)科學(xué)

中圖分類號：A ?文獻標識碼：A ?文章編號：（2021）-38-340

一、STEM教育的起源與發(fā)展

STEM教育即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱。STEM教育是上世紀末美國為了解決科技人才培養(yǎng)的瓶頸問題提出的。STEM教育的目標是提升學(xué)習(xí)者的STEM素養(yǎng)。STEM教育是一種教學(xué)策略，其核心目標是通過靈活應(yīng)用探究性學(xué)習(xí)、基于項目學(xué)習(xí)和基于設(shè)計學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式，來培養(yǎng)學(xué)習(xí)者綜合利用STEM知識解決現(xiàn)實問題的能力。本文將從評價方式出發(fā)，結(jié)合STEM教育的教育理念提出對策以改善科學(xué)教學(xué)評價。

二、STEM教育的核心特征

（一）跨學(xué)科性

STEM教育不同于分科課程，它是基于某一話題的基礎(chǔ)將涉及這一話題的相關(guān)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識進行統(tǒng)整的思考與運用，這樣的教學(xué)手段是對現(xiàn)實世界各部分相聯(lián)系的真實反映，彌補了分科課程的不足。

（二）趣味性

STEM教育在實施過程中，要保證問題和活動的設(shè)計可以在達成教學(xué)目標的前提下具有趣味性且足以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。它倡導(dǎo)將學(xué)習(xí)任務(wù)游戲化，在學(xué)習(xí)過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。

（三）協(xié)作性

以往我們并不重視學(xué)生協(xié)作能力的培養(yǎng)，所以導(dǎo)致了學(xué)習(xí)者自主合作意識欠缺。STEM教育要求學(xué)習(xí)者在群體協(xié)同合作中能夠互相協(xié)作，最終達到活動目標。它提出的問題具有跨學(xué)科性、挑戰(zhàn)性。這樣的問題如果由學(xué)習(xí)者單人來探索難度可想而知，如果多個學(xué)習(xí)者合作的話就可以降低任務(wù)難度。

三、基于課程的STEM項目設(shè)計流程

對現(xiàn)有科學(xué)學(xué)科課程內(nèi)容進行分析和整合，尋找典型課例進行STEM項目設(shè)計，開展基于項目式學(xué)習(xí)的STEM課程課堂教學(xué)實踐。筆者對科教版小學(xué)《科學(xué)》教材進行分析，發(fā)現(xiàn)有一些典型的動手制作的課例，比如三年級《做一個指南針》，四年級《制作風(fēng)向標和雨量器》，五年級《造一艘船》《設(shè)計制作小賽車》，六年級《設(shè)計制作一座紙橋》等。在這一類型的課例中，我們會將這些本來可能只需要一個課時完成的教學(xué)課例進行項目式升級，采取PBL項目式學(xué)習(xí)的方式，引導(dǎo)學(xué)生體驗設(shè)計制作的完整流程。

項目學(xué)習(xí)流程如下：1.明確一個目標任務(wù);2.小組內(nèi)以頭腦風(fēng)暴的形式開展討論，搜集相關(guān)資料，學(xué)習(xí)問題相關(guān)知識;3.設(shè)計出一個最佳方，明確小組分工;4.畫出施工設(shè)計草圖;5.再使用材料、工具，按照設(shè)計方案和草圖制作出一個作品;6.測試并記錄數(shù)據(jù)，解決測試中存在的問題，不斷迭代優(yōu)化作品;7.以小組為單位進行作品展示，并分享作品（主要包括作品名稱、設(shè)計背景、團隊分工、制作過程、問題解決、創(chuàng)新點、改進之處等）;8.給出評價表或共同討論一個評價方案，進行評價（采取自評和他評兩種形式，評價維度以學(xué)生參與評價為主，作品評價為輔）。

四、基于課程的STEM項目設(shè)計與分析

以科教版小學(xué)《科學(xué)》教材五年級《造一艘小船》一課為例。這一課典型地對應(yīng)課標中的“跨學(xué)科概念”和“科學(xué)與工程實踐”領(lǐng)域，體現(xiàn)了新課標中的精神，突出強調(diào)STEM學(xué)習(xí)在科學(xué)教育領(lǐng)域的重要作用。在學(xué)習(xí)的過程中，讓學(xué)生整合自己科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)及工程四方面的知識，以項目式學(xué)習(xí)的方式，設(shè)計制作出一艘能夠承受一定重量的小船，在探究過程中引導(dǎo)學(xué)生思考有關(guān)沉浮的問題。

