基于翻轉課堂STEM項目式學習的優化策略

◇景海津（江蘇：海安市高新區孫莊小學）

信息技術與學科課程整合是學科教學改革的趨勢之一，基于信息技術的翻轉課堂教學模式強調以學生、學習為主體，催生了傳統教學模式的變革。小學STEM 項目式教學注重培養學生主動學習能力，引導學生在合作探究過程中感受創造的快樂，和翻轉課堂教學的理念是一致的。在教學過程中，可以基于翻轉課堂教學理念，從課前自學、課中探究以及課后延伸三個環節優化STEM 項目式教學，促進學生核心素養的養成。

在信息技術和學科教學整合的教育改革視域下，翻轉課堂教學模式逐步應用于學科教學，改變了師生教與學的方式。翻轉課堂是對傳統教學模式的一種超越，強調教師的課程開發能力和學生的自主學習能力。課前，教師制作微課，上傳到網絡平臺，指導學生自學，并完成預習單；課上，師生、生生圍繞核心任務進行合作、交流，幫助學生鞏固并內化知識；課后，學生觀看微課，拓展延伸知識。翻轉課堂教學的主體是學生，教師的角色發生了變化，由知識的傳授者向學生學習的引導者、合作者轉變。小學科學的教學目標是促進學生在探究式學習中提升科學素養，這和翻轉課堂強調學生主體地位的教學理念是一致的。

STEM 理念下的小學科學項目式學習，注重為學生創設真實的問題情境，促進學生靈活運用數學、科學、工程等領域的知識，借助循序漸進的設計和探究活動，創造性地完成相關項目，最終指向生活問題的有效解決，幫助學生在科學實踐活動中提升科學素養。

本文以教學《做個太陽能熱水器》為例，基于生活實際問題的解決，通過項目式學習，以STEM 教學理念為基礎，通過問題解決助推教學。

一、基于翻轉課堂的小學STEM 項目式學習的必要性

（一）按照課標要求，開展主動探究

小學科學課程標準規定，小學低年級要開設科學課程，而且增加了STEM 項目式學習內容，和時下流行的課程整合教育理念高度契合，和重視科學素養培育的國際教改趨勢相一致。STEM 項目式學習重在引導學生感受和體驗科學技術對人類社會生活的推動作用，同時綜合運用科學、技術、工程、數學等學科知識，在設計制作和實踐優化等操作實踐中，自主解決生活實際問題。例如，在《做個太陽能熱水器》一課教學中，學生要實現學習目標，首先要了解太陽能熱水器的工作原理，然后再靈活選擇適宜的制作材料，優化太陽能熱水器的設計方案并動手制作。基于翻轉課堂教學理念，教師在優化設計本課教學時，可以首先引導學生課前通過觀看微課自主學習，然后在課堂上組織學生交流討論，優化設計方案，小組合作完成作品。基于翻轉課堂教學理念的STEM 項目式學習，首倡的學習方式是“自主、合作和探究”。學生在課堂上有更多的自主探究和合作學習的時空，可以最大限度地發揮學生的學習主動性，不斷提升科學學習效率。

（二）突破課堂桎梏，拓展探究時空

在傳統小學科學課堂教學中，教師指導學生開展STEM 項目式學習時，常常會碰到學習探究時間不足的教學難題。例如，教學《做個太陽能熱水器》一課時，傳統課堂的教學流程一般如下：首先，教師引導學生學習有關太陽能熱水器的科學知識；其次，教師啟發學生思考選擇制作太陽能熱水器的材料，如何科學有效地提升太陽能熱水器的吸熱和保溫能力；最后，學生交流討論，優化改進設計方案，并進行制作活動。這種課堂教學模式以知識傳授為主，忽略了學生的學習主體地位，學習形式比較單調，難以激發學生的探究熱情，最為關鍵的是學生自主操作實踐的時間嚴重不足，所以完成作品的效率和優良率難以保證。從教學內容和學習要求來看，本課的教學重點是學生自主合作探究，完成太陽能熱水器的制作，如果教師的講授時間擠占了學生的探究時間，學生的學習主體地位就無法落實。借鑒翻轉課堂教學理念，教師可以有效解決STEM 項目式學習探究時間不足的教學問題。教師可以把相關的科學知識制作成學習微課，要求學生在上課之前自主觀看學習，并完成以太陽能熱水器設計方案為主體的學習任務單。這樣處理，把知識傳授移至課前，課堂教學時間得到了合理分配，不但能夠提升教學效率，還可以有效激發學生的自主探究熱情。有了充裕的探究時間，學生就可以在科學課堂上通過小組合作方式，展開深入的學習探討，教師也可以深入學生中間去點撥引導，教學指導更有針對性和實效性。

（三）立足學生個性，實施精準教學

小學科學課程標準強調，小學科學教學要立足所有學生，促進每一個學生的個性發展。眾所周知，學生的個性存在差異性，課堂教學要立足學生個體差異性，有的放矢地教學，最大限度地提升所有學生的能力。通常來說，一個班級有四十名左右的學生，教師難以關注到每個學生的學習表現，特別是在STEM 項目式學習中，教學時間非常寶貴，教師難以兼顧所有學生并因材施教。基于翻轉課堂教學理念，在《做個太陽能熱水器》一課的學習中，學生可以從自身學情出發，觀看微課并思考記錄，通過學習任務單呈現學習成果。在課堂教學中，教師著重引導學生交流太陽能熱水器的設計方案，在反饋中答疑解惑，修改完善，并和學生進行深度交流，有針對性地解決學生存在的困惑，確保每個學生的思維都能得以進一步提升。課后，教師可以引導學生借助微課，自主拓展，延伸學習，滿足學生的學習探究欲望，促進學生的全面發展。

