基于STEM教育理念構建跨學科融合教育

曹偉

在要求核心素養的時代背景下，教師更加注重對學生解決問題能力的培養。STEM教育作為一種跨學科的融合創新教育方式受到了廣泛關注，它是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，通過將多個基礎學科進行有效融合，實現跨學科學習。STEM教育既是一種教育理念，也是一種學習方式，突出強調了對學生跨學科學習能力的培養，促進學生核心素養的發展。本文，筆者將從STEM教育理念出發，通過項目式學習活動，將不同學科的知識與素養進行深度融合，打破傳統的學科邊界，積極構建跨學科融合教育新樣態。

近年來，STEM教育因為各級教育部門的高度關注，廣大一線教師積極開展了STEM教育的相關研究。通過實踐研究，筆者認為，促進STEM教育發展的關鍵是實現有效的跨學科融合，跨學科作為STEM教育的本質特征，對STEM教育的發展起到了引領性的驅動作用。但必須強調的是，STEM教育并不是簡單的基礎學科的疊加和組合，而是要在融合與迭代中不斷創新與發展。因此，除了跨學科以外，STEM教育還必須強調真實情境下的問題研究與實踐體驗，強調在問題解決的過程中幫助學生形成新的生成和發現。

一、以項目式學習為橋梁，在問題解決中尋求融合創新

STEM教育的發展深刻影響了當前課堂教育教學的變革。核心素養教育目標代替了傳統的知識教育目標，課堂教學目標也已指向對學生核心素養發展的培養。項目式學習作為STEM教育典型的學習方式，受到了廣大教師的熱烈歡迎，很多教師也在積極嘗試采用項目式學習開展教育教學活動。這樣的課堂教學實踐，可以讓學生在真實的項目情境中發現和解決問題，發展學生的核心素養。

項目式學習最重要的特征是學科融合的教育方式，學科融合并不是簡單的學科知識的疊加，而是要實現學科之間的一種深度融合，實現這種融合關鍵在于找到學科之間的整合點。因此，通過積極構建真實有效的項目案例，學生可以在完整的探究實踐過程中，用自己所掌握的知識與技能尋求問題的解決方法。在這個過程中，針對一些難以直接解決的問題，學生可以利用教師提供的問題解決支架來幫助解決問題。同時，項目式學習需要以合作學習作為重要的學習策略，通過小組分工開展合作學習，促進項目學習的有效性和實踐性。

例如，在Scratch程序設計中，筆者以花園里隨處可見的各種花朵作為項目問題，構建了真實問題情境下的項目案例“花朵繽紛”，讓學生經歷“花瓣變花朵”的過程，再由“花朵”實現“滿園花朵”，最后可以實現花朵大小、顏色、位置都不一樣的展示效果。在這個項目實踐中，學生經歷了問題的聯想、建模、表征等過程。學生通過聯想將“花朵繽紛”與“花瓣”建立聯系，形成“花瓣變花朵”的結構模型，最后利用隨機數進行表征，實現“花朵繽紛”的絢麗效果。同時，在這個過程中學生需要用到問題分析、建立數學模型、色彩效果的選擇等。這種以問題解決為目標，以真實情境問題為載體，通過將不同學科知識與素養進行深度融合的過程就是項目式學習實踐的過程，也是學生核心素養形成的重要方式。

二、以真實問題為載體，在體驗實踐中實現意義建構

開展項目式學習活動，關鍵在于項目的選擇和設計。教師要根據學生的真實生活經歷，以課本知識為依據，從中挖掘相關具有研究價值的問題素材，通過不同學科知識的整合加工，形成一個綜合性的項目問題，在此基礎上構建科學有效的項目案例。

真實問題情境下的項目案例，能夠有效激發學生的學習興趣。此外，最為重要的是要讓學生實現對知識的意義建構，通過對真實問題的分析和解決，引導學生學會綜合利用各個學科的知識與技能來解決問題。例如，在“花朵繽紛”項目案例中，針對花瓣如何形成花朵，教師可以結合生活常識引導學生先觀察和分析花朵的特征，即花瓣通過旋轉形成花朵。在旋轉的過程中，設置造型中心是花瓣變花朵的關鍵。由此，學生對旋轉的概念有了更加清晰的認知，對問題分析的方法也有了更深的理解。同時，學生通過花瓣旋轉變花朵以及利用隨機數實現花朵顏色、大小、位置的轉變，實現了對知識的意義建構，在實踐過程中逐步發展了核心素養。

三、以項目的解決為目標，在任務驅動探究中迭代優化

通過構建具有真實問題情境的項目案例，讓學生經歷問題解決的整個過程，培養學生綜合運用各個基礎學科的知識和技能解決問題的能力。筆者認為，真實有效的項目是培養學生解決問題的載體，項目的解決則成為項目實踐的目標。學生在解決問題的過程中可以將知識逐步內化為素養，這樣，從項目的構建到問題的解決才算是一個完整的項目學習過程。教師要緊跟學生問題生成和解決的過程，還要給予學生及時的、有針對性的指導。

任務驅動教學可以有效促進課堂問題的解決。傳統的任務驅動學習是一種被動的學習方式，學生的學習過程要跟著教師的教學任務逐步深入，這導致學生缺乏對問題的主動建構和深度研究。因此，項目式學習有效驅動了學生解決問題能力的培養和發展，幫助學生逐步提高核心素養。項目實踐的過程是以問題解決為目標的，學生在項目任務的驅動下逐步解決問題，經歷問題解決的整個過程，將知識與素養融合，更好地促進了核心素養的發展。因此，教師只有更加關注學生學以致用能力的培養，才能夠在項目實踐過程中更好地促進學生核心素養的落地與發展。