基于小組合作探究模式研制STEM課堂教學評價量表*

王 玨 鄧嫦圓

（1深圳科學高中 廣東深圳 518119 2深圳中學 廣東深圳 518001）

1 教學背景

STEM教育的設計理念是提高學生跨學科學習和研究的興趣。2009年，美國國家工程院（NAE）及國家研究委員會（NRC）提出，美國 K-12學校對科學、技術、工程和數學這4門學科普遍缺乏重視，從而引起大家關注美國在全球經濟市場的競爭力，關注從事科技活動的勞動力的發展。STEM教育在美國備受關注，我國近些年也很重視STEM教育對國家發展的影響。在科學教育理論指導下，已有多個學校設計許多優秀的STEM項目和課程，并將其與現有的中小學相關課程有機結合。然而，筆者在中國期刊網查詢STEM課堂評價的相關文獻，發現鮮有研究對小組合作探究模式下的STEM課堂評價量表進行報道。因此，本研究以初中生物學“制作染色體模型”為例，基于小組合作探究模式，設計STEM小組合作學習的流程與活動，研制和改進STEM課堂評價量表，豐富STEM教育的評價方式。

2 小組合作探究模式下的STEM課堂特征

小組合作探究學習模式在中小學教學中應用廣泛，每個小組由能力水平、興趣愛好、經驗閱歷各不相同的學生組成，小組成員共同協作以解決某個問題、完成某項任務或創造某項作品。小組中每個學生負責完成教師或組長分配給自己的工作，且整個小組取得的成果也是評價他們的指標。在合作學習過程中，學習的職責直接由學生承擔，教師的角色只是知識引導和幫助學生解決問題。而在初中生物學課堂創設合作探究學習的氛圍有許多優點，包括：吸引學生主動地學習；鼓勵學生自由溝通；激勵學生相互合作、相互支持；教導學生尊重其他組員的貢獻；使學生為現實世界做好準備。

STEM教育注重一種新的教與學方式，這種方式關注實踐探究及開放式探究，可使興趣愛好、專長、經驗不同的學生都能發展新世紀所需要的勞動技能，實現從教師講授知識包攬科學話題，到教師引導幫助學生解決問題并鼓勵學生自主學習的轉變。強調小組合作探究模式的STEM課堂有共同特征：從問題出發，激發學生的好奇心和興趣；注重實操性的探究式學習；提出數學和科學標準；鼓勵使用或創造技術工具；涉及工程設計過程。

組織小組合作學習的注意事項：尊重彼此、尊重所有想法，不要貶低別人，做一名優秀的、積極的傾聽者，為任務布置做好準備，參與討論并作出貢獻，證明自己的觀點，促進良好的組員關系，以認同的方式表達不同的觀點，鼓勵其他組員，及時完成任務并保證質量。教師如何將整個班級編為小組很重要，一般小組成員不超過4人，但成員太少也可能會限制想法、技能及解決問題方法的多樣性。成功的合作學習課堂需要小組成員均分工作量，教師可依照以下角色安排組員的任務：隊長負責維持組員的工作狀態；記錄員負責組織文書工作及制作圖表或根據需要制作說明；材料管理員負責搜集項目所需的材料用具；監督員負責保持工作區域的干凈整潔，以及在課程結束后安置好項目成果。

3 小組合作探究模式下的STEM教學實例

以一堂初中STEM課程——制作染色體模型為例，該課程要求學生設計一個染色體的三維模型，標示出其中的染色單體和著絲點，用于染色體結構的學習，并為有絲分裂和減數分裂的學習做好準備。在課程開始時，教師只需提供一個最基本的概念：染色體是動、植物細胞內具有遺傳性質的遺傳物質深度壓縮形成的桿狀聚合體，并準備一些實驗材料供學生使用，例如彩色吸管、彩珠、彩色記號筆、紙、剪刀、膠水等，其他材料可由學生討論后自行決定。

教師將學生按照“組內異質，組間同質”的原則分為若干個學習小組，每組3～4人，并分配好各個組員的角色，也可以教師指定組長，由組長分配角色，明確分工情況。

STEM小組合作學習的實施流程包括：①研究細胞分裂和染色體的相關知識；②針對如何制作染色體模型進行頭腦風暴；③繪制一份染色體模型的設計圖；④著手制作模型；⑤查閱相關科學書籍或其他資料，檢測模型的準確性，記錄檢測對比的結果；⑥對模型進行評價，分析各個部件與染色體結構的吻合情況；⑦確定裝置設計的改進方案，進行必要的更改；⑧對改進后的設計重新進行檢驗和評價；⑨展示小組學習成果。最后，每個小組需要在教師規定的時間內，提交下述成果：①一篇1～2頁的論文，總結對細胞分裂和染色體的研究結果，標注引用文獻，論文中要包含2張圖片；②一張染色體模型制作的設計圖；③一份模型檢測后的記錄、分析和說明；④一份對實驗任務和實踐過程的總結，其中應包含任務的目標、檢驗過程的簡要說明及對檢驗結果的解釋；⑤一份“自我評價量表”和“反思”。

