小學STEM課程中的探究式學習

摘要：STEM課程是小學科學課程變革探索的新方向。探究式學習是一種經歷科學探究的過程，以獲取科學知識、領悟科學思想、學習科學方法的學習方式。在STEM課程中引導學生進行探究式學習的實施過程包括：發現和提出問題階段，明確“動手做”任務;獲取證據和形成解釋階段，突出整合學習;交流反思與改進完善階段，體現“迭代”思維。

關鍵詞：STEM探究式學習動手做整合學習迭代思維

本文系泰州市教育科學“十三五”規劃立項課題“基于STEM教育的小學科學校本課程建構研究”（課題編號：tjkyblx2017/030）和泰州市中小學教學研究第十一期課題“小學STEM項目開發與實踐研究”（課題編號：TJYZD2017019）的階段性研究成果。

STEM課程作為一種倡導跨學科學習的課程組織形式，是小學科學課程變革探索的新方向。探究式學習是STEM課程常見的教學推動手段。它是指從問題出發，基于證據得出結論并做出解釋，經歷科學探究的過程，以獲取科學知識、領悟科學思想、學習科學方法的學習方式。它通常包含：提出問題、做出假設、制訂計劃、收集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價，在教學過程中可以根據需要和實際情況靈活整合處理。以下結合《做彈球》一課的教學實踐，說明問題、證據、解釋、交流四要素在小學STEM課程中的應用。

一、發現和提出問題階段，明確“動手做”任務

“動手做”不是單純的操作性活動，而是要與“動腦”相結合，不僅要在“做中學”，更要在“學中思”。STEM課程中探究式學習任務的提出必須基于學生已有的認知基礎，與學生的生活相聯系，創設真實的問題情境，以充分激發學生探究的熱情。彈球是一種十分常見且深受學生喜愛的玩具，用身邊熟悉的材料制作彈球玩具，對于學生來說，是一個極具吸引力的探究任務。

和科學探究的問題多為“是什么”“怎么樣”“為什么”不同， STEM課程中探究式學習的問題多為“做什么”“怎么做更好”，大多是可以通過設計來解決的問題，引導學生指向問題的解決去完成一個作品或設計一個方案。在制作彈球的過程中，學生會不斷地發現問題和提出問題。比如，膠水和硼砂溶液混合能做成彈球嗎？兩種原料怎樣配比？等等。然后通過討論、整合，明確“動手做”的任務——制作一個彈得高的結實圓形彈球。

二、獲取證據和形成解釋階段，突出整合學習

多學科整合學習，是STEM課程的核心理念。從探究式學習的流程看，制訂計劃（方案）、收集證據、處理信息、得出結論是獲取證據和形成解釋階段的主要環節，整合學習的要求也體現在這些環節中。

在獲取證據階段，教師引導學生在掌握制作彈球的技術要領和基本流程的基礎上，設計出“驗證彈球配方可行性”的實驗方案。在展示交流實驗方案后，教師引導學生收集證據，根據實驗步驟嘗試制作彈球，驗證硼砂溶液和透明膠水混合能不能做成彈球，并對自己制作的彈球的彈性進行測量。

在形成解釋階段，學生展示自己制作的彈球，觀察各組硼砂溶液的加入量以及彈球反彈高度的平均值，最后得出結論：硼砂溶液和透明膠水混合能夠做成彈球，硼砂溶液和膠水的配比不同，得到的彈球的彈性不同——膠水一定，在一定范圍內，硼砂溶液越多，彈球的彈性越強。配方相同，彈球的制作工藝不同，其反彈高度也存在差異。

