STEM理念下小学科学项目式学习的实践探索

2022-11-16田雪梅

小学生 2022年25期

☉张丽田雪梅

STEM即科学、技术、工程和数学四门学科的简称。STEM强调多个学科的交叉与融合。近年来我国STEM教育迅猛发展，教育同仁们也在不断进行教学探索和科学研究，希望可以提出更加适宜我国学情的科学课堂教学模式。在小学科学课堂中开展STEM教育可以促使小学生思维的拓展与开放以及知识系统化。在STEM课堂中，相关问题的解决或者是相关学习项目的开展与实施，需要学生将自己所习得的多领域知识加以灵活运用。发现达成实验目标、获取实验结果的方式与途径并不是唯一的，这就促使学生的思维得到锻炼，进而养成灵活思辨的学习习惯。因此，科学教师应针对小学科学STEM项目式学习模式基本结构程序和教师指导原则策略进行探索，以期帮助小学生提升其科学素养。

一、STEM理念下项目式学习内涵及应用现状

纵观我国当前义务教育课堂，不难发现，无论是小学还是中学往往都倾向于采用分科教学的课堂开展模式，即单个学科教师只专注于教学单一科目，并不重视学科之间的融合联系以及交流。单一学科教学模式虽有利于学科知识的精细化，却不利于各科知识的整体化以及多领域技能的融会贯通以及后续的综合应用。单—学科教学为主的教学现状更需要学科教师从本校硬件教学设施实际出发，从基础学科课程出发，寻找适合进行“知识跨界”和“技能融合”的教学设计内容，进行科学课程的设计整合，构建贴合科学学科本质的融合型课程。所以，以STEM教育理念以及基于项目的学习模式就应运而生。

与传统科学课堂开展理念相比，STEM教育更加强调学科知识的融合［1］。新一轮教改实施以来，以STEM为基本核心的小学科学教学结构已逐步达成基本建立的目标。如何使学生真正成为STEM的主体已成为当前阶段小学科学课程改革的重要问题之一。《课程标准》对STEM教育理念进行了定义，STEM作为一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，将科学、技术、工程、数学进行了有机的融合，使多领域知识成为一个知识整体。该种教学模式下，教师在推进教学任务的过程中，可以关注学科融合方面的内容，并且对学生的思维进行一定的引导，使学生能够在学习的过程中，加强对知识内涵的把握。同时，借助于该种教学方式，教师也能够对学生的学习习惯、思维模式等产生一定的影响。

二、STEM理念下项目式学习特征分析

基于项目的学习主要有以下特征：1．存在一个可以有效组织学生进行活动且探究欲望强烈持久的活动主题；2．学生可以根据某一作品的制作与生成进行小组讨论与交流，从而在作品制作中发现新线索、新问题；3．在参与活动、解决问题时学生要将多领域知识融会贯通并灵活选取知识加以应用，以多领域知识解决现实问题；4．在项目式学习中所开展的探究活动既要涉及学科教师也要涉及学生，在这一活动中师生互助共同进步；5．在项目式学习中，需要利用多种认知工具以及媒体资源以达到自身探究目标。参与项目式STEM学习的学生，首先，对学习与活动内容有关的诸如科学、工程等知识与理念进行学习，再进行活动工具的组装以及相关设施的改进；其次，以活动小组为单位进行探究式的合作练习；最后，进行STEM技能评价，主体既可以是学生个体，也可以是活动小组或学生群体［2］。

三、STEM理念下项目式学习实践分析

基于四至六年级学生的年龄特点以及其知识积累水平，可以将四至六年级学生定位为“中等活动参与人员”。教师在设计STEM活动时，应将学生主体、项目研究客体、实验研究目标、实验所需工具、实验场所等诸多要素进行全方面考虑。同时，在教学过程中，教师可以加强对学生基本情况的把握，通过应用符合学生学情的方式，对学生的学习进行引导，以增强学生的课堂学习体验，这对提高学生的综合能力有着重要的意义。

（一）以学生为主体，围绕问题开展项目式学习

项目式学习更加重视学生的主体作用，更为强调学生在项目式学习中自主发现问题、自主探究式解决问题。课程标准也更加鼓励与提倡小学生发挥自己的参与主动性，通过探究活动沉浸式体验科学的美丽［3］。鉴于此，项目式学习要围绕学生来进行主题的设计与构思。主题的设计要更符合四至六年级学生的思维特征以及认知水平，活动主题的设计也要针对学生好奇心极强、探索欲极强的个性特征和认知水平。在项目式学习中，为学生营造出自主化、合作式、开放性的学习氛围，提高学生学习科学知识与多领域知识的积极性。问题作为项目式学习的关键点，项目式学习的探究任务更是围绕问题来进行。为使STEM理念下项目式学习顺利开展，科学教师应在学习探究活动开展之前对相关因素进行细致调查与设计，使学习活动更加贴合学生实际，并对学生进行实际性的、针对性的帮助，精简探究问题，避免问题描述过于繁琐而为学生造成理解上的歧义。

通过长期科学课堂的开展与探索活动的组织，不难发现，小学生经常会针对生活中的现象提问。无论是彩虹的形成过程还是空气中都存在什么亦或是植物的生长，都会引发学生的求知欲望。这一好奇心的驱使更促生了小学生对相关科学现象的探知欲望。而科学教师作为项目式学习的指引者与组织者，就要在充分尊重学生的前提之下，挖掘教材中学生感兴趣的科学知识组织开展项目式学习，使学生在兴趣指引下开展探究活动。

