科學(xué)課堂中實施項目式STEM教學(xué)實踐初探

廖風(fēng)高

摘 要：STEM教育在我國的發(fā)展方興未艾，在現(xiàn)階段科學(xué)教育中缺少相關(guān)的STEM項目、教法、和評價方式的情況下，立足于現(xiàn)有科學(xué)教材體系，采取基于項目式的STEM教學(xué)，對教科版科學(xué)五年級上冊《運動和力》單元進(jìn)行整合優(yōu)化。進(jìn)行項目式STEM教學(xué)的實際和初探。

關(guān)鍵詞：STEM；科學(xué)課堂；教學(xué)實踐

STEM是科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）教育的總稱。STEM課程重點是加強對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)， 四種素養(yǎng)的教育。

一、實踐研究背景

近幾年，發(fā)展STEM教育，進(jìn)行學(xué)科融合，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)，逐漸成為了各國教育發(fā)展的主流。在我國，2017年教育部印發(fā)的義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，特別把STEM教育列為新課程標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容之一。目前STEM教育還處于開始階段，缺少合適的STEM教材、教法以及評價體系。

筆者認(rèn)為，立足于現(xiàn)有的科學(xué)教材體系，采取項目教學(xué)法，將STEM教育與科學(xué)課堂相結(jié)合，是非常好的方式。項目教學(xué)法就是在老師的指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理，信息的收集、方案的設(shè)計、項目實施及最終評價，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，學(xué)生通過該項目的進(jìn)行，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。“項目教學(xué)法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”被動的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。以教科版五年級上冊《運動和力》單元為例，本單元共有8課時，分別是《我們的小纜車》、《用橡皮筋做動力》《像火箭那樣驅(qū)動小車》《測量力的大小》《運動和摩擦力》《滑動和滾動》《運動和設(shè)計》《設(shè)計制作小賽車》。如果按照課標(biāo)要求，這個單元的教學(xué)分為四部分：第一部分：了解重力、彈力、反沖力，并用這些力讓小車運動起來，研究力的大小與小車運動的關(guān)系。第二部分：學(xué)習(xí)測量力的大小，認(rèn)識里的單位。第三部分：認(rèn)識摩擦力，研究影響摩擦力大小的因素。第四部分：動手制作，用所學(xué)的知識設(shè)計和制作一個小車，完成一個小制作。就整個單元的教學(xué)內(nèi)容來看，是比較適合于開展項目式STEM教學(xué)課程的科技活動，完成小賽車的設(shè)計制作。

二、實踐過程和方法

在開展科學(xué)課堂教學(xué)時，嘗試通過項目式STEM教學(xué)，既要達(dá)成科學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)，不影響教學(xué)進(jìn)度，同時體現(xiàn)STEM課程理念，以《設(shè)計制作小賽車》為例，做了以下實踐探索：

首先，對《運動和力》單元的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，確立以項目為整體的核心目標(biāo)——《設(shè)計制作小賽車》，所有的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置圍繞這個目標(biāo)來設(shè)計。通過STEM教學(xué)，讓學(xué)生將自己的設(shè)計轉(zhuǎn)化為模型，在解決建模過程中，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力及技術(shù)能力。最終呈現(xiàn)出一個產(chǎn)品，一輛小賽車。

其次，根據(jù)項目式STEM課程建構(gòu)，《設(shè)計制作小賽車》通過以下環(huán)節(jié)開展：

第一個環(huán)節(jié)：確立工程目標(biāo)，設(shè)計小賽車方案。

通過播放”汽車生產(chǎn)過程““F1賽車設(shè)計制造”等視頻，引起學(xué)生興趣，并提出單元教學(xué)目標(biāo)——《設(shè)計制作小賽車》。讓學(xué)生思考設(shè)計自己的小賽車方案。而且老師有意識的提出一些具體要求：1、小賽車的車體長不能超過20厘米，寬不能超過10厘米。2、車體材料不限制，但不能使用現(xiàn)成車體。3、必須給小賽車加上動力，但不能使用小馬達(dá)為動力。學(xué)生設(shè)計完成后，交流分享自己的設(shè)計方案，并針對不足進(jìn)行改進(jìn)。

第二個環(huán)節(jié)：根據(jù)設(shè)計方案，制作小賽車。

按照自己的設(shè)計方案，學(xué)生自行收集制作小賽車相應(yīng)材料，準(zhǔn)備相關(guān)的工具，在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行制作。制作分為兩部分，車體制作和動力制作。車體制作主要是根據(jù)自己的設(shè)計需求，選取生活中的廢棄材料，如光盤、筷子、木頭、礦泉水瓶等進(jìn)行制作。動力制作，在不適用電動馬達(dá)的情況下，給小車加上動力，還要跑得快跑得遠(yuǎn)。學(xué)生會和學(xué)習(xí)過的科學(xué)知識聯(lián)系起來了，教師反過來開始教學(xué)單元前面的知識，通過學(xué)習(xí)讓了解了重力、彈力、反沖力，并通過實驗活動知道這些力可以讓小車動起來，并了解力的大小與小車運動的關(guān)系。這部分知識學(xué)習(xí)以后，學(xué)生會嘗試給自己的小賽車加上動力，有用拉力做動力的；有用氣球反沖力做動力的，更多的是用彈力做動力的。基本完成了對賽車的制作。

