STEM模式下的小學科學項目式學習摭談

摘 要：隨著STEM理念的提出，小學科學在項目式學習的基礎上，迎來了STEM模式。教師可以在STEM模式下的小學科學項目式學習中，使學生掌握科學基本知識，發展科學必備品格和關鍵能力；使學生的科學素養、技術素養、工程素養、數學素養獲得全面發展。文章以STEM模式下的小學科學項目式學習為主題，界定相關概念，分析實施原則，開發學習資源，研究指導策略，提出STEM模式下的小學科學項目式學習觀點，旨在促進小學科學教學的進步。

關鍵詞：小學科學；STEM模式；項目式學習

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2023）26-0029-03

科學、技術、工程、數學之間存在一種相互支撐、協同發展的關系，因此，在學習科學課程時，除了關注科學本身外，還應發揮技術、工程、數學的支持作用。STEM模式提倡科學、技術、工程、數學的一體化。教師可以在STEM模式下，改進小學科學項目式學習策略。而實現此目標，教師需要在把握STEM模式、項目式學習概念的基礎上，加強對STEM模式下小學科學項目式學習原則分析、資源開發與指導研究。

一、相關概念界定

（一）STEM模式

STEM模式也稱STEM學習模式。STEM是Scie-nce、Technology、Engineering、Mathematics四個英文單詞首字母的縮寫，即科學、技術、工程、數學英文首字母的縮寫，體現了一種跨學科理念，即關心科學、技術、工程、數學四門學科的密切聯系，打破學科壁壘，構建一個整體的學習機制，使學習者在走近其中任何一門學科時，都能借助其他學科的元素增強學習效果[1]。該理念被廣泛應用于國內外教育教學工作，進而形成了STEM模式。在當前國內教育環境中，STEM模式已經被視為課程改革和優化學習的重要模式。

（二）項目式學習

項目式學習是一種學習模式，也是一種教學方法。項目式學習的內部邏輯是在一個具有挑戰的項目主題下，落實以學生為中心的課程活動，讓學生嘗試獨立解決問題，并且在這一過程中充分學會獲取和運用知識，發展相關綜合能力。項目式學習的生本性、實踐性、探究性與發展性，與國內新一輪課程改革理念高度一致。但是在新課標背景下，單一地在小學科學課程中落實項目化學習，并不能滿足學生日益增長的發展需要，故教師可以結合STEM模式完善小學科學項目式學習。

二、STEM模式下小學科學項目式學習實施原則分析

小學科學是義務教育科學課程的重要組成部分，對學生終身發展和適應社會起著關鍵作用。分析《義務教育科學課程標準（2022年版）》（簡稱《課程標準》）可知，小學科學課程應通過整合啟發式、探究式、互動式、體驗式和項目式等各種教與學的方式，達到指向核心素養的進階目標。教師應根據《課程標準》指導思想，積極探索小學科學課程改革理念，優化學生學習模式。而實踐創新與跨界融合原則是在STEM模式下進行小學科學項目式學習的重要原則。

（一）實踐創新原則

STEM模式、小學科學與項目式學習內部，均體現了實踐與創新思想。在STEM模式中，要想實現科學、技術、工程、數學的有機結合，教師必須在實踐中積累經驗，不斷創新。在小學科學課程中，要想使學生深入理解科學，發展學科核心素養，教師必須將實踐與創新落在實處。在項目式學習中，實踐與創新是推動學習進程的核心力量。這要求教師在STEM模式下的小學科學項目式學習引導中，堅持實踐創新原則，鼓勵學生大膽嘗試，發散思維[2]。

（二）跨界融合原則

跨界融合是指消除學科邊界，促進信息、思維、方法等融合。STEM模式的本質便是學科的跨界融合。小學科學屬于綜合性課程，學習資源豐富，具有跨界融合的特點。而在項目式學習方面，學生在學習過程中，經常會應用到跨界資源。這說明，STEM模式下的小學科學項目式學習應遵守跨界融合原則，避免在單一維度探究問題。

三、STEM模式下小學科學項目式學習資源的開發

在明確應堅持的原則后，STEM模式下的小學科學項目式學習，要求教師努力開發課程資源。在此過程中，教師首先應以教材為線索，其次應依托學校實踐活動基地。以教科版小學科學教材為例，教材雖然提供了豐富的課程資源，但是在學生基于STEM模式不斷深入的項目式學習中，教材資源不能滿足學生更高層次的學習需求。這要求教師在高度利用教材資源基礎上，及時為學生提供適當的課外資源。

