項目式學(xué)習(xí)理念下的STEAM教學(xué)活動設(shè)計

◇鄭曉英 孔 晶（廣東：佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院人文與教育學(xué)院）

在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，社會對人才的素養(yǎng)與要求在不斷提高，項目式學(xué)習(xí)成為培育人才的重要方式。

本研究以桌面吸塵器項目為例，對學(xué)生特征進行剖析，將項目式學(xué)習(xí)理念有機融合在STEAM 教學(xué)活動中，踐行生活即教育的理念，提升學(xué)生的問題解決能力，促進學(xué)生高階思維能力的發(fā)展。

一、項目式學(xué)習(xí)與STEAM教學(xué)

（一）項目式學(xué)習(xí)

項目式學(xué)習(xí)在開啟環(huán)節(jié)有一個與現(xiàn)實情境貼切的驅(qū)動或引發(fā)性的問題；在知識獲取過程中注重學(xué)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)，關(guān)注的是多學(xué)科交叉的知識；在項目終止階段形成一個或一系列最終成品。鐘志賢、劉景福等人將項目式學(xué)習(xí)的基本流程分為選定項目、制訂計劃、活動探究、作品制作、成果交流和活動評價等六個基本步驟。

（二）STEAM教學(xué)

STEAM 教學(xué)是科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)五個相關(guān)領(lǐng)域有機融合的綜合性教學(xué)，與分科教學(xué)相區(qū)別，STEAM 教學(xué)超越各學(xué)科之間的界限，從多學(xué)科知識綜合應(yīng)用于趣味性、挑戰(zhàn)性的問題角度培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力的教育目標。

（三）項目式學(xué)習(xí)理念下的STEAM教學(xué)

STEAM 教學(xué)與項目式學(xué)習(xí)兩者在科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)之間存在自然交疊的地方，在基于項目的STEAM 學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往聚焦于現(xiàn)實世界中的真實問題類型的探究活動。學(xué)生在項目實施過程中，不僅可以獲得跨學(xué)科的知識和技能，還可以提升創(chuàng)造運用知識的社會性能力。項目式學(xué)習(xí)強調(diào)參與項目的所有人員相互合作，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。本文認為，將跨學(xué)科知識寓于項目活動之中，有益于推進STEAM 教學(xué)活動的實施。項目的設(shè)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基于項目的學(xué)習(xí)模式是實現(xiàn)STEAM 教學(xué)的有效途徑。

二、項目式學(xué)習(xí)理念下的小學(xué)STEAM 教學(xué)活動設(shè)計

（一）教材分析

主題選自粵教版科學(xué)六年級下冊教材第一單元“我是小小設(shè)計師”中第六課《巧改廢棄物》的內(nèi)容，主要目標是引導(dǎo)學(xué)生在生活中綜合運用以前學(xué)習(xí)的科學(xué)原理和本單元所學(xué)的設(shè)計知識與技能，為我們的生活帶來更多便利，學(xué)會將理論知識運用于實際問題的解決。

（二）學(xué)情分析

1.小學(xué)生的思維處于具體運算階段

從皮亞杰的認知發(fā)展理論可知，處于具體運算階段的小學(xué)生具有內(nèi)化性、可逆性、守恒性及整體性等特征。依據(jù)這一認知規(guī)律，在制作桌面吸塵器時，學(xué)生可以聯(lián)系生活中吸塵器的工作原理，參考吸塵器的設(shè)計圖紙，設(shè)計桌面吸塵器的圖紙，增進對本實踐項目的理解。

2.小學(xué)生好奇心較強

桌面吸塵器的制作涉及科學(xué)、技術(shù)、工程等范疇，小學(xué)生對于未深入了解的事物有一種強烈的求知欲，能夠付諸實際行動，他們采取查閱資料、詢問老師等多種方式獲取知識，期望能夠解決問題。

3.小學(xué)生獨立性較弱

針對小學(xué)生獨立性弱的特點，我們倡導(dǎo)讓學(xué)生承擔組內(nèi)不同的任務(wù)，如器材數(shù)量的整理、提出個人見解、獨立完善解決方案等，都是鍛煉學(xué)生獨立性的重要機會。

（三）教學(xué)重難點與教學(xué)目標

本文研究對象為小學(xué)六年級學(xué)生，我們根據(jù)科學(xué)課程標準與學(xué)情確定本項目的教學(xué)目標和教學(xué)重難點。項目教學(xué)重點為：掌握伯努利定律，將伯努利定律應(yīng)用于桌面吸塵器制作。教學(xué)難點為：伯努利定律的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、動手實踐的能力。

依據(jù)三維目標將該項目教學(xué)目標分解為學(xué)生借助書籍和網(wǎng)絡(luò)資源、動手實驗來理解伯努利定律，通過自主探究與團隊協(xié)作方式擬定項目方案、設(shè)計草圖，掌握制作桌面吸塵器的過程，理解桌面吸塵器的工作原理，在項目合作探究過程中提升問題解決能力，學(xué)會遷移。學(xué)生參照工程設(shè)計和技術(shù)制作過程，共同合作完成設(shè)計任務(wù)——制作并測試簡易桌面吸塵器，最后依據(jù)測試結(jié)果改善設(shè)計方案。

（四）項目式學(xué)習(xí)理念下小學(xué)STEAM 教學(xué)活動設(shè)計的五個環(huán)節(jié)

1.確定項目主題，明確問題和任務(wù)

本項目主題來源于社會實踐活動，具有趣味性、挑戰(zhàn)性等主要特征，遵循最近發(fā)展區(qū)原則，綜合考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)風格、課程標準、學(xué)習(xí)目標等要素。