整個課堂設計過程緊緊貼合STEM教育的工程 設 計 過 程[1］（engineering design process，EDP）（圖1），教師給出問題，小組合作研究問題并提出一些方案，進行頭腦風暴選擇可行方案，進而著手制作原型，并對原型進行測評，然后重新設計并改進原型，最后交流展示。這項課程從實際問題出發，將科學探究和工程教育融會貫通，學生從中感受探究的樂趣和科學的奧秘，從而在掌握嚴謹的科學探究方法的同時，激發學生對生命未知領域的好奇心，體現了生物學核心素養視角下的大生命科學教育觀[2］。

圖1 工程設計過程（EDP）

4 STEM課堂評價量表的研制與應用

在教學實踐中，最終一般以小組為單位提交和展示成果，難免小組中組員工作分配不均，能力較強且愿意投入的學生可能會承擔大部分工作，而其他學生可能存在“搭便車”現象。因此會造成學習效果大打折扣，并不是每個組員都能在學習中有發展有進步，便違背了STEM教育的初衷。要保證STEM小組合作學習取得理想的效果，每個組員都能對小組整體成果作出貢獻，并且學生個體也都有自主探究、主動學習，組員間自由交流、互相尊重，形成一個積極互賴的關系，必須有一個較好的評價體系，且對每個學生都明確評價的標準。

4.1 對整個小組的績效進行評價 在STEM課堂教學中，小組合作探究整體績效主要圍繞著課前研究計劃的制作、模型設計草稿或制作策略及各部分功能注解、實驗結果的記錄分析解釋、實驗結論與分析討論、實驗收獲與反思、小組成員自我評價等6個維度。基于此，根據小組提交的學習成果按照4、3、2、1分 4個等級進行評價，每個等級的評價標準如表1所示。

4.2 對小組成員個人表現進行評價 小組整體績效較易檢查和評價，對教師較難觀察到的組員個人學習過程及行為表現的評價，可以通過學生自評或互評獲得。在STEM課堂教學中，小組成員個人表現分為參與任務的態度、完成工作的質量、個人解決問題的成效、個人對小組和班級工作的貢獻、參與任務的專注度等5個維度。基于此，研制表2并應用于學生個體自評，也可用于組內互評。如表2所示，STEM自我評價量表更加關注學習過程和人際交流的評價，可使學生更注重在學習中的合作及互助，并體會獨立思考與團隊協作的意義，提高人際交流的能力。

表1 STEM任務評價量表

表2 STEM自我評價量表

4.3 對學生個人的描述性評價 除了評價小組成績、學習過程、人際交流的等級外，還可增加一些對組員的質性評價。對此，可通過學生反思實現，問題可涉及以下幾個方面：1）本次課程中未預料到的事情是什么？2）如果想在科學研究中做得更好，需要怎么做？3）如果再次進行這項研究時希望有所提高，應該做的事情是什么？4）在本課程之后，希望能夠學習更多的事情是什么？5）這項研究中最簡單的是什么？6）這項研究中最難的是什么？7）完成這項研究后，你明白了什么？

教師收集學生的“反思”，將量化評價與質性評價相結合，可有效地描述學生的發展狀況。

5 教學反思與建議

筆者在初中生物學教學中多次應用本研究開發研制的STEM課堂評價量表，并不斷改進、優化。筆者認為，基于小組合作探究學習模式的STEM課堂教學，應遵循導向性、有效性、發展性和可行性原則，并注重多元化的測評。這樣的評價方式，可以高效地找到學生知識理解和探究過程中的問題所在，更有針對性地糾正學生的錯誤概念，從而促進學生的自我發展。STEM課堂教學側重于實際探究和綜合解決問題的能力，因此在教學評價方面也不能僅僅是傳統的紙筆考試。筆者建議，研究者要多借鑒、研究和分析國外教育評價方法。例如，國際學生評估項目PISA、國際數學和科學評測趨勢TIMSS、美國國家教育進步評價NEAP等，這些測評項目都對學生科學和數學等方面進行綜合測量，有利于全面評價學生綜合能力，對學生的教育和指導會更有針對性[3］，也給我國中小學科學教育的課堂教學評價提供了新思路。