STEM理念下小學科學項目式學習的實踐探索

☉張 麗 田雪梅

STEM即科學、技術、工程和數學四門學科的簡稱。STEM強調多個學科的交叉與融合。近年來我國STEM教育迅猛發展，教育同仁們也在不斷進行教學探索和科學研究，希望可以提出更加適宜我國學情的科學課堂教學模式。在小學科學課堂中開展STEM教育可以促使小學生思維的拓展與開放以及知識系統化。在STEM課堂中，相關問題的解決或者是相關學習項目的開展與實施，需要學生將自己所習得的多領域知識加以靈活運用。發現達成實驗目標、獲取實驗結果的方式與途徑并不是唯一的，這就促使學生的思維得到鍛煉，進而養成靈活思辨的學習習慣。因此，科學教師應針對小學科學STEM項目式學習模式基本結構程序和教師指導原則策略進行探索，以期幫助小學生提升其科學素養。

一、STEM理念下項目式學習內涵及應用現狀

縱觀我國當前義務教育課堂，不難發現，無論是小學還是中學往往都傾向于采用分科教學的課堂開展模式，即單個學科教師只專注于教學單一科目，并不重視學科之間的融合聯系以及交流。單一學科教學模式雖有利于學科知識的精細化，卻不利于各科知識的整體化以及多領域技能的融會貫通以及后續的綜合應用。單—學科教學為主的教學現狀更需要學科教師從本校硬件教學設施實際出發，從基礎學科課程出發，尋找適合進行“知識跨界”和“技能融合”的教學設計內容，進行科學課程的設計整合，構建貼合科學學科本質的融合型課程。所以，以STEM教育理念以及基于項目的學習模式就應運而生。

與傳統科學課堂開展理念相比，STEM教育更加強調學科知識的融合［1］。新一輪教改實施以來，以STEM為基本核心的小學科學教學結構已逐步達成基本建立的目標。如何使學生真正成為STEM的主體已成為當前階段小學科學課程改革的重要問題之一?！墩n程標準》對STEM教育理念進行了定義，STEM作為一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，將科學、技術、工程、數學進行了有機的融合，使多領域知識成為一個知識整體。該種教學模式下，教師在推進教學任務的過程中，可以關注學科融合方面的內容，并且對學生的思維進行一定的引導，使學生能夠在學習的過程中，加強對知識內涵的把握。同時，借助于該種教學方式，教師也能夠對學生的學習習慣、思維模式等產生一定的影響。

二、STEM理念下項目式學習特征分析

基于項目的學習主要有以下特征：1．存在一個可以有效組織學生進行活動且探究欲望強烈持久的活動主題；2．學生可以根據某一作品的制作與生成進行小組討論與交流，從而在作品制作中發現新線索、新問題；3．在參與活動、解決問題時學生要將多領域知識融會貫通并靈活選取知識加以應用，以多領域知識解決現實問題；4．在項目式學習中所開展的探究活動既要涉及學科教師也要涉及學生，在這一活動中師生互助共同進步；5．在項目式學習中，需要利用多種認知工具以及媒體資源以達到自身探究目標。參與項目式STEM學習的學生，首先，對學習與活動內容有關的諸如科學、工程等知識與理念進行學習，再進行活動工具的組裝以及相關設施的改進；其次，以活動小組為單位進行探究式的合作練習；最后，進行STEM技能評價，主體既可以是學生個體，也可以是活動小組或學生群體［2］。

三、STEM理念下項目式學習實踐分析

基于四至六年級學生的年齡特點以及其知識積累水平，可以將四至六年級學生定位為“中等活動參與人員”。教師在設計STEM活動時，應將學生主體、項目研究客體、實驗研究目標、實驗所需工具、實驗場所等諸多要素進行全方面考慮。同時，在教學過程中，教師可以加強對學生基本情況的把握，通過應用符合學生學情的方式，對學生的學習進行引導，以增強學生的課堂學習體驗，這對提高學生的綜合能力有著重要的意義。