二、基于翻轉課堂的小學STEM 項目式學習的策略

一言以蔽之，翻轉課堂教學流程可以分為課前預學、課上共學和課后延學三個階段，教師的教和學生的學相互作用，共同推進教學的開展。例如，在《做個太陽能熱水器》教學中，具體教學策略如下。

（一）課前預學

所謂課前預學，就是學生借助學習支架自主學習的思維過程。從學情角度看，小學五年級學生的信息技術素養已初步形成，好奇心和求知欲很強，對STEM 項目式學習的興趣非常濃厚。引導學生借助網絡學習平臺觀看微課，開展課前預學活動，可以有效激發學生的學習熱情，也可以有力提升學生的自學能力。《做個太陽能熱水器》預學微課主要介紹了太陽能熱水器的構成、各個組件的功能及科學原理，學生可以從自己的科學基礎和理解能力出發，隨時掌控自己的學習節奏，這樣可以減少傳統課堂中教師的單向講解傳授，學生從知識的被動接受者蛻變為知識的主動建構者。學生以學習任務單為載體，深入學習預學微課，完成學習任務：（1）有哪些方法可以提高太陽能熱水器的吸熱能力？（2）有哪些方法可以提高太陽能熱水器的保溫能力？（3）完成太陽能熱水器的設計草圖。在課前預學過程中，學生一定會碰到這樣或那樣的問題，比如，“太陽能熱水器的集熱器、儲水箱用什么材料為宜？”“紙盒需要密封嗎？”等。教師通過學生的預學情況，可以充分了解學生在學習過程中的疑惑，并及時指導學生在線與教師、學生進行交流探討。引導學生開展課前預學，可以有效解決傳統課堂形式單調、時間不足等問題，拓寬了科學教學的時空。學生真正成了科學學習的主人，在興趣的驅動下開展自主學習，提升了學習效率。

（二）課上共學

課上共學是探究學習的主體部分，是教師的教和學生的學相互作用的重要階段。和傳統科學課堂不同，在翻轉課堂的STEM 項目式學習中，學生在課前對學習內容已有一定的認知和探究，他們通過課前預學，了解了太陽能熱水器的相關知識和自己個性化的設計方案。在課堂上，教師引導學生圍繞學習目標進行交流討論，在思維碰撞中解決疑問，在小組合作學習中不斷完善設計方案。例如，學生在設計過程中會產生這樣的疑惑：“鋁箔紙放在什么地方合適？”“要把紙盒的哪些地方涂黑？”“怎樣調整角度確保陽光直射太陽能熱水器？”教師可以順勢引導學生開展頭腦風暴，促進學生遷移運用知識，靈活借助知識解決實際問題。針對一些學生的特殊問題，教師可以一對一地開展指導，開展個性化教學。在教師和學生的多維互動交流中，學生的學習主體地位得到了落實，創新能力和思維品質得到了有效提升，學習效率顯著提高。學生在修改完善設計方案的基礎上，借助課前搜集的材料，借助小組合作，集思廣益，充分調動組員的創造性，群策群力動手制作太陽能熱水器。在集中展示階段，學生相互介紹作品并分享制作體驗，有效實現了學習目標。課前預學不僅可以有效引導學生對學習內容進行初步理解，還充分保證了課上共學的交流探討時間。在課上共學階段，教師把學生推到了課堂的正中央，有效落實了學生的學習主體地位，促進學生通過自主、合作、探究學習，通過設計、制作、交流作品的學習過程，不斷提升其科學素養，有效提高了課上共學的教學效率。

（三）課后延學

課后延學階段，主要是促進學生在遷移運用中深化課堂上所掌握的知識。在傳統科學課堂中，學生在制作、交流作品之后，沒有自主總結提升的機會，教師在教學總結時也只是蜻蜓點水，拓展延伸匆匆帶過。學生缺少鞏固強化知識的機會，被動學習的效果可想而知。在基于翻轉課堂的STEM 項目式學習中，學生在課后延學階段，可以工程報告書為載體，自主總結設計、制作過程中的全程體驗，并上傳到網絡學習空間，教師即時評價并點撥引導。有能力的學生還可以延伸學習相關微課，比如，《怎樣檢驗太陽能熱水器的效能》，自主嘗試檢驗，滿足學有余力學生的學習需求。基于拓展延學的檢驗試驗可以激發學生的探究熱情，能夠有效提升學生的創新精神和實踐能力。

三、結語

基于翻轉課堂的STEM 項目式學習促進了科學與其他學科課程的有效融合，顛覆了“先教后學”的傳統教學模式，促進了課堂教學的深度變革。在STEM 項目式學習領域引入翻轉課堂，可以充分調動學生的學習自主性，為學生創造更多的實踐載體，順應學生的個體差異，促進學生的個性發展。誠然，基于翻轉課堂的STEM 項目式學習也對教師、學生和家長提出了新的挑戰，有必要在今后的教學實踐中進一步研究和探討。