小學STEM項目式學習中概念教學的探索

黃文華

獲得正確概念對小學生而言是一個復雜的思維過程，概念的教學與把握有助于促進小學生獲得對社會科學技術本質和世界事物更清晰、更簡潔的理解。它對培養學生的能力與提高學生的科學素養具有重要意義。學生在STEM項目中如果對當中的概念不清，就難以掌握STEM項目的實質，就無法通過運用相關概念的規律來指導行動實踐。然而，在實際教學中，沒有什么比花幾個小時教學生一個概念更糟糕的了，往往他們在幾個星期或幾天內就忘記了這個概念。所以我在STEM項目“校園雨水收集與利用”，對概念的教學作了有益的嘗試。

一、在任務開始時提供概念列表，并了解學生的認知度

STEM項目式學習從項目的確定就蘊含要么具有相當的復雜性和挑戰性的綜合化大概念，要么是直接指向項目本質問題的普適性概念。因此，指導學生梳理出與本項目主題相關的概念，將有利于學生對知識概念的學習或重構、也有利于該項目研究的開展。例如，STEM項目“校園雨水收集與利用”，該項目要求學生理解雨水收集和雨水利用的相關概念。我使用頭腦風暴法，讓學生和老師根據主題提出相關的概念，比如收集系統、過濾系統、灌溉系統、價值、儲水、壓力、太陽能、溫度、降雨量、回收、水位開關、安全、環保、自動化等，并把它填入一個列表。雖然學生可能沒有時間學習列表中的所有概念，但是我們仍然把它放進列表里，目的是讓學生在項目研究中能找到項目相關的概念，包括那些原本并不打算進行講解學習或深入探究的概念。這樣學生就可以對其談論，并可能在項目研究當中為了項目的達成而主動的學習這些概念。因此，把全部概念都放進列表里，匯總與學生項目學習主題相關的術語和概念顯得至關重要。

在生成了STEM項目學習“校園雨水收集與利用”概念列表后，我利用課堂互動系統進行了學生對概念認識程度的測試，測試分為“理解”“不理解”“聽過”“沒聽過”四個維度了解學生對各個概念的認知情況。據統計，參與項目的學生有47%理解相關概念。通過數據分析，使學生對本項目主題的相關概念有一定的了解，這對本項目的開展非常有利，也給項目概念教學的側重點指明了方向，這樣就可以更有針對性地進行概念教學，學生懂的不講，學生不懂的也不一定要講，視學生自我理解難度而定，力爭把概念的學習與內化交給學生在項目實踐中去習得。

二、在項目活動任務中內化已知概念，學習未知概念

概念理解是學生將知識轉化應用到其他情況的必要條件。輔導老師首要目標是引導學生提升自己對研究主題概念性知識的理解和提高自身將這些知識運用到其他情況的能力。

1.在項目活動全過程強調列表中的概念。

從STEM項目學習的角度來看，所有問題的復雜性和挑戰性都會在項目研究的過程中呈現出來，學生面對真實而復雜的問題情境，需要全面考慮問題的各個方面，自行為項目開展規劃方案，并將其分解成若干層次待解決的子問題。這樣一個過程，概念不再是一個簡單的概念，而是基于學習情境意義的建構，學生在概念之間建立及時的聯系，并根據項目要求對零散的概念性知識片段進行有意義的結構化重組的過程，這正是傳統教學所缺乏的。概念會培養提高學生的批判性思維，從STEM項目學習活動主題的全局和更為廣泛的含義可以進行分析思考，從而不斷提升對研究項目主題寬度和深度的理解。概念與許多事實相關，可以用作學習任務的焦點或組織要素，類似地，“如果學習內容本質上是邏輯的——而不是不相關的——那么學生可以建立自己對主題、概念或學科的深刻認識和理解”。所以在項目研究中，每一環節我都給學生強調已在列表中的的相關概念，把相關概念與項目情境有機的結合在一起，鼓勵學生主動學習不理解的概念及應用已解理的概念，這對學生對概念的理解與內化有著重要的意義。如在設計和制作雨水回收系統時，我針對性對學生強調降雨量、回收、儲水量等這些熟悉的概念及壓力、水位開關這些不理解的概念，讓學生在設計和制作系統的實踐中建立起這些概念的相關聯系，便于加強這些概念的理解，從而提高學生對項目學習主題相關概念的概念性認識。

