基于STEAM教育理念的“五角星”項目式教學實踐與反思

顧彩梅 (浙江省杭州外國語學校 310023)

近年來，許多教育工作者展開了對STEAM教育的研究，他們的工作主要集中在對STEAM教育理念的定義及內涵的探索、對國外STEAM教育的歷程以及發展進行分析，而對實踐方面的研究很少.筆者所在的學校是浙江省中小學STEAM教育項目種子學校，致力于將STEAM教育理念落地課堂教學實踐，以期提供STEAM教育理念下的實踐樣本，并且形成有效教學框架.筆者有幸也參與其中，開設了以“五角星”為主題的項目教學展示課，課程從一個驅動性問題出發，把數學作為STEAM教育的核心和基礎，同時融合其他學科，采用項目式教學的方式展開教學，課后教研組展開深入交流，現將教學實踐過程和教學反思整理如下.

1 STEAM教育理念與項目式教學

1986年美國國家科學基金會在《大學的科學、數學和工程教育報告》中首次提出“科學、數學、工程和技術”教育的綱領性建議，即STEM教育.后經發展，將代表人文藝術的Arts融入其中，形成了STEAM教育理念.該教育理念不是將幾門學科簡單地疊加，而是彼此之間進行融合，組成為一個有機整體.項目式教學是探索STEAM教育理念的一種新型教學和學習方法，它以真實問題為驅動任務，以制作作品為目的，學習和研究學科核心概念和原理，在實踐中應用知識、獲得知識，培養學生問題解決的能力.基于項目的STEAM兼顧STEAM和PBL兩部分，既有STEAM跨學科融合、基于現實問題、參與度高等優勢，又能充分在學習目標和學習過程中體現“項目”二字，使學習和研究過程局限在一定范圍內，更加有針對性.[1]

2 教學設計案例

2.1 確定研究問題

驅動性問題的獲得來自一份生日禮物的分享——“用塑料管折疊的小星星”，學生們好奇為什么這樣折疊得到的是立體五角星？于是他們首先自主探究完成了“紙帶平結是正五邊形”的證明(主問題)，然后經自由討論發散出若干個子問題(表1中“教學內容”)：尋找折疊正五邊形(五角星)的其他方法；探索足球上的幾何圖形；探索多邊形的穩定性；認識正多邊形、正多面體；了解正五邊形的尺規作圖和工業制圖畫法.

2.2 確定基于學情的教學目標

筆者以課外討論班的形式組織八年級部分學生參加本課題的學習，學生具備一定的幾何知識基礎、幾何直觀和數學抽象能力，能進行簡單的邏輯推理，求知欲望強烈，學習興趣濃厚.教師根據學生自主討論得出的不同主題，結合《義務教育數學課程標準(2011年版)》(以下簡稱《標準》)明確學習目標(表1).

表1 教學設計案例涉及的問題及對應的教學內容和目標

2.3 項目設計與實施

(1)任務分工

學生自主選擇自己感興趣的子問題加入討論小組(共5組)，小組討論解決問題的基本步驟，并合理分工.數學教師作為整個項目的組織者、引導者和合作者，負責項目的進度和組內成員分工的協調，各學科教師在知識和方法層面給予指導，家長義工提供社會資源幫助.

(2)計劃安排

項目課程安排四周時間，每周一課時，學生在課堂上匯報小組本周進展程度，并確定下周研究內容和分工.教師將各小組進展情況以“項目墻”的形式展示出來，針對不同主題的教學內容、教學目標以及進展情況，進行適當指導，提供解決問題的思路，指明問題所涉及知識所處的章節，讓學生自主學習并解決問題.

2.4 成果展示與評價

區別于“項目墻”上的碎片化成果，在四周的項目課程結束后，學生要將自己參與研究的子問題的最終研究成果以恰當的方式向老師和同學匯報，成果可以以不同的形態加以呈現(見圖1).第1組(對應1號主題，下同)學生給出了立體五角星的不同折疊方法，經過反復實踐折疊出立方體、正四面體、八面體等多種幾何體，并形成題為“折紙中的特殊三角形”小論文.第2組學生以演講的形式帶領大家了解了足球的發展史，并從數學的角度推導了足球面上正五邊形和正六邊形的個數.第3組學生以思維導圖的形式展開從正三角形到正多邊形的研究過程，給出了正多邊形的定義，例舉了很多正多面體的實物模型.第4組學生提交了兩份小論文，一份是“物理學中的物體的穩定性”，另一份是“幾何圖形中多邊形的唯一存在性問題”.第5組學生利用尺規作圖和工程制圖兩種方法將正五邊形完美地呈現在卡紙上，每幅作品都附有不同的作圖原理.