在我們?nèi)粘Ｉ钪校烂嫔洗嬖谒樾祭玢U筆屑、橡皮屑等，提問學(xué)生會采取什么方法解決，這時學(xué)生想到如果能夠制作一個清理桌面碎屑的工具，就可以恢復(fù)原來的整潔度。為了營造干凈的桌面環(huán)境，清除碎屑，于是我們選定制作簡易桌面吸塵器為本項目的主題。

儲備知識探究：教師組織學(xué)生開展“闖關(guān)”小活動，思考如何將一個茶杯中的乒乓球取出來放在另外一個茶杯中。規(guī)則：不能用手以及其他外部工具，也不能碰到茶杯。如果學(xué)生已經(jīng)想到辦法如何闖關(guān)，則請學(xué)生代表進行操作并說出相應(yīng)的原理，若沒有闖關(guān)成功，教師則給予一定的提示信息，啟發(fā)學(xué)生的思考。教師在學(xué)生思考后再公布答案，借助大氣壓差的力量將乒乓球取出，即我們從乒乓球上方向另一個杯子方向進行吹氣時，杯子上方空氣氣流速度會大于下方空氣氣流速度，空氣氣流速度越大，壓力就會越小，我們就能成功取出乒乓球了，這屬于我們之前學(xué)習(xí)過的伯努利定律在生活中的應(yīng)用。教師利用學(xué)習(xí)平臺發(fā)布本次項目學(xué)習(xí)任務(wù)：依據(jù)伯努利定律，設(shè)計制作桌面吸塵器的詳細方案。

2.擬訂項目方案，制定活動計劃

擬訂方案的內(nèi)容主要包括規(guī)劃問題解決的流程、組內(nèi)成員具體任務(wù)分配以及詳細的時間流程安排。小組合作探究，聯(lián)系生活中的吸塵器，思考工作原理，例如探究哪些材料適合做桌面吸塵器、桌面吸塵器制作成什么形狀。

為了推動制作環(huán)節(jié)的順利進行，教師用希沃白板播放布斯與他的真空吸塵器的故事，引導(dǎo)學(xué)生將真空吸塵器運作原理的知識遷移至桌面吸塵器的制作過程中。學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)或利用其他途徑搜集有關(guān)項目作品制作的資料，進行自主探究與合作探究，擬定項目方案。

3.實施項目方案，開展活動探究

在實施過程中，教師擔任指引者與協(xié)助者的角色，依據(jù)學(xué)生的項目方案提供制作材料，將學(xué)生分為四個小組進行活動探究，引導(dǎo)學(xué)生思考制作要點，例如怎么防止灰塵吹進底部的電動機。教師遵循組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)的原則并根據(jù)學(xué)生動手能力的強弱進行異質(zhì)分組與分層教學(xué)。教師巡視學(xué)生制作過程，解答學(xué)生疑惑。活動期間，小組之間進行討論。

在桌面吸塵器制作完成后，教師帶領(lǐng)學(xué)生小組開展吸塵效果大比拼活動，檢測桌面吸塵器的功能。

4.展示作品，交流團隊合作成果

成品集成了學(xué)習(xí)共同體的智慧，在媒介選擇上，采用多種媒體配合的方式進行呈現(xiàn)，從而實現(xiàn)最佳展示效果。測驗是檢測成品的好方法，如果出現(xiàn)問題，小組先在組內(nèi)討論并及時改進。為進一步檢驗學(xué)生理論與實踐結(jié)合的學(xué)習(xí)成效，教師在這一環(huán)節(jié)發(fā)揮自身的教育智慧，就學(xué)生測驗后出現(xiàn)的問題進行提問，引導(dǎo)學(xué)生再一次進行小組頭腦風暴設(shè)計解決方案，調(diào)動多學(xué)科知識解決復(fù)雜問題。

5.綜合評價，反思并改進方案

在評價環(huán)節(jié)，我們踐行多方評價與多樣評價，并關(guān)注學(xué)生能力方面的發(fā)展水平。學(xué)生代表需要介紹小組的設(shè)計思路、制作過程中遇到的問題以及優(yōu)化與解決方案，明確小組分工以及完成情況如何。先開展小組自評與互評，最后進行自評。

學(xué)生用思維導(dǎo)圖描述自己的學(xué)習(xí)心得，教師及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)心得并利用問題開闊學(xué)生的思維，例如思考加大桌面吸塵器的吸力要加入什么設(shè)備？桌面吸塵器制作過程和結(jié)果評價表如下表所示。

桌面吸塵器制作和結(jié)果評價表

三、結(jié)語

本研究的項目主題“制作桌面吸塵器”來自學(xué)生在生活中遇到的真實問題，基于此項目開展STEAM 教學(xué)活動，為檢驗學(xué)生的理論知識與提高思考動手能力提供了一個契機。在探究環(huán)節(jié)，學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)主動權(quán)，教師承擔著引導(dǎo)者的角色，符合倡導(dǎo)的“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的改革理念。學(xué)生通過查閱資料、合作探究，繪制出小組設(shè)計的桌面吸塵器草圖。在作品展示環(huán)節(jié)，每個小組樂于分享、虛心學(xué)習(xí)，進行思維的碰撞與鍛煉。項目式學(xué)習(xí)作為承載義務(wù)教育課程改革理念的重要載體，有效變革了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，從新的視角出發(fā)培養(yǎng)人才，提升學(xué)生的創(chuàng)新性思維、問題解決能力。通過梳理國內(nèi)外有關(guān)STEAM 教育的研究發(fā)現(xiàn)，兒童越早得到STEAM 教育越有利于其自身的發(fā)展和社會進步，將項目式學(xué)習(xí)的理念滲透于STEAM 教學(xué)活動，為創(chuàng)新教育模式、推動教育事業(yè)發(fā)展提供了參考方向。