融合STEM理念的項目化學(xué)習(xí)實踐

在STEM教育理念的指導(dǎo)下，教師要以課堂教學(xué)為主陣地，以項目化學(xué)習(xí)內(nèi)容為載體，引導(dǎo)學(xué)生在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題，整合跨學(xué)科知識去解決問題，在解決過程中又發(fā)現(xiàn)新的問題。這樣往復(fù)、持續(xù)的探索過程能培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移應(yīng)用能力、解決問題能力、合作創(chuàng)新能力等關(guān)鍵能力。在“小小工程師”單元“設(shè)計建造塔臺”內(nèi)容中，我們嘗試在項目化學(xué)習(xí)中融合STEM理念，整合不同學(xué)科，豐富課堂資源，使學(xué)生積極主動地參與學(xué)習(xí)，進而有效提升他們的科學(xué)素養(yǎng)。

一、項目實施

科學(xué)教師要善于將STEM理念融入項目化學(xué)習(xí)，并有效應(yīng)用于科學(xué)常態(tài)課中。“設(shè)計建造塔臺”內(nèi)容就非常適合開展項目化學(xué)習(xí)。

1.結(jié)合生活情境，確定項目主題

項目化學(xué)習(xí)能引導(dǎo)學(xué)生在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，又在解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)新的問題，從而持續(xù)不斷地探索。項目化學(xué)習(xí)的第一步，是結(jié)合教材和真實生活確定主題。對小學(xué)生而言，這是學(xué)習(xí)的起點，也是學(xué)習(xí)的方向。教師要基于學(xué)科特點、性質(zhì)和教材內(nèi)容，同學(xué)生一起明確適合他們、能夠激發(fā)他們學(xué)習(xí)動力的任務(wù)。六年級學(xué)生正處于理性思維發(fā)展的重要階段，為了提升他們的學(xué)習(xí)興趣，教師可以結(jié)合教材，創(chuàng)設(shè)一個生活情境，把項目任務(wù)融入其中。同時，項目任務(wù)要有一定的可操作性和可檢測性，也要讓學(xué)生對其有一定的熟悉度。

對于六年級學(xué)生來說，工程既熟悉又陌生。他們聽過工程，有的還對工程有一定了解，但是對于工程的具體要求、實施步驟等又很模糊。在明確任務(wù)之前，教師從學(xué)生熟悉的住房入手，讓他們先明確建房也是一項工程，再了解建房的具體步驟。接著，學(xué)生以查閱等方式收集資料，認識我國的一些大工程，并梳理出工程之間的共性特征。在學(xué)生對工程有了一定了解之后，教師創(chuàng)設(shè)了一個生活情境（如圖1）：“學(xué)校要在操場上建一座塔臺，以供足球教練站在塔臺上指揮隊員訓(xùn)練。現(xiàn)向所有學(xué)生征集方案。”“設(shè)計建造塔臺”這個任務(wù)將學(xué)習(xí)融入學(xué)生的生活中，學(xué)生的積極性一下子就被激發(fā)出來了，一個個都躍躍欲試，興趣高漲。

2.強化小組合作，設(shè)計項目方案

小組合作是項目化學(xué)習(xí)必不可少的，但一個班級人數(shù)較多，學(xué)生的水平也參差不齊。為了讓學(xué)生人人參與，同時發(fā)揮不同學(xué)生的特長，我們重組了原來的學(xué)習(xí)小組，遵循了“組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)”的原則，便于組內(nèi)幫扶，也便于組間競爭。

確定合作小組后，進行項目化學(xué)習(xí)的第二步——設(shè)計項目方案。由于學(xué)生對工程還不是很熟悉，在制訂方案前，學(xué)生先通過范本學(xué)習(xí)（如圖2）了解項目競標(biāo)書所包含的內(nèi)容、制訂時的注意事項等。然后，教師出示塔臺項目評價標(biāo)準，讓學(xué)生小組展開頭腦風(fēng)暴，結(jié)合項目要求和實際環(huán)境，討論如何設(shè)計有效可行的塔臺設(shè)計方案。

