基于STEM理念的小學科學項目式學習

STEM理念包含科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）等多門學科，在實踐教學中采用多領域、多學科交叉結合方式開展教學。在借助STEM理念開展小學科目學習時，極大鍛煉了學生對于客觀規律世界的認知能力，進一步引導小學生尊重自然、改變認知，并滿足新課程標準下對小學生科學素養的教育要求。

一、STEM理念下的學習特征

STEM理念下的學習特征包含實踐性、趣味性、情境性與綜合性等內容。如以下所示：

第一，實踐性。STEM教育理念下，項目活動作為教育基礎，在項目執行過程中可以解決更多實際問題，使學生獲取實踐課堂體驗。在項目式學習中引導師生搭建良好交流互動關系，為確立學生為課堂教育主體提供充分保障。

第二，趣味性。STEM教育理念下，學科教育知識被劃分成不同項目，將學生實際生活融合到項目教育中，該教育方式極大增強趣味性，引導所有學生參與到趣味項目操作中，提升學習參與的主動性。

第三，情境性。利用STEM理念開展的學習教育搭建更多的真實生活場景，并引導學生在情境中做到“學中思”“做中學”等，使學生頭腦與手動充分結合，從而在學習過程中養成較好自學習慣，提升知識探究能力。

第四，綜合性。STEM理念將科學、技術、工程與數學等學科知識有機結合，即該類學習屬綜合性學習。綜合性作為STEM理念的學習特點之一，教師需及時關注學生學習狀態、學習態度、學習投入度等，確保綜合性評價的準確性。

二、STEM理念下小學科學項目式學習設計

（一）項目活動前準備

運用STEM理念開展小學科學項目式學習時，需嚴格規范項目設計過程，將不同學科基礎知識融入項目式學習中。本文以青島版小學四年級上冊第22課“太陽能熱水器”為例，詳細介紹活動項目設計運用過程，并在活動中展現全新教育理念。

進行“太陽能熱水器”項目式學習前，需對該項目活動進行充分準備。教師需幫助學生設計活動名稱、明確活動目標、規范活動類型并準備合適活動器材等。其一，當前項目式學習的活動名稱為“制作便捷太陽能熱水器”；其二，活動目標為“合理感知太陽，明確太陽發熱發光屬性”；其三，活動類型是“分組探究試驗”；其四，需要準備的器材為“50ml水、1個塑料瓶、1只黑色存在封口的袋子”。在完成項目式學習準備工作后，可根據學生實際操作水平開展學習活動。

（二）項目活動流程

教師根據其學習興趣、學習能力、學習狀態將班級內部學生劃分成不同小組，并引導學生在組內執行項目操作任務。一是學生需將50ml水裝到塑料瓶內，并擰緊塑料瓶蓋，將塑料瓶投放到黑色自封袋內，將其與瓶子裹緊后放置在陽光照射位置；二是將塑料瓶靜置30min以后，從黑色自封袋內取出塑料瓶，再將水倒入已準備好的燒杯中，再將水龍頭中的水接到另一個燒杯中，精準比較兩者間的具體區別，并對區別進行適當討論。教師需在項目式學習活動過程中拿出與太陽能熱水器相關的圖片視頻，為不同小組學生布置學習任務，即當前黑色大塑料瓶和熱水器集熱管的區別點、相似點。在完成項目式學習活動操作后，要及時整理收集桌面，再觀察項目活動具體現象。

（三）項目活動結論

完成小學科學項目式學習操作后，教師需在項目結論環節中引導學生探究活動現象、活動結論，并在明確活動原理的基礎上進行活動延伸。首先，在“太陽能熱水器”項目式學習活動中，其活動現象為“相較于水龍頭中剛放出的自來水，塑料瓶內的水溫更高、更熱”。其次，透過活動現象可得出活動結論，即“黑色塑料袋可高效儲存更多熱量”，其活動原理為“顏色越深、吸熱能力越強”。最后，學生通過項目式學習在活動中充分掌握了更多科學原理與基礎知識，為增強該類教育的有效性，教師在完成項目式學習設計操作后，對相關課題活動進行適當延伸。比如，當前“太陽能熱水器”項目教育活動中，延伸的活動為“學生可在生活中找尋黑色吸熱現象，并將黑色物體帶入下次教育課堂中”。

（四）項目活動評價

項目式學習活動中項目評價屬重要內容，其直接影響此后教育項目的設計操作狀態，為學生實踐操作能力、思維探究水平的提升奠定重要基礎。傳統教學評價多為單方面教師評價，即教師根據課堂教育效果明確學生學習水平；而在STEM理念下的項目式學習中，其評價方式帶有極強的探究性，教師可利用網絡評價與組內評價方式，精準關注小組內部成員合作狀態、制作出的產品是否帶有美觀性、活動設計制作的完成度等，在上述指標的全面影響下，增進小學科學項目式學習的有效性。