在具體實施教學(xué)過程中，將這一課進行項目式升級，將課時規(guī)劃為6課時完成，包括：《船的故事》《繪制設(shè)計圖》《造一艘小船》《測試、評價小船》。然后設(shè)定了如下教學(xué)目標：

第1課時《船的故事》：了解船的發(fā)展簡史。繪制船的發(fā)展簡史流程圖，明確制作一艘集裝箱船的任務(wù)要求，能夠在組內(nèi)進行合理的分工。

第2-3課時《繪制設(shè)計圖》：設(shè)計與繪制圖紙。思考自己所需的材料，學(xué)會繪制設(shè)計圖的基本要素，學(xué)會利用數(shù)學(xué)知識完成比例尺的換算，小組內(nèi)進行頭腦風(fēng)暴，優(yōu)化出小組成員最滿意的設(shè)計方案，然后分工合作完成設(shè)計圖的繪制，能認識工具并且能選擇符合自己的工具;完成STEM項目學(xué)習(xí)記錄單。

第4-5課時《造一艘小船》：按圖紙造船。制作過程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計有問題，及時調(diào)整方案，完善船的設(shè)計和制作，制作成功后美化船體外觀。

第6課時《測試、分享、評價小船》：測試小船的承重能力，分小組展示交流。共同討論一個評價方案，進行評價。

五、基于STEM教育的課外實踐活動再思考

除了科學(xué)課課堂教學(xué)，我們也會注意利用課外拓展環(huán)節(jié)，將STEM教育滲透到學(xué)生的日常生活的科學(xué)學(xué)習(xí)中。在一節(jié)科學(xué)課或者一單元、一學(xué)期的科學(xué)課教學(xué)結(jié)束后布置相關(guān)的拓展實踐任務(wù)，多創(chuàng)造機會培養(yǎng)孩子動手能力的提高。比如：學(xué)習(xí)《簡單電路》一課，在學(xué)生了解了并聯(lián)電路和串聯(lián)電路后，讓學(xué)生課后用兩節(jié)電池點亮更多的小燈泡。學(xué)習(xí)四年級下冊《電》這個單元結(jié)束后，讓孩子們回家在家長的支持下網(wǎng)上選購小電動機，配上家里的廢舊環(huán)保材料經(jīng)過創(chuàng)想——設(shè)計——制作——施工的過程制作電動小賽車，小船，小飛機等。在一個學(xué)期結(jié)束后，布置假期自行成立項目小組，完成一項STEM小制作，并且用PPT或者制作過程視頻以及電子小報的形式完成制作報告，再利用開學(xué)第一周的科學(xué)課堂進行作品展評。

結(jié)論與建議

本研究以信息化教育環(huán)境為支撐，基于STEM教育理念，從學(xué)生項目化探究活動出發(fā)進行了相關(guān)的教學(xué)設(shè)計與實施，但由于對STEM課程仍處于探索階段，教師不完全具備STEM課程所需的綜合素質(zhì)以及條件，本次實驗的設(shè)計只是單組實驗，缺少對照組，問卷調(diào)查的數(shù)據(jù)并沒有達到預(yù)期的效果。之后的研究將從以下幾個方面進行改進：（1）建立有效的STEM師資培養(yǎng)機制，強化STEM師資隊伍建設(shè)，加強教師學(xué)科間的融合意識;（2）關(guān)注知識學(xué)習(xí)和能力的綜合發(fā)展。

參考文獻

[1]包昊罡，康佳，李艷燕等（2015）.基于設(shè)計的“協(xié)作-探究”教學(xué)模式創(chuàng)新與實踐[J].現(xiàn)代遠程教育研究，（6）：70-78.

[2]蔡蕙文（2008）.STEM教學(xué)模式應(yīng)用于國中自然與生活科技領(lǐng)域教學(xué)之研究[D].屏東：屏東科技大學(xué)技術(shù)及職業(yè)教育研究所.