有了范本的鋪墊和明確的評價標(biāo)準，學(xué)生在設(shè)計時就會從塔臺的穩(wěn)固性、塔臺的形狀、選用什么樣的材料、如何做到穩(wěn)固與成本兼顧等多方面去考慮問題。有的小組還加上了很多細節(jié)，例如，設(shè)計方便足球教練上下的樓梯，樓梯怎么搭建會不占空間等。

學(xué)生完成方案的設(shè)計后，教師要為他們搭建一個平臺展示小組的方案。這樣既可以提高學(xué)生的表達交流能力，又可以讓小組之間取長補短，優(yōu)化自己的設(shè)計。

在本環(huán)節(jié)中，教師要注意一些問題。①要讓學(xué)生結(jié)合項目要求和實際進行小組交流。②要讓學(xué)生清楚小組成員的優(yōu)勢，做好分工。例如，美術(shù)功底好的學(xué)生畫設(shè)計圖，計算能力強的學(xué)生計算成本。這樣不僅人人有事可做，還可以發(fā)揮小組成員的特長，增強學(xué)生的自信心。③項目化學(xué)習(xí)不是完全脫離教師幫助的探究活動，只是教師盡量不干預(yù)學(xué)生活動，但在他們遇到困難時要給予一定的指導(dǎo)。

3.跨學(xué)科知識融合，實踐項目方案

結(jié)合設(shè)計，實施方案，完成既定的任務(wù)，是項目化學(xué)習(xí)中一個重要的環(huán)節(jié)。對于“設(shè)計建造塔臺”這個項目，可以分兩個步驟完成：一是結(jié)合自己的設(shè)計，選取合適的材料，二是對照設(shè)計圖紙和方案實施搭建。

根據(jù)設(shè)計方案搭建塔臺是項目化學(xué)習(xí)的一個過程，教師應(yīng)有序組織，提出具體要求。①應(yīng)嚴格按照設(shè)計方案實施，這是訓(xùn)練將頭腦中的設(shè)計轉(zhuǎn)換成實際成品，又是工程的規(guī)范。②如果在搭建過程中發(fā)現(xiàn)問題或碰到困難，要在組內(nèi)商討，讓思維的火花相互碰撞，利用團隊智慧完成任務(wù)，得出解決策略。

在搭建塔臺模型時，小組成員分工合作，各施所長，有的搭建底座，有的固定連接，有的測量尺寸。學(xué)生都有自我表現(xiàn)的機會，這既激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，又鍛煉了他們的合作能力和動手操作能力。

4.平臺展示測評，多元評價成果

成果展示是學(xué)生自我認知發(fā)展的契機。實施方案之后，教師要為學(xué)生提供一個展示的舞臺，讓他們將自己的獨特設(shè)計、思維提升、任務(wù)成果等以語言交流、作品展示等方式呈現(xiàn)出來，這也是項目化學(xué)習(xí)最為精彩的環(huán)節(jié)之一。首先，學(xué)生可以對自己的思維、成果進行總結(jié)和反思，發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢和不足，并為進一步改進和繼續(xù)探索提供方向。這對學(xué)生的自我發(fā)展和持續(xù)探索精神的培養(yǎng)有著積極的影響。

其次，教師可以通過觀察學(xué)生的成果展示，了解他們在知識掌握、解決難題、思維拓展等方面的表現(xiàn)，進而更好地承擔(dān)背后“助力者”的角色。

最后，展示不僅是簡單呈現(xiàn)作品的環(huán)節(jié)，更是一次交流和學(xué)習(xí)的機會，學(xué)生的語言組織能力、表達交流能力、自我反思能力都可以得到提升，有效傾聽能力、作品鑒賞能力也可以得到發(fā)展。學(xué)生可以從其他同學(xué)的作品中獲取靈感，發(fā)現(xiàn)自己作品的不足之處，從而不斷提升設(shè)計水平。