在上述過程中，學生綜合運用各學科知識、技能進行整合學習。科學方面，驗證知道硼砂溶液和含聚乙烯醇的膠水混合可以得到一種具有黏性的彈性物質;知道原料配比不同、制作工藝不同，混合后所得物品的特性（黏性、可塑性、彈性等）不同。數學方面，通過確定和控制變量，進行原料用量和比例的換算，統計每次彈球反彈高度的數據，并分析和解釋，發現原料配比不同、工藝不同的彈球反彈高度的數據變化規律。技術方面，知道制作彈球的基本工序和塑形工藝，能夠制作彈球并測量其反彈高度，并不斷地改進技術。工程學方面，應用工程設計思維，通過選擇不同的原料配比、制作工藝等實驗方案，解決如何使彈球彈得更高的問題。

三、交流反思和改進完善階段，體現“迭代”思維

工程設計取向是STEM課程的主要特征。工程師們解決問題的思路大致是：提出問題、界定問題、制訂合理的解決方案、落實方案、在落實方案的過程中發現新問題、再次界定問題、制訂新方案，直到完全解決問題。這是一個多次循環的過程，稱為“工程迭代”。STEM課程中的探究式學習，并不刻意追求研究的結果，而更加重視反思和改進——通過學生生成的完整作品或方案來考量他們對所涉及的各個學科主要概念的掌握，并通過反思和評價，進一步完善作品或方案，滲透工程技術“迭代”思維。

在上述獲取證據、形成解釋的探究基礎上，教師引導學生思考：怎樣改進才能將讓彈球的彈性更強、外形更加美觀？學生通過交流反思，共同研究改進實驗方案，調整原料配方，優化制作工藝，嘗試做出彈性更高、外形更加美觀的彈球，并通過測量檢驗彈球反彈的高度，不斷探究硼砂溶液和膠水的最佳配比，充分經歷“迭代”過程，培養思維的嚴謹性和持之以恒的態度，發展綜合素養和解決問題的能力。

（王東，江蘇省泰州市姜堰區教師發展中心綜合教研部主任。）2019年第1期教育研究與評論人物人物教育研究與評論2019年第1期【策劃人語】 “小小石榴花，深深一片情”，這是顧美云老師在贈給我的著作《石榴花開》上所寫的贈言。樸素真摯的話語，飽含著她對教育、對學生的深情，也傳遞著她對教育生命常青的追求。

顧美云老師是江蘇省首批特級教師，是其中最年輕的一位。那一輩教師為江蘇的小學語文教學研究做出了卓越貢獻，澤被至今。我敬重他們，敬重顧老師，想起她，就想起由文字復現的她的生動課堂，就想起她溫和暖煦的笑容。教育人，需要這樣的“想念”和“記憶”。

——周益民

顧美云1943年出生，江蘇省首批特級教師，中學高級教師。1961年從江蘇省無錫師范學校畢業，分配至無錫市崇寧路中心小學從事語文教學工作38年。退休后受邀在無錫市僑誼實驗小學專家組工作至今。

從教五十多年，熱愛學生，熱愛語文課堂，潛心研究小學語文教學。曾參加全國漢語拼音基本式研究和低年級聽說訓練實驗，從20世紀80年代起，著重進行“發揮電教功能，優化教學過程”的研究;主持無錫市12所學校協作研究國家級課題“科學教育”子課題“科學認讀，發展語言與思維”等的研究。

把培養青年教師視作己任。4年間，承擔了兩期有40多位學員的“（原）崇安區顧美云教法學習班”的培訓工作。在崇寧路小學“名師伴我成長”小組工作6年，指導10多位年輕教師。在原崇安區、原南長區教育局舉辦的“特級教師工作室”，指導18位研修教師。兩次接受江南大學的委托，在“無錫市學科帶頭人高層次研修班”指導多名學員。

曾當選為全國青聯委員，兼任江蘇省電教研究會副理事長、江蘇省小語會副理事長、無錫市小語會理事長、無錫市教育學會副會長。無錫市第九、第十、第十一屆人大常委會委員。曾獲全國三八紅旗手、全國優秀教師，江蘇省有突出貢獻的中青年專家等稱號，獲評江蘇省小學、幼兒園“紅杉樹”園丁獎金獎。·代表作·