三、STEM理念下小學科學項目式學習有效策略

（一）搭建真實場景

小學科學項目式學習為實現STEM理念需搭建真實場景。STEM學習理念中包含情境性與實踐性等特點，開展的學習活動需將真實問題、真實情境為鏈接平臺，提升學生參與該類活動的主動性與熱情。首先，設計小學科學項目式學習任務時，需全面整合收集校本資源，并在科學探究活動或科學試驗中為學生帶來完整項目資料。搭建應用真實場景時，教師需將學生劃分成不同小組，可根據實際情況將學生學習態度與喜好當成分組依據，并引導學生對相關問題進行研討調查，設計出可操作執行的解決計劃。其次，在設計解決問題過程中要利用合適方法增強學生體驗感，引導其將現實生活和教學內容緊密聯系，全面改善解決問題水平能力。

例如，某教師在傳授青島版四年級下冊第一課“溫度計的秘密”時，為學生搭建真實情境，引導學生在項目中全面學習與溫度計相關的基礎知識。其中，溫度計的主要作用為測量體溫，多出現在人們發燒時的溫度檢測中，為探究“溫度計中的秘密”，可以讓學生將家中的溫度計帶到學校，并設計“溫度計測量”項目。教師將學生劃分成不同小組，對不同小組分配了對應的測量任務，一組學生在測量前要對溫度計“甩一甩”；另一組學生則在組內進行自然測量，并在測量后詳細記錄測量數據。通過學生間的研究討論可發現，若在測量前未對溫度計“甩一甩”，則測量結果的準確性將受到較大影響。通過創設真實場景，學生掌握了與溫度計相關的科學知識，有效提升科學素養。

（二）適當挑選學習內容

基于STEM理念開展小學科學項目式學習期間，需根據學生實際情況，精準挑選教育項目與學習內容。小學管理層要依照內部發展理念、辦學特征，合理挑選項目載體，將校內外教育資源優勢發揮出來，從多個角度幫助學生解決學習內容問題。

首先，小學教師在開展科學教育時，將校內事務與科學教育相聯系，使學生學習內容變得更為緊湊，有效提升項目式學習效果。其次，傳統科學教育中教師更看重教育基礎理論，而在STEM教育理念下，應將教育理念引入到更多實踐項目中，確保教育理念精準傳輸到學生腦中。最后，小學生在實際學習時受注意力分散影響，難以在教學課堂中增加學習興趣，項目式學習則有效彌補傳統教育方式的不足，保障課堂教育效果。

例如，某教師在教授青島版四年級上冊第9-12課“植物的根”“植物的莖”“植物的葉”課程內容時，在項目式學習方式帶動下，將上述課程內容進行有效整合，以項目實踐模式展現在學生面前。為此，教師可以讓學生到戶外了解學校內不同植物“根”“莖”與“葉”的具體情況，并適時提出與植物相關的具體問題。分組后的學生要詳細觀察不同植物生長發育狀態，并詳細記錄“根”“莖”與“葉”數值變化。將上述數值進行全面整合后，教師將校內植物科學的“根”“莖”與“葉”數據展現在學生面前，利用大數據技術合理展現相關植物的生長高度與寬度，引導學生討論當前植物生長狀態，并對植物種植過程提出建議，即主動探究影響植物生長的多重要素，確保不同植物生長效果。通過對學習內容的精準挑選，提升學生對相關科學知識的探究興趣，滿足小學科學學科教育要求。

（三）拓展整合多學科知識

STEM教育理念中提出了不同學科知識拓展整合要求。開展項目式學習期間，可將教育項目劃分成多種模塊，如技術工程模塊、宇宙地球科學模塊、生命科學模塊與物質科學模塊等。通過將學習內容與上述模塊精準結合，幫助學生搭建系統思維導圖，拓展學生思維能力與想象力。在小學科學教育中，要在項目式學習過程中適當添加數學、工程、技術與科學等方面的內容，引導學生適時探究STEM理念下不同項目間的內在能力，高效鍛煉學生綜合能力，提高其科學認知與科學素養。

例如，某教師在傳授青島版四年級下冊第九課“土壤與植物”課程內容時，主動開展項目式學習設計，將不同學科內容引入課堂教育中。首先，學生在接受“土壤與植物”課程教育時，受思維方式影響，考慮到的知識內容較為單一，將多媒體技術引入到教育課堂中，搭建了以“土壤與植物”課程內容為主的思維導圖，并在該導圖中增加了工程、科學、技術與數學方面的基礎知識，能夠引導學生進行合理探究。

