基于STEAM教育理念的“五角星”項目式教學實踐與反思

顧彩梅 (浙江省杭州外國語學校 310023)

近年來，許多教育工作者展開了對STEAM教育的研究，他們的工作主要集中在對STEAM教育理念的定義及內(nèi)涵的探索、對國外STEAM教育的歷程以及發(fā)展進行分析，而對實踐方面的研究很少.筆者所在的學校是浙江省中小學STEAM教育項目種子學校，致力于將STEAM教育理念落地課堂教學實踐，以期提供STEAM教育理念下的實踐樣本，并且形成有效教學框架.筆者有幸也參與其中，開設(shè)了以“五角星”為主題的項目教學展示課，課程從一個驅(qū)動性問題出發(fā)，把數(shù)學作為STEAM教育的核心和基礎(chǔ)，同時融合其他學科，采用項目式教學的方式展開教學，課后教研組展開深入交流，現(xiàn)將教學實踐過程和教學反思整理如下.

1 STEAM教育理念與項目式教學

1986年美國國家科學基金會在《大學的科學、數(shù)學和工程教育報告》中首次提出“科學、數(shù)學、工程和技術(shù)”教育的綱領(lǐng)性建議，即STEM教育.后經(jīng)發(fā)展，將代表人文藝術(shù)的Arts融入其中，形成了STEAM教育理念.該教育理念不是將幾門學科簡單地疊加，而是彼此之間進行融合，組成為一個有機整體.項目式教學是探索STEAM教育理念的一種新型教學和學習方法，它以真實問題為驅(qū)動任務(wù)，以制作作品為目的，學習和研究學科核心概念和原理，在實踐中應(yīng)用知識、獲得知識，培養(yǎng)學生問題解決的能力.基于項目的STEAM兼顧STEAM和PBL兩部分，既有STEAM跨學科融合、基于現(xiàn)實問題、參與度高等優(yōu)勢，又能充分在學習目標和學習過程中體現(xiàn)“項目”二字，使學習和研究過程局限在一定范圍內(nèi)，更加有針對性.[1]

2 教學設(shè)計案例

2.1 確定研究問題

驅(qū)動性問題的獲得來自一份生日禮物的分享——“用塑料管折疊的小星星”，學生們好奇為什么這樣折疊得到的是立體五角星？于是他們首先自主探究完成了“紙帶平結(jié)是正五邊形”的證明(主問題)，然后經(jīng)自由討論發(fā)散出若干個子問題(表1中“教學內(nèi)容”)：尋找折疊正五邊形(五角星)的其他方法；探索足球上的幾何圖形；探索多邊形的穩(wěn)定性；認識正多邊形、正多面體；了解正五邊形的尺規(guī)作圖和工業(yè)制圖畫法.

2.2 確定基于學情的教學目標

筆者以課外討論班的形式組織八年級部分學生參加本課題的學習，學生具備一定的幾何知識基礎(chǔ)、幾何直觀和數(shù)學抽象能力，能進行簡單的邏輯推理，求知欲望強烈，學習興趣濃厚.教師根據(jù)學生自主討論得出的不同主題，結(jié)合《義務(wù)教育數(shù)學課程標準(2011年版)》(以下簡稱《標準》)明確學習目標(表1).

表1 教學設(shè)計案例涉及的問題及對應(yīng)的教學內(nèi)容和目標

2.3 項目設(shè)計與實施

(1)任務(wù)分工

學生自主選擇自己感興趣的子問題加入討論小組(共5組)，小組討論解決問題的基本步驟，并合理分工.數(shù)學教師作為整個項目的組織者、引導者和合作者，負責項目的進度和組內(nèi)成員分工的協(xié)調(diào)，各學科教師在知識和方法層面給予指導，家長義工提供社會資源幫助.

(2)計劃安排

項目課程安排四周時間，每周一課時，學生在課堂上匯報小組本周進展程度，并確定下周研究內(nèi)容和分工.教師將各小組進展情況以“項目墻”的形式展示出來，針對不同主題的教學內(nèi)容、教學目標以及進展情況，進行適當指導，提供解決問題的思路，指明問題所涉及知識所處的章節(jié)，讓學生自主學習并解決問題.

2.4 成果展示與評價

區(qū)別于“項目墻”上的碎片化成果，在四周的項目課程結(jié)束后，學生要將自己參與研究的子問題的最終研究成果以恰當?shù)姆绞较蚶蠋熀屯瑢W匯報，成果可以以不同的形態(tài)加以呈現(xiàn)(見圖1).第1組(對應(yīng)1號主題，下同)學生給出了立體五角星的不同折疊方法，經(jīng)過反復實踐折疊出立方體、正四面體、八面體等多種幾何體，并形成題為“折紙中的特殊三角形”小論文.第2組學生以演講的形式帶領(lǐng)大家了解了足球的發(fā)展史，并從數(shù)學的角度推導了足球面上正五邊形和正六邊形的個數(shù).第3組學生以思維導圖的形式展開從正三角形到正多邊形的研究過程，給出了正多邊形的定義，例舉了很多正多面體的實物模型.第4組學生提交了兩份小論文，一份是“物理學中的物體的穩(wěn)定性”，另一份是“幾何圖形中多邊形的唯一存在性問題”.第5組學生利用尺規(guī)作圖和工程制圖兩種方法將正五邊形完美地呈現(xiàn)在卡紙上，每幅作品都附有不同的作圖原理.