（一）以學生為主體，圍繞問題開展項目式學習

項目式學習更加重視學生的主體作用，更為強調學生在項目式學習中自主發現問題、自主探究式解決問題。課程標準也更加鼓勵與提倡小學生發揮自己的參與主動性，通過探究活動沉浸式體驗科學的美麗［3］。鑒于此，項目式學習要圍繞學生來進行主題的設計與構思。主題的設計要更符合四至六年級學生的思維特征以及認知水平，活動主題的設計也要針對學生好奇心極強、探索欲極強的個性特征和認知水平。在項目式學習中，為學生營造出自主化、合作式、開放性的學習氛圍，提高學生學習科學知識與多領域知識的積極性。問題作為項目式學習的關鍵點，項目式學習的探究任務更是圍繞問題來進行。為使STEM理念下項目式學習順利開展，科學教師應在學習探究活動開展之前對相關因素進行細致調查與設計，使學習活動更加貼合學生實際，并對學生進行實際性的、針對性的幫助，精簡探究問題，避免問題描述過于繁瑣而為學生造成理解上的歧義。

通過長期科學課堂的開展與探索活動的組織，不難發現，小學生經常會針對生活中的現象提問。無論是彩虹的形成過程還是空氣中都存在什么亦或是植物的生長，都會引發學生的求知欲望。這一好奇心的驅使更促生了小學生對相關科學現象的探知欲望。而科學教師作為項目式學習的指引者與組織者，就要在充分尊重學生的前提之下，挖掘教材中學生感興趣的科學知識組織開展項目式學習，使學生在興趣指引下開展探究活動。

例如，在教學四年級下冊《植物的生長變化》單元，學生在長期生活探索中會對“生命”這一主題產生濃厚的探索興趣。植物作為戶外活動中最常見的生命體，更易使學生產生諸如“植物是怎么長大的？是從什么變來的？”等相似問題。因此，教師可以圍繞《鳳仙花的一生》開展項目式學習，首先鼓勵學生自由討論：“植物是從種子逐漸長大的，那么種子發芽都需要什么條件呢？種子的根是怎樣生長的？”“你對植物的莖、葉、花等的認識有多少？”“鳳仙花的一生是怎樣的一個過程？”。學生在長期生活觀察中可以得出諸如“種子發芽需要的條件”“莖是傳輸植物養分的”“葉的光合作用為植物的生長提供了保障”等答案，教師在充分保留各方意見、予以學生尊重的同時再進行實驗主題的過渡式說明，“影響植物生長的各種因素”，以引出“鳳仙花的一生”主題的項目式活動。隨后，教師予以學生一定的自主討論時間，鼓勵學生根據自己的生活經驗和思維成果，同其他學生分享自己的看法，因而他們在知識學習的過程中，能夠擁有一定的機會對自己的想法進行表述，也能夠對他人的想法進行了解，從而提高綜合能力。同時，借助于問題情境的方式，教師能夠對學生的主觀能動性進行一定的激發，使學生能夠充分地把握課堂學習的時間，牢牢地把握課堂所學的內容。

（二）多學科知識融合教學

項目式學習根據知識的類別多樣性可以分為多種，可以是針對某一特定學科的深入探究，也可以是跨領域的整合知識實踐學習［4］。教師要注意，在選擇STEM項目式學習內容時，應正確認識各個學科領域之間的聯系。以各個學科之間的關聯為基準構建項目式科學課程，不僅能夠提高學生的科學素養，而且能夠培養學生的綜合能力。對于小學階段的四至六年級的學生而言，考慮到其心智發展水平，在小學科學課程的設置中，項目式學習應有一定的度，在拓展和深化項目式學習時，應注意適度與適量。教師應對項目任務進行細化，提高不同年級小學生學習的可行性。另外，小學科學教師還要注重，STEM理念融入時要突顯學習過程中的探究性，以及培養學生學習思維的活躍性和嚴謹性。在開展項目式學習時，也要從設計教學任務為切入點，選擇合適的教學活動組織設計開展項目式學習，并從學生認知角度，讓學生參與實際活動中。這樣才能便于學生從觀察中發現，從思考中探究與解決問題，從而完成項目式學習任務。

