基于小學(xué)科學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)踐研究

武漢市長春街小學(xué) 魏 娜

武漢市教育科學(xué)研究院 王 康

2017年開始，《小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》中有兩條新增，其中有一條是：明確新增技術(shù)與工程學(xué)，讓學(xué)生體會動手成功的樂趣，養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習(xí)慣，明確了STEM（STEM教育即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）教育的統(tǒng)稱。）中T和E的重要性，也就是強(qiáng)調(diào)技術(shù)與工程。因此，作為一線的科學(xué)教師要明確新形勢，善于把握新變化，學(xué)會把自己的教學(xué)實(shí)踐與課標(biāo)要求做適應(yīng)性的調(diào)整。

STEM教育是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織形式，它將科學(xué)技術(shù)工程與數(shù)學(xué)有機(jī)地融合為一體，倡導(dǎo)孩子跨學(xué)科學(xué)習(xí)概念，注重學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)系。在小學(xué)科學(xué)教材里有很多內(nèi)容本身的教學(xué)也涉及到需要融合STEM教學(xué)。基于這樣的理論認(rèn)識，武漢市長春街小學(xué)的科學(xué)組團(tuán)隊(duì)努力在教學(xué)中嘗試STEM與科學(xué)課相融合。

一、基于課程的STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)流程

對現(xiàn)有科學(xué)學(xué)科課程內(nèi)容進(jìn)行分析和整合,尋找典型課例進(jìn)行STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)，開展基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的STEM課程課堂教學(xué)實(shí)踐。筆者對科教版小學(xué)《科學(xué)》教材進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有一些典型的動手制作的課例，比如三年級《做一個指南針》，四年級《制作風(fēng)向標(biāo)和雨量器》，五年級《造一艘船》《設(shè)計(jì)制作小賽車》，六年級《設(shè)計(jì)制作一座紙橋》等。在這一類型的課例中，我們會將這些本來可能只需要一個課時完成的教學(xué)課例進(jìn)行項(xiàng)目式升級，采取PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)設(shè)計(jì)制作的完整流程。

圖1 基于課程內(nèi)容的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程圖

項(xiàng)目學(xué)習(xí)流程如下：1.明確一個目標(biāo)任務(wù)；2.小組內(nèi)以頭腦風(fēng)暴的形式開展討論，搜集相關(guān)資料，學(xué)習(xí)問題相關(guān)知識；3.設(shè)計(jì)出一個最佳方，明確小組分工；4.畫出施工設(shè)計(jì)草圖；5.再使用材料、工具，按照設(shè)計(jì)方案和草圖制作出一個作品；6.測試并記錄數(shù)據(jù)，解決測試中存在的問題，不斷迭代優(yōu)化作品；7.以小組為單位進(jìn)行作品展示，并分享作品（主要包括作品名稱、設(shè)計(jì)背景、團(tuán)隊(duì)分工、制作過程、問題解決、創(chuàng)新點(diǎn)、改進(jìn)之處等）；8.給出評價表或共同討論一個評價方案，進(jìn)行評價（采取自評和他評兩種形式，評價維度以學(xué)生參與評價為主，作品評價為輔）。

二、基于課程的STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)與分析

以科教版小學(xué)《科學(xué)》教材五年級《造一艘小船》一課為例。這一課典型地對應(yīng)課標(biāo)中的“跨學(xué)科概念”和“科學(xué)與工程實(shí)踐”領(lǐng)域，體現(xiàn)了新課標(biāo)中的精神，突出強(qiáng)調(diào)STEM學(xué)習(xí)在科學(xué)教育領(lǐng)域的重要作用。在學(xué)習(xí)的過程中，讓學(xué)生整合自己科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)及工程四方面的知識，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，設(shè)計(jì)制作出一艘能夠承受一定重量的小船，在探究過程中引導(dǎo)學(xué)生思考有關(guān)沉浮的問題。STEM項(xiàng)目《造一艘小船》知能分析表如下：

表1 《造一艘小船》STEM項(xiàng)目知能分析表

在具體實(shí)施教學(xué)過程中，將這一課進(jìn)行項(xiàng)目式升級，將課時規(guī)劃為6課時完成，包括：《船的故事》《繪制設(shè)計(jì)圖》《造一艘小船》《測試、評價小船》。然后設(shè)定了如下教學(xué)目標(biāo)：

