小學探究型課程項目化學習的STEM活動設計
——以《環保精確書簽制作》教學為例

徐文燕

基于項目化學習的STEM活動設計非常具有挑戰性，其中項目化學習賦予了問題解決的實際意義，即在項目化學習過程中學生學習應用多種工具，解決生活生產中的實際問題，其強調的是做中學和學生主體性，為學生提供融入真實情境的工程設計體驗，引導學生運用科學、技術、工程、數學等各個領域的知識解決真實世界中有意義的問題，從而幫助學生對各個領域知識有更加正確和深入的理解，在應對未來遇到的重大挑戰時，能夠通過項目化學習中學到的創造、設計、建構、發現、合作等方式分析和解決實際問題。本文以環保精確書簽制作這一項目活動為例，闡述了將設計與實施同STEM項目化學習理念相結合，優化并形成以學生為主體的活動設計策略和實踐。

一、項目設計背景

本校四、五年級STEM課程《創意定位設計》科目第一單元的主題內容如表1所示。

表1 《創意定位設計》科目第一單元主要內容

在進行這一單元的教學前，筆者首先對學生的學情進行全面的分析：高年級的學生注意力相對比較集中，語言表達能力和抽象思維能力發展也較為成熟，為學生思維活動奠定了基礎，但學生的好奇心和求知欲很難長期保持，需要借助外界新事物的不斷激發，因此教師要將學生置于工程設計的任務挑戰情境中，使學生渴望通過自己的設計實現自己的想法，促使學生積極參與到學習與設計中來，完成學習任務。

根據對學生的學情分析，筆者確定了項目設計思路，一是本項目指向和培養的學生核心素養和能力，是搜集分析信息、設計完善方案、探索與創新、規范安全操作等能力；二是本項目運用的探究實踐方法是觀察、收集、比較、設計、分析、合作；三是本項目驅動性任務是設計能精準定位上一次閱讀位置的書簽。

二、項目設計與實施

首先是發現問題，確定目標。筆者第一步是帶領學生到圖書館查閱資料，以閱讀中遇到的問題為引導，引出制作環保精確書簽的課題，同時安排學生對市面上已有的書簽產品進行調查和試用，了解書簽的作用和局限，分析它們的優缺點，最后發現市面上并沒有能真正具備精確定位到閱讀行句的書簽。然后引導學生根據已有知識，確定本活動真正需要解決的問題：如何用書簽記錄上一次所讀的頁碼。通過搜集信息和調查研究后，學生確定了要設計的精確書簽應是由長條矩形硬紙片制成，在書簽頂部有一個U型切口，可以方便固定在書頁上。

其次是設計書簽，繪制草圖。筆者首先向學生展示建模的技巧及注意事項，使學生了解整個設計制作的過程，學會了繪制草圖和建模的相關技巧，明確目前現有的資源以及條件。接下來學生根據調查結果和教師教授的繪制技巧，開始著手設計環保精確書簽，學生設計了不同的方案，每個學生都迅速提出自己的設計思路，并通過互相評論，傾聽同伴的批判性建議，進行思考和改進；學生在討論中闡述自己設計的優缺點，相互之間取長補短；在每個小組內，學生對設計出的方案制作時間進行預估，對材質可塑性進行比較，對制作難易度進行比較，通過比較與反思，篩選出當前項目任務的相對較佳方案。學生還要記錄下小組內討論的設計思路、優化設計方案及確定的最終思路，并根據教師講授的繪圖技巧繪制草圖，完成相關工程日志。

再次是制作書簽，評價交流。在教師的輔助下，學生自主搜集制作材料，借助測量工具、運用數學運算思維、圖形思維將設計圖轉換為實物，學生在制作過程中可能會遇到一些新問題，例如，書簽結構不合理、模型有誤差、材料難塑型等，這就需要學生反思自己的設計與建模過程，將設計與實際相結合，在成功地完成了精確書簽的制作后，不僅完成了項目任務，而且還深入了解和領悟到工程設計與實施的嚴謹性。

制作完成后，學生將作品進行展示，每位學生都從閱讀者、消費者的角度，從“精確定位、實用、美觀、環保”四個維度對作品進行互評。評估環節不僅是學生作品的一個展示以及反饋過程，同時也教會學生學習用批判性思維，對任務完成的過程進行合乎邏輯的考察和評估，促進自學自研，學會學習。

最后是自主創想，設計書簽。之前的活動中，學生根據自己的設計都制作出了符合本課要求的精確書簽，這大大激發了學生的制作熱情，讓學生感覺所學的課程與自己的生活息息相關，因此學生根據這節課所習得知識，又有了許多新設想以完善自己的設計，開始碰撞出新的思維火花。如有學生提出書的大小不同，如果每讀一本書就要制作一張新書簽過于麻煩，可以將矩形硬紙片改成有彈性的綁帶，這樣就可以適用于多種大小的書籍；也有學生提出可以在書簽上標注刻度，必要時可以拿來當量尺使用，給書簽額外增加了一項功能；還有學生提出可以利用軟性磁鐵條制作書簽，這樣書簽不易滑動和損壞。

三、項目效果與反思

基于項目化學習的STEM工程設計模式活動源于真實情境中的問題或任務，學生在解決問題或完成任務挑戰的過程中制訂設計方案或模型，培養了他們的高階思維能力，也讓學生有學以致用的效能感。學生結合自身經驗，解決教師所設置的“在閱讀中，精準定位上一次所閱讀位置”這一問題，再結合教師提供的資源及學生已有的知識儲備，完善自己的思路與設計，而且制作環保精確書簽在學生力所能及的可操作范圍內，最終學生自己制作完成環保精確書簽并可以實際使用，使得學生的自信心和成就感大大增強，同時筆者對于此類活動也有了自己的反思。

其一是貼合真實問題，培養學生興趣。項目化學習設計的課程與學生生活的聯系緊密，真實情境中的問題和任務有利于激發學生的想象力，培養他們利用現有條件解決問題的能力。本課主題為制作“環保精確書簽”，書簽作為日常生活中常見的物品，學生都接觸過并使用過，已經對其有一定的認識和了解，學生在教師創設的不同使用情景下，對生活中的這一物品進行再設計，不僅能全心投入而且收獲了成就感。因此，小學工程類項目設計不一定要具備多么復雜、昂貴的硬件條件和設施，才能進行教學活動，從生活中的小問題入手，更有利于學生掌握工程設計的思維方法，提高解決實際問題的能力。

其二是立足設計成果，以過程促發展。基于項目化學習的STEM工程模式活動設計是一種動態的、創造性的和可評價的過程。分析、反思是評估設計成果的重要方式，如學生在評價“環保精確書簽”過程中，首先是對結果進行了評估，找到實際結果與預期設想之間的差距，然后對導致這種差距的原因進行深度分析并加以改進；其次是對自我的價值評估，最終實現對自我價值的認同和自身某些知識的不足的認識，有助于培養學生的核心素養，激發學生的學習興趣，培養學生的科學精神，更有助于學生發展更健全的人格和個性。