第三個環(huán)節(jié)：交流、展示與迭代設(shè)計

通過相互展示和相互評價，可以培養(yǎng)學(xué)生的分析表達(dá)能力。同時，可以借鑒和學(xué)習(xí)別人制作的長處，認(rèn)識到自己作品的不足之處，從而進(jìn)一步修改自己的作品。同時，老師會提出新的任務(wù)，學(xué)生將對自己的作品進(jìn)行迭代設(shè)計與制作。

三、實施項目式STEM教學(xué)感受

項目式stem課程，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在以科技活動為載體的STEM教學(xué)實踐中，與對比班相比，在實驗班開展項目式STEM教學(xué)，最直觀的感受，就是在并沒有降低本單元的教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實施STEM教學(xué)的班級，學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的熱情和學(xué)習(xí)的興趣更加的濃厚。在前兩個課時（設(shè)計小賽車的方案、制作車體）的學(xué)習(xí)中，老師只需要拋出問題，然后就可以作為一個旁觀者了。學(xué)生圍著這些問題去自己思考、設(shè)計、制作和改進(jìn)。通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分利用課本知識，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，完成了屬于自己的“產(chǎn)品”。經(jīng)過老師對實驗記錄的檢查、對作品完成情況的反饋，采取項目式STEM教學(xué)，主動參與學(xué)習(xí)的學(xué)生達(dá)到95%以上，甚至能把不喜歡科學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)生都能吸引進(jìn)來，主動參與率明顯高于常規(guī)科學(xué)課教學(xué)的學(xué)生。

項目式STEM教學(xué)，使學(xué)生的合作意識更強

本次實踐過程中，開展STEM教學(xué)，是以完成項目為核心——設(shè)計制作小賽車。要完成這個目標(biāo)，要涉及到賽車的設(shè)計，材料的準(zhǔn)備，工程制作等方方面面的內(nèi)容。所以主要還是以小組分工合作完成。小組成員各自發(fā)揮自己的特長。有的學(xué)生數(shù)學(xué)和作圖能力很強，主要負(fù)責(zé)設(shè)計部分。有的學(xué)生善于收集材料，有的學(xué)生動手能力強，可以負(fù)責(zé)制作……一次項目式STEM教學(xué)，就讓學(xué)生團(tuán)結(jié)起來，為完成一個共同目標(biāo)相互協(xié)作，小組合作意識更強了。

項目式STEM教學(xué)，讓研討、學(xué)習(xí)的氛圍更濃厚

基于項目式的STEM教學(xué)，不僅對于教師的“教”，是一個新的挑戰(zhàn)，對于學(xué)生的“學(xué)”，更是一個新的學(xué)習(xí)方式。在這種創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)方式中，以學(xué)生為主體進(jìn)行基于項目開展的研討學(xué)習(xí)，雖然我們在完成項目時采取了小組合作方式，讓小組成員各展所長，但負(fù)責(zé)設(shè)計作圖的就不只是負(fù)責(zé)設(shè)計組圖，還需要協(xié)助收集材料或協(xié)助制作；負(fù)責(zé)制作的成員也可以對設(shè)計組圖提出意見，一切的目標(biāo)就是更好更完美的完成作品，小組成員彼此之間的交流和研討，使整個學(xué)習(xí)的氛圍更加的濃厚。

項目式STEM學(xué)習(xí)，讓科技活動課堂更有“科學(xué)的味道”

在科技活動的教學(xué)過程中，我們常常提到要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，要通過科技教育使學(xué)生逐步領(lǐng)會科學(xué)的本質(zhì)，樂于探究、熱愛科學(xué)。但在實際教學(xué)中，往往又忽視了這一點，我們可能更注重科學(xué)概念的掌握，過程和方法中的實驗活動也幾乎是驗證性試驗。確少對學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)。而基于項目式的STEM教育，首先給學(xué)生確立一個項目，一個整體目標(biāo)，在完成這個項目的過程中，反復(fù)的評價和改進(jìn)自己的產(chǎn)品，讓孩子的創(chuàng)新力和批判性思維得到發(fā)展，科學(xué)素養(yǎng)得到提高。讓科技活動課堂更加有了科學(xué)的味道。