第1課時《船的故事》：了解船的發(fā)展簡史。繪制船的發(fā)展簡史流程圖，明確制作一艘集裝箱船的任務(wù)要求，能夠在組內(nèi)進(jìn)行合理的分工。

第2-3課時《繪制設(shè)計(jì)圖》：設(shè)計(jì)與繪制圖紙。思考自己所需的材料，學(xué)會繪制設(shè)計(jì)圖的基本要素，學(xué)會利用數(shù)學(xué)知識完成比例尺的換算，小組內(nèi)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，優(yōu)化出小組成員最滿意的設(shè)計(jì)方案，然后分工合作完成設(shè)計(jì)圖的繪制，能認(rèn)識工具并且能選擇符合自己的工具；完成STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)記錄單。

第4-5課時《造一艘小船》：按圖紙?jiān)齑Ｖ谱鬟^程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)有問題，及時調(diào)整方案，完善船的設(shè)計(jì)和制作，制作成功后美化船體外觀。

第6課時《測試、分享、評價小船》：測試小船的承重能力，分小組展示交流。共同討論一個評價方案，進(jìn)行評價。

三、基于STEM教育的課外實(shí)踐活動再思考

除了科學(xué)課課堂教學(xué)，我們也會注意利用課外拓展環(huán)節(jié)，將STEM教育滲透到學(xué)生的日常生活的科學(xué)學(xué)習(xí)中。在一節(jié)科學(xué)課或者一單元、一學(xué)期的科學(xué)課教學(xué)結(jié)束后布置相關(guān)的拓展實(shí)踐任務(wù)，多創(chuàng)造機(jī)會培養(yǎng)孩子動手能力的提高。比如：學(xué)習(xí)《簡單電路》一課，在學(xué)生了解了并聯(lián)電路和串聯(lián)電路后，讓學(xué)生課后用兩節(jié)電池點(diǎn)亮更多的小燈泡。學(xué)習(xí)四年級下冊《電》這個單元結(jié)束后，讓孩子們回家在家長的支持下網(wǎng)上選購小電動機(jī)，配上家里的廢舊環(huán)保材料經(jīng)過創(chuàng)想——設(shè)計(jì)——制作——施工的過程制作電動小賽車，小船，小飛機(jī)等。在一個學(xué)期結(jié)束后，布置假期自行成立項(xiàng)目小組，完成一項(xiàng)STEM小制作，并且用PPT或者制作過程視頻以及電子小報(bào)的形式完成制作報(bào)告，再利用開學(xué)第一周的科學(xué)課堂進(jìn)行作品展評。

四、啟示展望

我們的這種關(guān)于STEM教育與科學(xué)學(xué)科教學(xué)融合的實(shí)踐活動，將老師和學(xué)生都置身于項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式中。教師根據(jù)教材課標(biāo)設(shè)定任務(wù)，然后以小組團(tuán)隊(duì)合作的方式學(xué)習(xí)，整合多種學(xué)科的知識和過程性能力，開展對知識深度理解、科學(xué)性的解釋以及遷移運(yùn)用，這樣的學(xué)習(xí)過程充滿了挑戰(zhàn)，學(xué)生必須不斷地審視自己的設(shè)想、方案和行為，從而培養(yǎng)他們的批判性思維、問題解決能力和創(chuàng)新思維等關(guān)鍵能力。

目前中國的教育體系有很多優(yōu)點(diǎn)，值得鞏固扎實(shí)，但缺點(diǎn)在于視野狹窄，過度強(qiáng)調(diào)技能、鉆研題目，并沒有給技能訓(xùn)練以充足思想指引，以至于學(xué)生長大之后技能優(yōu)秀，但是對方向把握不足，選擇自我人生以及解決真實(shí)問題的能力有限，在世界舞臺的貢獻(xiàn)受到局限。教育的根本目標(biāo)是——解決世界的問題，小學(xué)學(xué)科學(xué)有什么用？不是為了升學(xué)，就是要從小建立未來科學(xué)家、工程師、創(chuàng)業(yè)企業(yè)家的思維方式，從小學(xué)會從周圍的世界中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。基于以上認(rèn)識，筆者認(rèn)為這種融合性的教學(xué)對于現(xiàn)行的教育體系的完善，十分有價值。