在“鳳仙花一生”的項目式活動中，通過設計種子種植盒子，學生可以習得工程設計知識與建筑知識；通過進行種子發芽條件的變量實驗，通過對照組變量實驗，學生可以學習對比這一科學知識，也可滲透數學發芽率等知識；通過仔細觀察鳳仙花的生長過程，學生可以學習生物的知識；通過日常觀察，為學生寫好有關植物的作文提供了直觀的素材，還可以讓學生用畫圖或攝像記錄下鳳仙花生長過程中你認為美的一面，獲得美感；而通過整體實驗環節中的記錄、數據整理與計算，學生可以習得數學知識。同時，教師還可以借助于這一素材，將其同語文教學的內容進行融合，引導學生完成題目為《鳳仙花一生》的文章，使學生能夠在知識學習的過程中，積極主動地應用語文思維的方式，實現對于學科內容的把握。借此，教師不僅能夠對學生的思維進行活躍，還能夠幫助學生享受知識學習的樂趣，這對于提高教學質量也有著不言而喻的重要性。

（三）通過模擬情境實踐學習

STEM理念引導下的學習模式作為新型的、以學生為主的、問題探究式的學習模式，強調以問題激發學生探索興趣與實驗興趣，重視科學問題的解決與潛在知識的應用以及落實，從而培養學生獨立思維、勇于實踐的品質。同時，借助于模擬情境的方式，教師可以在教學的過程中，增強學生的課堂體驗感，使學生能夠加強對于所學內容的把握，從而有效提高學生的綜合能力。例如，在學習四年級下冊《電路》單元的最后一課《模擬安裝照明電路》時，首先，老師可以帶領學生進行項目式學習，讓學生進入一個虛擬的房間，自己設計電路；其次，用已學的知識在合適的位置安裝燈泡和開關，并使其能夠亮起來，從而達到自己想要的效果。最后，教師引導學生分析自己在實驗過程中的問題，使學生能夠借助于項目式學習的思維方式，嘗試對問題進行解決。同時，教師還可以加強對學生學習過程的引導，以幫助學生了解情境實踐的策略，從而能夠幫助學生感受實驗的樂趣，提高學生的綜合能力。

項目式學習需要保證學習項目是合理且真實的。因此，在教學時，教師可以通過創建與問題相關的情景來模擬問題現場，準備充足的項目資料和情景背景，讓學生能夠真正融入學習項目之中。這不僅能夠調動學生的學習熱情，提高學生的學習積極性，更有助于培養學生的實踐能力和獨立思考問題的能力。在情景模擬中，教師可以引導學生以小組為單位針對情景問題展開研究和探討，合作設計問題的解決方案。《模擬安裝照明電路》貼近生活，但小學生在生活中會接觸不同的安裝場景，所以在項目式學習過程中，教師選擇此課開展項目式學習比較適合項目式教學意義。教師也可以創設模擬照明電路安裝的情境，激活學生參與和動手實踐的能力，這樣不僅有利于學生學習教材知識，也能夠通過實踐性的項目化教學，培養學生動手操作能力，從而在實踐操作中加深學生對于本課知識的理解與掌握。通過情境模擬項目式學習，能夠讓學生切身體會到科學與生活之間的聯系，直接作用于學生的日常生活，有利于提高學生的創新意識和解決問題的能力。

四、結語

STEM理念與當前火熱開展的新課改有著教育目標上的相似性。因此，教師在進行新課改理念指導下的小學科學課堂時，就可以將STEM理念下項目式學習進行及時引入與適當擴充。同時，也要強調這種學習活動多元化評價，避免傳統課堂中較為單一的評價形式，以多種措施使學生的科學素養得到提升。