圖1 學生項目成果

在項目進行的中期和末期，對每個小組的項目進展情況進行評價，以保持學生推進項目學習的內(nèi)驅(qū)力.評價以定性評價為主，采用師評、他評、自評等多種評價方式相結(jié)合，力求發(fā)現(xiàn)學生在項目過程中所表現(xiàn)的主觀能動性、創(chuàng)造性，淡化其所不擅長的部分，因勢利導其擅長的部分，保護學生持續(xù)學習的興趣和積極性.

3 教學反思

3.1 實踐啟示

(1)基于STEAM教育理念的項目式教學法立足“做中學”，改變了原先的教學方法和模式，從“以教為中心”的傳統(tǒng)教學方式中走出來，真正做到“以學為中心”.學生學習內(nèi)容的出發(fā)點依賴于他們的興趣和求知欲，學習內(nèi)容的生長點依據(jù)他們原有的知識和經(jīng)驗，因此提出問題是“學為中心”的第一步.五角星項目，問題從學生中來，再到學生中去尋求解決問題的辦法.在制定計劃、小組分工、完成任務(wù)、反思評價的過程中，教師的教學始終以啟發(fā)式引導為主，項目式教學的全過程都指向以學生為主體的“學為中心”模式.

(2)基于STEAM教育理念的項目式教學法，實現(xiàn)了學生對內(nèi)容的深度學習.例如第4組學生關(guān)于穩(wěn)定性問題的研究過程，很好地實現(xiàn)了指向具有概念性質(zhì)的核心知識的深度理解與遷移.學生一開始對“穩(wěn)定性”概念的認識是模糊的，與科學課程中的“物體的穩(wěn)定性”相混淆，經(jīng)過一周的摸索最終將問題鎖定在“平面幾何圖形的唯一存在性”問題上.三角形的穩(wěn)定性，指向三角形全等的核心知識；等腰梯形、平行四邊形等特殊四邊形的穩(wěn)定性，指向三角函數(shù)核心概念遷移下的解直角三角形知識(圖2).學習過程的項目化讓學生的身份從旁觀者切換成親歷者，從置身事外的感性認識者轉(zhuǎn)變?yōu)樯砼R其境的理性思考者和探索者，這更有利于深度學習的發(fā)生.

圖2 學生關(guān)于穩(wěn)定性問題研究的思維導圖

(3)聯(lián)合國教科文組織總干事埃德加·富爾在《學會生存》一書中指出：未來的文盲不是不識字的人，而是沒有學會怎樣學習的人.基于STEAM教育理念的項目式教學教會學生學習的若干策略.例如，第3組在研究足球表面的幾何圖形時，不直接由實物陳述結(jié)論，而是先經(jīng)歷足球從半正多面體發(fā)展而來的歷史，再用數(shù)學的眼光、從數(shù)學的角度有序地思考和反復推理，最終確定幾何圖形的形狀和個數(shù).從“學會”到“會學”，讓學生“學會學習、學會創(chuàng)造”是STEAM教育理念下的項目式教學的核心，這種教育模式提供了策略性知識路徑，而以往的任何一種教育方式都沒有策略性知識的教與學.

(4)《標準》指出：義務(wù)教育階段數(shù)學課程的基本理念是“人人都能受到良好的數(shù)學教育，不同的人得到不同的發(fā)展”.基于STEAM教育理念的項目式教學法，把課本上的知識搬到了項目任務(wù)中，大大提高了學生參與學習的積極性，讓每個學生發(fā)揮自身的特長并體會到自我價值.有選擇地參與不同主題任務(wù)的做法保護了每個孩子(尤其是學困生)的學習興趣，學生不再會因為不喜歡、沒興趣而缺失學習的內(nèi)驅(qū)力，這與文獻[2]的研究結(jié)果完全一致.

3.2 教后展望

(1)基于STEAM教育理念的初中數(shù)學項目式教學模式尚處在研究的起步階段，部分教師及學生對課程的實施意義和價值存在認識上的誤區(qū)，優(yōu)質(zhì)課程資源缺乏，建議學校鼓勵廣大教師順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”新時代特色，積極響應(yīng)新課程理念，充分利用校本課程設(shè)計的主陣地，大膽探索STEAM課程的實施與開發(fā).STEAM教育需要教育環(huán)境的改變，環(huán)境的改變是新的教學模式根植在當下這個時代得以迅速開花結(jié)果的必要條件.

(2)基于STEAM教育理念的教學模式讓數(shù)學學科告別了唱獨角戲的舞臺，這對廣大數(shù)學教師提出了更高的要求，迫切要求數(shù)學教師在提升自身專業(yè)素質(zhì)的同時，多學習，多實踐，多反思，使得現(xiàn)有的知識范疇和教學教法從原先的數(shù)學學科拓展到多個理科學科，甚至進一步到人文和社會學科，形成以數(shù)學為核心的多學科融合的教學方式.

(3)基于STEAM教育理念和項目式教學的特點，教師對課程評價的方式和方法做了大量的設(shè)想和嘗試，更加關(guān)注過程性評價和描述性評價，但對過程性評價標準和量綱細化尚不夠成熟.任何評價的目的都是為了促進學生更好地學習和改進教師教學方式，保持結(jié)果性評價定量化的利好，凸顯過程評價描述性的優(yōu)勢，將兩者結(jié)合，同時運用在課程教學的最終評價上，才能提高評價的準確度、可信度、意義和價值.