（一）以教材為線索

教材是小學科學教學的重要參考，也是學生項目式學習資源的主要來源。教科版小學科學教材共12冊，每冊都有不同的單元和主題，課程資源具有豐富性。教師可以根據單元主題提煉項目主題，然后重組單元內容，加強知識銜接，突出STEM特征，促進學生進行項目式學習。

以教科版三年級（下冊）“物體的運動”單元為例，該單元以“運動”為主題，前6節講解物體的運動科學原理，后2節鼓勵學生將這些原理運用于實踐創新中。教師可根據單元內容，提煉“搭建一座過山車”項目主題，然后以搭建一座能運動的過山車為任務，引導學生探究物體的運動原理，完成“過山車”作品。

從探究“物體是怎樣運動的”到思考“如何搭建一座能運動的過山車”，學生不僅需要在科學層面上分析問題，還需要運用技術、科學、數學等方面的知識。

（二）依托學校實踐活動基地

當教材資源不能滿足學生需求時，教師可以依托校外實踐活動基地，開發STEM模式下的小學科學項目式學習資源。許多學校為了促進STEM模式在傳統教學中的滲透，同時助力學生的項目式學習，會主動與社會各界合作，打造實踐活動基地，為學生創造廣闊的項目式學習空間。教師可由此切入，開發課外資源。例如，在教學教科版六年級（上冊）“地球的運動”單元時，教師依托學校“青少年科技館”等實踐活動基地，開發“宇宙的認識”“觀察地球的自轉與公轉”等課外資源，提出“制作地球公轉模型”項目式學習任務。通過教材，學生能夠認識地球模型，知道地球的自轉、公轉與四季變化。帶著這些學習經驗，學生進入學校實踐活動基地，能進一步認識地球在宇宙中的運動，拓寬科學視野。教師在此基礎上提出項目式學習任務，鼓勵學生遷移學校實踐活動體驗，整合科學、技術、工程與數學知識制作地球的公轉模型，使學生將感性收獲具象化。

四、STEM模式下小學科學項目式學習指導策略研究

開發充足的學習資源后，STEM模式下的小學科學項目式學習，可以根據學生思維與能力螺旋上升的發展規律，按照“項目驅動—項目實施—項目升華”邏輯展開。教師可以在不同階段為學生提供不同指導，從而有針對性地促進學生進行項目式學習。

下面，筆者以教科版四年級（上冊）“運動和力”單元為例，提煉“設計制作小車”項目主題，并對如何在STEM模式下指導學生進行項目式學習展開討論。

“設計制作小車”項目式學習目標如下：通過“讓小車運動起來”“用氣球驅動小車”等課程，學習“運動和力”的科學原理，知道“運動和力”的關系，對小車的運動條件作出假設，然后根據已有知識和經驗，在科學、技術、工程、數學四個方面展開探究，設計并制作小車，測試運動功能。

（一）項目驅動階段：創設體現STEM元素的學習情境

項目式學習項目驅動階段，通常以情境為載體。在小學階段，學生心智尚未成熟，更傾向于選擇具有趣味性和真實感的學習活動。教師可以通過創設情境，讓課程活動適應學生特點，促進小學科學教學順利開展[3]。而在STEM模式下，教師應使所創設的情境充分體現STEM元素，既符合科學主題，又包含技術、工程、數學元素。

例如，為了在STEM模式下驅動學生進行“設計制作小車”項目式學習，教師通過實物教具和多媒體的配合，創設“運動的小車”情境。在實物教具方面，教師將四驅車、遙控車等帶到課堂。教師首先借助多媒體設備展示這些實物教具的設計圖紙，其次立足于生活，向學生展示生活中各種各樣的“運動的小車”現象，如“正在運動的過山車”“馬路上飛馳而過的摩托車”“賽車場上激情過彎的賽車”等。在大量“運動的小車”中，本堂課的科學主題一清二楚，技術、工程、數學元素也有跡可循：四驅車、遙控車等小車的設計圖紙，體現數學元素；結合圖紙組裝小車，體現工程元素；過山車、摩托車、賽車運動時的平衡和剎車，體現技術元素。學生可以觀察情境，確定項目式學習內容，同時捕捉STEM元素，進而在STEM模式下，制訂正確的項目式學習目標。