例如，在教学四年级下册《植物的生长变化》单元，学生在长期生活探索中会对“生命”这一主题产生浓厚的探索兴趣。植物作为户外活动中最常见的生命体，更易使学生产生诸如“植物是怎么长大的？是从什么变来的？”等相似问题。因此，教师可以围绕《凤仙花的一生》开展项目式学习，首先鼓励学生自由讨论：“植物是从种子逐渐长大的，那么种子发芽都需要什么条件呢？种子的根是怎样生长的？”“你对植物的茎、叶、花等的认识有多少？”“凤仙花的一生是怎样的一个过程？”。学生在长期生活观察中可以得出诸如“种子发芽需要的条件”“茎是传输植物养分的”“叶的光合作用为植物的生长提供了保障”等答案，教师在充分保留各方意见、予以学生尊重的同时再进行实验主题的过渡式说明，“影响植物生长的各种因素”，以引出“凤仙花的一生”主题的项目式活动。随后，教师予以学生一定的自主讨论时间，鼓励学生根据自己的生活经验和思维成果，同其他学生分享自己的看法，因而他们在知识学习的过程中，能够拥有一定的机会对自己的想法进行表述，也能够对他人的想法进行了解，从而提高综合能力。同时，借助于问题情境的方式，教师能够对学生的主观能动性进行一定的激发，使学生能够充分地把握课堂学习的时间，牢牢地把握课堂所学的内容。

（二）多学科知识融合教学

项目式学习根据知识的类别多样性可以分为多种，可以是针对某一特定学科的深入探究，也可以是跨领域的整合知识实践学习［4］。教师要注意，在选择STEM项目式学习内容时，应正确认识各个学科领域之间的联系。以各个学科之间的关联为基准构建项目式科学课程，不仅能够提高学生的科学素养，而且能够培养学生的综合能力。对于小学阶段的四至六年级的学生而言，考虑到其心智发展水平，在小学科学课程的设置中，项目式学习应有一定的度，在拓展和深化项目式学习时，应注意适度与适量。教师应对项目任务进行细化，提高不同年级小学生学习的可行性。另外，小学科学教师还要注重，STEM理念融入时要突显学习过程中的探究性，以及培养学生学习思维的活跃性和严谨性。在开展项目式学习时，也要从设计教学任务为切入点，选择合适的教学活动组织设计开展项目式学习，并从学生认知角度，让学生参与实际活动中。这样才能便于学生从观察中发现，从思考中探究与解决问题，从而完成项目式学习任务。

在“凤仙花一生”的项目式活动中，通过设计种子种植盒子，学生可以习得工程设计知识与建筑知识；通过进行种子发芽条件的变量实验，通过对照组变量实验，学生可以学习对比这一科学知识，也可渗透数学发芽率等知识；通过仔细观察凤仙花的生长过程，学生可以学习生物的知识；通过日常观察，为学生写好有关植物的作文提供了直观的素材，还可以让学生用画图或摄像记录下凤仙花生长过程中你认为美的一面，获得美感；而通过整体实验环节中的记录、数据整理与计算，学生可以习得数学知识。同时，教师还可以借助于这一素材，将其同语文教学的内容进行融合，引导学生完成题目为《凤仙花一生》的文章，使学生能够在知识学习的过程中，积极主动地应用语文思维的方式，实现对于学科内容的把握。借此，教师不仅能够对学生的思维进行活跃，还能够帮助学生享受知识学习的乐趣，这对于提高教学质量也有着不言而喻的重要性。

（三）通过模拟情境实践学习

STEM理念引导下的学习模式作为新型的、以学生为主的、问题探究式的学习模式，强调以问题激发学生探索兴趣与实验兴趣，重视科学问题的解决与潜在知识的应用以及落实，从而培养学生独立思维、勇于实践的品质。同时，借助于模拟情境的方式，教师可以在教学的过程中，增强学生的课堂体验感，使学生能够加强对于所学内容的把握，从而有效提高学生的综合能力。例如，在学习四年级下册《电路》单元的最后一课《模拟安装照明电路》时，首先，老师可以带领学生进行项目式学习，让学生进入一个虚拟的房间，自己设计电路；其次，用已学的知识在合适的位置安装灯泡和开关，并使其能够亮起来，从而达到自己想要的效果。最后，教师引导学生分析自己在实验过程中的问题，使学生能够借助于项目式学习的思维方式，尝试对问题进行解决。同时，教师还可以加强对学生学习过程的引导，以帮助学生了解情境实践的策略，从而能够帮助学生感受实验的乐趣，提高学生的综合能力。

项目式学习需要保证学习项目是合理且真实的。因此，在教学时，教师可以通过创建与问题相关的情景来模拟问题现场，准备充足的项目资料和情景背景，让学生能够真正融入学习项目之中。这不仅能够调动学生的学习热情，提高学生的学习积极性，更有助于培养学生的实践能力和独立思考问题的能力。在情景模拟中，教师可以引导学生以小组为单位针对情景问题展开研究和探讨，合作设计问题的解决方案。《模拟安装照明电路》贴近生活，但小学生在生活中会接触不同的安装场景，所以在项目式学习过程中，教师选择此课开展项目式学习比较适合项目式教学意义。教师也可以创设模拟照明电路安装的情境，激活学生参与和动手实践的能力，这样不仅有利于学生学习教材知识，也能够通过实践性的项目化教学，培养学生动手操作能力，从而在实践操作中加深学生对于本课知识的理解与掌握。通过情境模拟项目式学习，能够让学生切身体会到科学与生活之间的联系，直接作用于学生的日常生活，有利于提高学生的创新意识和解决问题的能力。