基于項目式學習的STEM課程教學

王芳

2010年以來，STEM教育已成為我國教育界一個頗受關注的新名詞。STEM，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱，主要強調的是多學科的交叉融合，從而使原本分散的學科形成一個整體，讓學生能夠在復雜多變的學習情境中開展合作探究，發展批判性思維和創新精神，實現國家創新驅動戰略中培養面向21世紀復合型人才的目標。而項目式學習（Project-Based Learning，PBL），是一種能夠讓學生圍繞復雜真實問題，經過一段時間的設計和探究，從而掌握相應的知識和技能的學習方法。

自2015年9月起，學校就從美國北伊利諾伊大學（NIU）引進了STEM課程，目的是讓處于不同能力階段的學生，在以解決問題為導向的挑戰中積極參與、動手實踐，從而提高科學、技術、工程以及數學等學科的技能。任課教師主要關注學生能力、技能的培養，提高他們獲得非智力知識的能力。學生通過開展“調查活動”來獲取知識和經驗，而非直接從課本汲取知識。這種教學方式能很好地培養學生的自主學習能力，教師只是起到指導的

作用。

一、STEM課程的教學實踐

在我校，STEM課程主要以項目為導向。在七年級，學生需要完成數個不同主題的基于項目式學習的課程。每個項目持續兩三周，旨在培養學生良好的學習習慣。對八年級的學生來說，他們經過一個學年的訓練，能夠深刻體會到科學探究的過程，熟悉工業設計流程。為此，我們會選取更加復雜、需要三四周完成的項目，側重對學生高階思維能力的訓練與培養，如建模、分析與解讀數據、評估結構等，為他們提供更個性化的選擇。

在STEM課程教學過程中，我們會用1～2個學時做項目介紹，進行頭腦風暴，最后1～2個學時用來分享和反思，中間時間全部留給學生進行自主探究。在這一環節中，教師要對學生的學習進度進行良好把控，適時給予建設性的建議和必要的幫助，自主探究過程注重科學方法的使用，成果分享環節重視對批判性思維的培養。

在課堂學習過程中，學生以小組為單位進行項目學習，動手設計、制作，積極參與。教師更多的是關注學生在項目學習過程中表現出的能力和技能，以及這些能力和技能在持續學習過程中的提高和

積累。

同時，教師要根據學生的實際情況調整教學進度，嘗試新的授課方法，給予學生更大的自主性和參與性，盡可能地讓他們參與實驗目標的設定，避免學生在實驗過程和實驗結果上相互效仿情況的出現。例如，在用工程的方法建造陀螺的項目中，它旨在通過制作陀螺這一過程，讓學生知道什么是工程制作周期（見圖1），逐步熟悉、掌握該方法。

與2016年相比，今年的學生有了更多的想法，并更加勇于嘗試。有的學生關注轉面的層數，有的學生關注制造的材料，有的學生關注陀螺的大小……他們根據自己的關注點，不斷改進設計、進行測試，得出自己的推斷：轉面的大小、不同的材料和層數對陀螺旋轉的影響。在搭建的過程中，教師要引導學生按照工程制作周期圖記錄實驗設計、過程數據，回答開放性問題，并根據學生的具體情況，給出難易不同的挑戰或改進建議。此時，教師并不評判陀螺的優劣，而是觀察整個實驗過程，觀察學生是否達到工程設計周期對學生的要求：是否按照工程設計周期圖在不斷地完善陀螺。教師注重鼓勵學生的每一種設計和嘗試，引導他們對實驗數據和結果進行比較和思考，從而培養和提高學生的科學研究能力和工程設計

技巧。

二、STEM課程的學習評估

項目式學習的課堂形式，常常給人以誤解，認為STEM課跟勞技課差不多，都是在課堂上花大量的時間做一些東西。事實上，STEM課程的每個項目都是經過精心設計的，包含科學、技術、科技以及數學學科知識的綜合運用和探索，旨在培養學生實際解決問題的能力。項目式學習的教學方式重點是強調過程中的探索，恰恰符合STEM課程在過程中對能力培養的強調。那么，項目式學習的STEM課程，該如何評估學生？

例如，我校的STEM課程評估標準具體如表1所示。

STEM課程的評估是基于學生的表現，每個項目活動都對學生需要掌握的能力有明確的要求，如合理闡釋因果關系、創造系統和模型、計劃并實施課堂探索以及用證據支撐觀點等。教師根據學生的表現評分，并非通過考試來評估。在實際授課之前，教師要結合課程標準明確本項目的評分標準，便于集中實現課程期望，也能對學生進行客觀評分。