（二）項目實施階段：提供蘊含STEM思維的任務和問題

1.任務驅動項目實施

任務是驅動STEM模式下小學科學項目式學習的第一要義。由于認知、思維等存在局限性，在小學科學項目式學習中，學生雖然能夠建立一定目標，但是很難將目標轉化為具體的任務，從而阻礙STEM模式下的小學科學項目實施[4]。對此，教師可以向學生說明任務。

例如，STEM模式下“設計制作小車”項目式學習，任務主要包括：（1）了解運動和力的關系，知道小車的制作要求和運動條件。（蘊含科學和工程思想）（2）設計和制作小車，使其具有運動功能。（蘊含科學、工程和技術思想）（3）通過比賽檢測小車的運動情況，改進設計和制作方案，增強小車動力、平穩性等。（蘊含技術、數學、科學思想）教師可以在講解單元主題，帶領學生梳理課程脈絡后，向學生說明以上項目式學習任務，讓學生感受STEM思維，進一步明確“做什么”。而關于“怎樣做”的指導，教師可以向學生提供蘊含STEM思維的問題。

2.問題促進項目合作

以“設計制作小車”為例，教師有必要在STEM模式下的項目式學習中提供以下問題：（1）怎樣讓一個靜止的物體運動起來并保持平衡？（2）如何制作一輛可以運動的小車？（3）如何完成一幅清晰的小車設計圖？（4）怎樣讓這個小車動起來？（5）怎樣觀察和記錄小車的運動距離與平穩性？（6）如何使小車的運動距離更遠，同時避免偏離既定路線？上述問題蘊含STEM思維，在不同程度上體現科學、技術、工程、數學思想，促使學生多角度地思考“設計制作小車”注意事項。學生通過思考發現，僅憑一人之力很難完全解決“設計制作小車”問題，于是建立合作意識，自覺建立項目式學習小組。問題促進項目合作，使學生齊心協力，展開分析教材、查找資料、繪制圖紙、組裝小車、設計小車的運動比賽、觀察并改進小車的運動問題等項目式學習，成功設計和制作“會運動的小車”。此時，觀察學生可以發現，他們普遍具有展示欲，

希望通過展示小組作品得到他人認可。教師可以見縫插針，指導學生進入項目升華階段。

（三）項目升華階段：搭建STEM項目成果的展示反思平臺

在項目升華階段，教師應根據學生的展示需求，搭建STEM項目成果的展示反思平臺。例如，在學生自行組織“小車競速”比賽并改進小車，使它達到本組滿意的運動狀態后，教師點撥學生升級比賽——“賽車游戲”。在教師的支持下，學生升級賽道，多個小組同時加入比賽。之后，教師根據小車到達終點總用時及偏離賽道情況，選出優勝小組，使該小組選派代表分享本組的小車設計和制作方案，包括“怎樣向小車施加驅動其運動的力（科學經驗）”“如何繪制清晰的小車設計圖并組裝小車（工程經驗）”“怎樣檢測小車運動功能（數學經驗）”“如何控制小車速度和平衡性（科學和技術經驗）”等。學生先展示、后分享，在分享中反思項目式學習與STEM思維短板，既能滿足展示欲，獲得成就感與滿足感，又能增強實踐創新動力，從而升華項目式學習。

五、結束語

STEM模式下的小學科學項目式學習，能夠有效增強學生學習效果，進而使小學科學教學充分實現《課程標準》要求。教師有必要在小學科學項目式學習中，

通過堅持實踐創新與跨界融合原則，同時以教材為線索，依托校外實踐活動基地，開發豐富的資源；然后在項目驅動、實施與升華階段，加強對學生的STEM實踐指導，最大限度地滲透STEM模式，促進學生全面發展。

參考文獻

洪少平.STEM理念下小學科學的項目式學習設

計[J].家長，2020（26）：91-92.

張麗，田雪梅.STEM理念下小學科學項目式學習的實踐探索[J].小學生，2022（9）：67-69.

沈曉茜.“項目式學習”視域下小學科學有效課堂構建探索[J].小學生，2022（12）：58-60.

夏菁.基于STEM理念的小學科學課項目式學習研究策略[J].新智慧，2020（23）：9.

作者簡介：周欣（1989.5-），男，江蘇蘇州人，任教于蘇州市吳江經濟技術開發區花港迎春小學，二級教師，本科學歷。