其次，學生利用多媒體技術提供的圖片視頻，精準觀察不同土壤與植物的關系，并在相關視頻的多重影響下，拓展學習內容，提取上述知識內容中的工程要素、技術要素、數學要素與科學要素等，合理學習不同學科基礎知識，滿足STEM多學科相融合教育理念，增進項目式學習的有效性。將多學科基礎知識充分融合可全面擴充學生知識面，不斷提升學生科學技術操作理念，改善小學科學學習效果。

（四）拓寬學習場地

利用STEM理念開展小學科學項目學習需運用不同類型設備器材，并適當拓寬學習場地。小學科學項目式學習過程中可利用多媒體技術，利用多種軟件資源與硬件資源，在進行項目學習活動前為學生進行充足準備，確保項目式學習操作的有效性。

在執行操作不同類型科學項目期間，需要用到試驗器材。該類器材的操作狀態會對學生項目執行結果產生重要影響，因此教師要合理挑選不同類型器材設備，將其運用到項目式學習中。手下你，在設計科學項目式學習過程中，可根據學習內容適時延展學習場地，將學習環境由教室拓寬到其他教育場所中，如博物館、科技館等，教師定期帶領學生觀看科技方面的知識內容，潛移默化地增強學生對相關知識的理解能力，確保項目式學習開展的效果。

在STEM理念影響下，小學科學教材內容逐漸增多，拓寬學習場地有助于幫助學生學習更多科學基礎知識，滿足科學知識學習需求，為此后實踐操作能力的提升打下較好基礎。

例如，某教師在傳授青島版五年級下冊第八課“潛望鏡的秘密”中，為拓展該項目知識內容的過程中，首先，引導學生到附近博物館，詳細觀看與潛望鏡相關的科學知識，不斷擴充學生知識量。其次，設置“潛望鏡的秘密”項目式學習模式時，學生將該項目內容劃分成多個部分，再精準利用博物館與校園內部的各類器材設備，讓教材內容與博物館中的基礎知識充分結合，極大滿足學生對相關知識的探索欲望，增加對“潛望鏡的秘密”的了解程度，確保該類知識學習效果。STEM教育理念帶動下，學生可主動整合科學教材中的知識內容，將其引入到項目式學習中，確保學習效果。

（五）創新項目式學習目標

STEM理念下，科學項目式學習目標發生了較大改變，與傳統學習目標相比，須具備一定的創新性與自主性，即學生可在項目中自主完成學習內容。首先，教師在設計新型項目式學習目標時，需將學生實際情況與課程內容精準融合，引導更多學生利用實踐操作與項目實踐達成相關目標，有效解決科學教材中的各類自然現象與實際問題，確保全新學習目標的實現。其次，小學科學教學過程中還需利用STEM理念與項目式學習為學生革新學習方法，使學生在各類項目學習中更具創新性，提高思維能力，滿足新時期對小學生的科學學習要求。

例如，教師在傳授“我的風向儀”知識內容前，可以根據學生對該類知識的掌握度，重新設計學習目標。首先，將“探究風向規律”引導到項目式學習中，提高學生學習的主動性。課堂中的學生分組設計制作操作了風向儀，將此前學到的自然規律知識納入項目式學習中，并主動探究風向儀的制作使用規律，充分掌握此前提出的學習目標。其次，項目式學習過程中的教育目標需帶有一定的針對性，即教師應根據相關項目的操作狀況與執行水平來設計該目標，并在目標中增加STEM理念，充分融合不同學科基礎知識，引導學生在項目執行時能了解掌握更多科學內容，滿足小學科學教育需求，增強小學生科學素質和綜合素質。

四、結語

綜上所述，本文詳細介紹了STEM理念下的學習特征，以某單元知識為例，闡述了STEM理念下小學科學項目式學習設計過程，并根據實際學習情況，提出搭建真實場景、適當挑選學習內容、拓展整合多學科知識及拓寬學習場地等優化小學科學項目式教學策略，以滿足當前小學生科學知識學習需求，為此后思維能力、拓展能力的提升奠定堅實基礎。

注：本文系青島市教育科學“十四五”規劃2024年度課題“基于STEM教育理念的小學科學項目式教學的實踐研究”（課題批準號：QJK2024D125）和青島市教育學會2024年度教育研究“博碩項目”課題“核心素養背景下的小學科學項目式學習實踐研究”（課題批準號：2024BS16）的研究成果之一。