塔臺模型搭建完成后，我們在每個班都進行了一節(jié)成果展評課。每個小組都帶上自己的作品（如圖3），在全班同學(xué)面前展示從設(shè)計到實施的過程、遇到的困難及解決方法、自己小組的設(shè)計優(yōu)勢等，再結(jié)合項目評價表測試成品。

5.評估改進設(shè)計，拓展升華成果

改進環(huán)節(jié)是工程師發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的缺陷，提出更加完善的設(shè)計方案的環(huán)節(jié)。項目化學(xué)習(xí)的最后，學(xué)生要根據(jù)展示的測評結(jié)果，對自己小組的任務(wù)完成情況（成果）進行評估改進與拓展完善。小組能夠解決的問題就在小組內(nèi)部商討修改，不能解決的就由組間互幫互助解決，這是項目化學(xué)習(xí)的一大優(yōu)勢。通過改進優(yōu)化，可以讓學(xué)生更好地理解設(shè)計的核心要素，提高設(shè)計的可操作性，減少設(shè)計中的失誤，為以后的工程設(shè)計打下基礎(chǔ)，又可以讓項目化任務(wù)得以延續(xù)。塔臺模型展示結(jié)束后，教師要拓展學(xué)生的思維，讓他們將工程內(nèi)容與學(xué)科知識體系聯(lián)系起來，評估并改進自己的設(shè)計，為后續(xù)項目實施做準備。

二、項目成效

1.培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

將STEM理念融入項目化學(xué)習(xí)就是在一個任務(wù)的驅(qū)動下，把跨學(xué)科知識與不同技能融合來完成主題。活動中，學(xué)生要使用信息技術(shù)收集工程資料，了解塔臺數(shù)據(jù)，還要結(jié)合學(xué)校的實際環(huán)境，利用數(shù)據(jù)進行分析，完成切實可行的設(shè)計方案，這就要求學(xué)生有較強的自主學(xué)習(xí)能力。有了設(shè)計建造塔臺這一具體目標(biāo)，學(xué)生的探究熱情被激發(fā)，小組成員積極查找資料、提出創(chuàng)意、設(shè)計方案。從明確問題到制作測試的過程，就是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不斷提升的過程。

2.培養(yǎng)了學(xué)生的動手操作技能

將STEM理念融入項目化學(xué)習(xí)的含義就是，將傳統(tǒng)的“以知識講授為主”的教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸诨顒又蝎@得知識、提升能力”的學(xué)習(xí)過程。該學(xué)習(xí)方式以一個項目為中心，以任務(wù)驅(qū)動學(xué)生，讓他們體會科學(xué)知識、技術(shù)與工程等不同學(xué)科互相支撐、依賴并補充的意義。在“設(shè)計建造塔臺”項目的制作過程中，學(xué)生要經(jīng)歷選取合適材料，計算精準數(shù)據(jù)，動手操作將材料制成成品的過程，還要考慮材料的成本，穩(wěn)定牢固程度，美觀程度等。學(xué)生不斷經(jīng)歷“嘗試—失敗—改進”的過程，就是他們思維不斷發(fā)展、動手操作技能不斷提升的過程。

3.培養(yǎng)了學(xué)生的小組合作意識

有團隊合作意識的人更能適應(yīng)社會競爭。在一個充滿合作和信任的團隊中，成員可以更好地溝通和合作，更能激發(fā)創(chuàng)造力。在完成項目學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生體會到團隊需要領(lǐng)導(dǎo)者，需要依據(jù)特長分工合作，發(fā)現(xiàn)問題后成員之間需要有效溝通，只有這樣才能提高效率。為了更好地完成任務(wù)，學(xué)生學(xué)會了取長補短，學(xué)習(xí)了有效傾聽、高效溝通。項目有序完成的過程，也是學(xué)生的合作意識不斷深化的過程。

（作者單位：余京華，浙江省龍泉市教育研究培訓(xùn)中心；張水香，浙江省龍泉市綠谷教育集團）

參考文獻

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