圖1 學生項目成果

在項目進行的中期和末期，對每個小組的項目進展情況進行評價，以保持學生推進項目學習的內驅力.評價以定性評價為主，采用師評、他評、自評等多種評價方式相結合，力求發現學生在項目過程中所表現的主觀能動性、創造性，淡化其所不擅長的部分，因勢利導其擅長的部分，保護學生持續學習的興趣和積極性.

3 教學反思

3.1 實踐啟示

(1)基于STEAM教育理念的項目式教學法立足“做中學”，改變了原先的教學方法和模式，從“以教為中心”的傳統教學方式中走出來，真正做到“以學為中心”.學生學習內容的出發點依賴于他們的興趣和求知欲，學習內容的生長點依據他們原有的知識和經驗，因此提出問題是“學為中心”的第一步.五角星項目，問題從學生中來，再到學生中去尋求解決問題的辦法.在制定計劃、小組分工、完成任務、反思評價的過程中，教師的教學始終以啟發式引導為主，項目式教學的全過程都指向以學生為主體的“學為中心”模式.

(2)基于STEAM教育理念的項目式教學法，實現了學生對內容的深度學習.例如第4組學生關于穩定性問題的研究過程，很好地實現了指向具有概念性質的核心知識的深度理解與遷移.學生一開始對“穩定性”概念的認識是模糊的，與科學課程中的“物體的穩定性”相混淆，經過一周的摸索最終將問題鎖定在“平面幾何圖形的唯一存在性”問題上.三角形的穩定性，指向三角形全等的核心知識；等腰梯形、平行四邊形等特殊四邊形的穩定性，指向三角函數核心概念遷移下的解直角三角形知識(圖2).學習過程的項目化讓學生的身份從旁觀者切換成親歷者，從置身事外的感性認識者轉變為身臨其境的理性思考者和探索者，這更有利于深度學習的發生.

圖2 學生關于穩定性問題研究的思維導圖

(3)聯合國教科文組織總干事埃德加·富爾在《學會生存》一書中指出：未來的文盲不是不識字的人，而是沒有學會怎樣學習的人.基于STEAM教育理念的項目式教學教會學生學習的若干策略.例如，第3組在研究足球表面的幾何圖形時，不直接由實物陳述結論，而是先經歷足球從半正多面體發展而來的歷史，再用數學的眼光、從數學的角度有序地思考和反復推理，最終確定幾何圖形的形狀和個數.從“學會”到“會學”，讓學生“學會學習、學會創造”是STEAM教育理念下的項目式教學的核心，這種教育模式提供了策略性知識路徑，而以往的任何一種教育方式都沒有策略性知識的教與學.

(4)《標準》指出：義務教育階段數學課程的基本理念是“人人都能受到良好的數學教育，不同的人得到不同的發展”.基于STEAM教育理念的項目式教學法，把課本上的知識搬到了項目任務中，大大提高了學生參與學習的積極性，讓每個學生發揮自身的特長并體會到自我價值.有選擇地參與不同主題任務的做法保護了每個孩子(尤其是學困生)的學習興趣，學生不再會因為不喜歡、沒興趣而缺失學習的內驅力，這與文獻[2]的研究結果完全一致.

3.2 教后展望

(1)基于STEAM教育理念的初中數學項目式教學模式尚處在研究的起步階段，部分教師及學生對課程的實施意義和價值存在認識上的誤區，優質課程資源缺乏，建議學校鼓勵廣大教師順應“互聯網+”新時代特色，積極響應新課程理念，充分利用校本課程設計的主陣地，大膽探索STEAM課程的實施與開發.STEAM教育需要教育環境的改變，環境的改變是新的教學模式根植在當下這個時代得以迅速開花結果的必要條件.

(2)基于STEAM教育理念的教學模式讓數學學科告別了唱獨角戲的舞臺，這對廣大數學教師提出了更高的要求，迫切要求數學教師在提升自身專業素質的同時，多學習，多實踐，多反思，使得現有的知識范疇和教學教法從原先的數學學科拓展到多個理科學科，甚至進一步到人文和社會學科，形成以數學為核心的多學科融合的教學方式.

(3)基于STEAM教育理念和項目式教學的特點，教師對課程評價的方式和方法做了大量的設想和嘗試，更加關注過程性評價和描述性評價，但對過程性評價標準和量綱細化尚不夠成熟.任何評價的目的都是為了促進學生更好地學習和改進教師教學方式，保持結果性評價定量化的利好，凸顯過程評價描述性的優勢，將兩者結合，同時運用在課程教學的最終評價上，才能提高評價的準確度、可信度、意義和價值.