2.把學生不理解的概念融入項目的實踐中，使抽象變具體。

對于學生只聽說過或沒有聽說過的概念，即與他們現有知識水平脫節的概念，學生往往不知所措，失去了參與活動和處理問題的興趣，我們必須在活動中把握學生的原認識，創造一種有效的學習方式來解決學生的認知問題。因此，STEM項目學習中我通過利用體驗方式幫助學生進行概念建構，將概念與實際背景和現實世界聯系起來，使得相關概念從抽象變為具體，利于對概念的全面理解。如“壓力”這一概念，是指物體間由于相互擠壓而垂直作用在物體表面上的力，小學生難于理解，我讓學生與項目結合起來，即用多少力可以把水壓上10米、20米、用多少力把水從地面的凈水池里壓到放在教學樓頂的儲水罐里。

3.利用小組協作，強化概念的理解

隨著STEM項目任務的開展，教師的行為由概念教學向支架式教學轉變，學生的行為由知識學習向能力發展轉變，學習形式也由個體延伸到集體（如同伴、團體、小組）。小組為單位的協作式學習是一種非常有效的措施，讓學生以小組為單位，共同搜集和分析研究資料、提出和驗證假設、評價自己的學習成果;同時，學習者通過會話商討如何才能完成項目規定的學習目標任務，結合項目活動前形成的相關概念列表，共同去了解并掌握相關的概念以解決項目活動中的實際問題，學生對概念理解有差異也能很好的在小組中得到平衡。

例如，在設計和制作一個儲水系統時，我積極引導學生進行小組討論，利用互聯網，查找相關書籍或尋求科學老師的幫助，理解他們不懂的概念，然后設計儲水系統。這些概念是基于學生完成任務所需的概念，學生積極主動，對概念的初步理解與任務同時進行，這自然加深了學生對相關概念的理解。如在“設計制作智能澆灌系統”中，六年級學生沒有學習過“壓力”這一概念，但在安裝儲水罐與選擇抽水泵時學生可以在這個概念列表中找到這一概念，通過研究小組合作討論、查找相關資料，對應測量出教學樓的高度，計算水的壓力、選擇樓頂安裝儲水罐和相應抽水泵過程中，理解能力強的學生帶領著理解能力弱的同學，在實踐中不斷學習與強化“壓力”等概念。

三、在成果中檢驗學生對概念的理解

STEM項目學習的成果是學生團隊基于復雜的項目，綜合運用各種知識形成的創造性想法，這是學生調動所有的知識、能力、素質等條件創造性地解決問題的成就，它包含了學生對相關概念和學習過程的深刻理解。這也是他們在面對人類現實世界中的新情況和新問題時能夠傳遞有用知識概念的結晶，而不僅僅是固守某一學科的虛假和僵化的知識和技能。因此，當學生們展示他們的成就時，當他們設計并制作“校園雨水收集和利用系統”模型時，每個人都自信、自豪、慷慨地介紹自己的作品，介紹中相關概念自然而然地出現在介紹詞中，因為這是對他們成果的更準確地描述。如：介紹雨水收集系統的，通過對近三年中山市的月降雨量的分析，我們選取了中山市最大降雨量的5、6月的雨量數據作為儲水量來設計儲水灌;介紹澆灌系統時用水位器控制壓力泵自動把水抽到樓頂儲水灌，再通過利用太陽能控制的自動噴淋系統進行智能澆花等等，這介紹中把項目中相關的概念都融入其中，體現出學生對概念的理解。

該STEM項目展覽結束后，我對學生們對項目概念的理解進行了后測，測試內容與維度與前測相同，從統計結果顯示，95%參與活動的學生對有關概念建立了理解，可見這樣的模式對學生掌握概念是非常有效的。

責任編輯 龍建剛EE401D2B-9938-49A4-977A-166D022A6DE3