借助STEM項目研究，提升學生科學素養

陳喜燕

[摘 要] STEM項目研究整合科學、技術、工程、數學等學科，以其跨學科、情境性、實證性等特征，引導學生解決真實的問題，在項目研究過程中激發學生的科學興趣，夯實學生的科學態度，引領學生掌握科學方法、積累科學技能，從而提升學生的科學素養。

[關鍵詞] STEM；項目研究；科學素養

STEM項目研究，將科學（Science）、技術 （Technology）、工程 （Enineering）、數學 （Mathematics）等學科銜接融合，以其跨學科、情境性、實證性等特征，引導學生解決真實的問題，在項目研究過程中激發學生的科學興趣，夯實學生的科學態度、引領學生掌握科學方法、積累學生的科學技能，從而提升學生的科學素養。

一、立足生活，激發學生的科學興趣

STEM項目研究的主題，不是傳統的教師給出一個意見，學生就進行研究。其主題的確定要基于學生的生活實際，努力引導學生解決真實存在的問題。在真實問題的情境中，學生的研究興趣更為濃烈。例如，“迷你自來水廠”這個項目主題的確立，源于學校新安裝的直飲水系統。學生對自來水、直飲水十分好奇，通過師生討論，基于學生生長的需求，定制出了這個屬于學生自己的STEM 項目研究主題。在這個STEM項目研究過程中，學生要解決的是一個有現實背景的問題——設計制作簡易凈水器，對身邊不干凈的水進行簡單的凈化。整個項目的學習活動，緊緊圍繞設計制作簡易凈水器，并進行測試與修改展開，開展家鄉水域的分布調查、水域實地考察、水質的初檢測等一系列學習活動，充滿挑戰的項目研究，激發了學生學習的興趣和欲望，進而把興趣轉化成了學習動力，足以支撐學生進行為期10周，大約18課時的持續研究。

二、團隊協作，夯實學生的科學態度

學生在進行STEM項目合作研究過程中，能相互幫助、相互監督，夯實團隊各成員的科學態度。例如：“迷你自來水廠”項目研究時間跨度大約為10周。學生有兩人一組的微團隊協作，如，家鄉水資源的分布調查、水資源的實地考察活動等，學生有四人一組的小團隊協作，如水資源的檢測分析、設計制作簡易凈水器等，還有整個團隊的大協作，如參觀自來水廠等。不同形式、不同內容的團隊協作，讓學生學會合作、良性競爭。不僅如此，由于學生的個性特征不同，在科學態度上有的學生表現出創新有余、踏實不足，有的學生則是嚴謹細致、缺乏開拓性，長期的團隊協作，學生能在其他成員身上發現優點，相互提醒，相互促進，朝著實事求是、一絲不茍、開拓創新的科學態度齊頭并進。

三、親身實踐，引領學生掌握科學方法

“迷你自來水廠”這一STEM項目研究大體分為9個模塊，涵蓋調查分析、觀察實驗、數據收集、整理匯總、設計制作、分享展示等不同的科學研究方法。了解水資源的狀況、家鄉水資源的分布調查，學生查閱書籍、網絡，尋訪水利部門，制作海報、思維導圖。水資源的考察活動，學生學習著采集水樣、設計問卷、采訪周邊居民，利用表格、圖片、視頻等各種形式來呈現家鄉水資源的現狀。水資源的檢測分析，學生通過TDS檢測筆、PH試紙，采用沉淀、過濾、檢測等實驗方法，對采集到的水樣進行深入分析，形成初步的水質檢測報告。設計、制作、測試、改進自己的凈水系統，創意設計、尋找材料、成本估算、協同制作、測試效果、后期改進、產品發布，學生儼然成為了專業的工程師。兩個半月來，學生親身經歷每個研究環節，從一開始的毫無思路、無所適從，到后期的游刃有余、自信滿滿，各種科學研究方法已然內化為學生的科學素養。

四、自然習得，積累學生的科學知識技能

強調培養學生科學興趣、科學態度和科學方法，并不是不要科學知識，而是讓學生能更自主地、更自然地習得更多的科學知識。STEM項目研究通過一個一個循序漸進的實踐活動，引導學生親身經歷，使得學生對于科學知識、技能的積累，更加積極主動，更加自然而然。例如：“迷你自來水廠”的研究過程中，學生對于中國乃至世界上水資源的分布和現狀有了更深入的積累，對于水質問題的成因有了更深刻的理解，對于凈化水的系統、過程、方法有了更直接的了解，對于市面上的凈水器的構成、制作工藝、制作原理有了更直觀的認識。

總而言之，STEM項目研究創設了一個真實生動的問題情境，把科學探究與生活緊密聯系，引導學生在動腦動手的過程中，解決問題、建構知識，真正提升了學生的科學素養。

參考文獻：

[1]（美）埃里克·布倫塞爾編.在課堂中整合工程與科學.周雅明，王慧慧譯[M].上海：上海科技教育出版社，2015.

[2]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（21）.

（責任編輯：呂研）