基于小组合作探究模式研制STEM课堂教学评价量表*

王 珏 邓嫦圆

（1深圳科学高中 广东深圳 518119 2深圳中学 广东深圳 518001）

1 教学背景

STEM教育的设计理念是提高学生跨学科学习和研究的兴趣。2009年，美国国家工程院（NAE）及国家研究委员会（NRC）提出，美国 K-12学校对科学、技术、工程和数学这4门学科普遍缺乏重视，从而引起大家关注美国在全球经济市场的竞争力，关注从事科技活动的劳动力的发展。STEM教育在美国备受关注，我国近些年也很重视STEM教育对国家发展的影响。在科学教育理论指导下，已有多个学校设计许多优秀的STEM项目和课程，并将其与现有的中小学相关课程有机结合。然而，笔者在中国期刊网查询STEM课堂评价的相关文献，发现鲜有研究对小组合作探究模式下的STEM课堂评价量表进行报道。因此，本研究以初中生物学“制作染色体模型”为例，基于小组合作探究模式，设计STEM小组合作学习的流程与活动，研制和改进STEM课堂评价量表，丰富STEM教育的评价方式。

2 小组合作探究模式下的STEM课堂特征

小组合作探究学习模式在中小学教学中应用广泛，每个小组由能力水平、兴趣爱好、经验阅历各不相同的学生组成，小组成员共同协作以解决某个问题、完成某项任务或创造某项作品。小组中每个学生负责完成教师或组长分配给自己的工作，且整个小组取得的成果也是评价他们的指标。在合作学习过程中，学习的职责直接由学生承担，教师的角色只是知识引导和帮助学生解决问题。而在初中生物学课堂创设合作探究学习的氛围有许多优点，包括：吸引学生主动地学习；鼓励学生自由沟通；激励学生相互合作、相互支持；教导学生尊重其他组员的贡献；使学生为现实世界做好准备。

STEM教育注重一种新的教与学方式，这种方式关注实践探究及开放式探究，可使兴趣爱好、专长、经验不同的学生都能发展新世纪所需要的劳动技能，实现从教师讲授知识包揽科学话题，到教师引导帮助学生解决问题并鼓励学生自主学习的转变。强调小组合作探究模式的STEM课堂有共同特征：从问题出发，激发学生的好奇心和兴趣；注重实操性的探究式学习；提出数学和科学标准；鼓励使用或创造技术工具；涉及工程设计过程。

组织小组合作学习的注意事项：尊重彼此、尊重所有想法，不要贬低别人，做一名优秀的、积极的倾听者，为任务布置做好准备，参与讨论并作出贡献，证明自己的观点，促进良好的组员关系，以认同的方式表达不同的观点，鼓励其他组员，及时完成任务并保证质量。教师如何将整个班级编为小组很重要，一般小组成员不超过4人，但成员太少也可能会限制想法、技能及解决问题方法的多样性。成功的合作学习课堂需要小组成员均分工作量，教师可依照以下角色安排组员的任务：队长负责维持组员的工作状态；记录员负责组织文书工作及制作图表或根据需要制作说明；材料管理员负责搜集项目所需的材料用具；监督员负责保持工作区域的干净整洁，以及在课程结束后安置好项目成果。

3 小组合作探究模式下的STEM教学实例

以一堂初中STEM课程——制作染色体模型为例，该课程要求学生设计一个染色体的三维模型，标示出其中的染色单体和着丝点，用于染色体结构的学习，并为有丝分裂和减数分裂的学习做好准备。在课程开始时，教师只需提供一个最基本的概念：染色体是动、植物细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的杆状聚合体，并准备一些实验材料供学生使用，例如彩色吸管、彩珠、彩色记号笔、纸、剪刀、胶水等，其他材料可由学生讨论后自行决定。

教师将学生按照“组内异质，组间同质”的原则分为若干个学习小组，每组3～4人，并分配好各个组员的角色，也可以教师指定组长，由组长分配角色，明确分工情况。

STEM小组合作学习的实施流程包括：①研究细胞分裂和染色体的相关知识；②针对如何制作染色体模型进行头脑风暴；③绘制一份染色体模型的设计图；④着手制作模型；⑤查阅相关科学书籍或其他资料，检测模型的准确性，记录检测对比的结果；⑥对模型进行评价，分析各个部件与染色体结构的吻合情况；⑦确定装置设计的改进方案，进行必要的更改；⑧对改进后的设计重新进行检验和评价；⑨展示小组学习成果。最后，每个小组需要在教师规定的时间内，提交下述成果：①一篇1～2页的论文，总结对细胞分裂和染色体的研究结果，标注引用文献，论文中要包含2张图片；②一张染色体模型制作的设计图；③一份模型检测后的记录、分析和说明；④一份对实验任务和实践过程的总结，其中应包含任务的目标、检验过程的简要说明及对检验结果的解释；⑤一份“自我评价量表”和“反思”。

整个课堂设计过程紧紧贴合STEM教育的工程 设 计 过 程[1］（engineering design process，EDP）（图1），教师给出问题，小组合作研究问题并提出一些方案，进行头脑风暴选择可行方案，进而着手制作原型，并对原型进行测评，然后重新设计并改进原型，最后交流展示。这项课程从实际问题出发，将科学探究和工程教育融会贯通，学生从中感受探究的乐趣和科学的奥秘，从而在掌握严谨的科学探究方法的同时，激发学生对生命未知领域的好奇心，体现了生物学核心素养视角下的大生命科学教育观[2］。

图1 工程设计过程（EDP）

4 STEM课堂评价量表的研制与应用

在教学实践中，最终一般以小组为单位提交和展示成果，难免小组中组员工作分配不均，能力较强且愿意投入的学生可能会承担大部分工作，而其他学生可能存在“搭便车”现象。因此会造成学习效果大打折扣，并不是每个组员都能在学习中有发展有进步，便违背了STEM教育的初衷。要保证STEM小组合作学习取得理想的效果，每个组员都能对小组整体成果作出贡献，并且学生个体也都有自主探究、主动学习，组员间自由交流、互相尊重，形成一个积极互赖的关系，必须有一个较好的评价体系，且对每个学生都明确评价的标准。

4.1 对整个小组的绩效进行评价 在STEM课堂教学中，小组合作探究整体绩效主要围绕着课前研究计划的制作、模型设计草稿或制作策略及各部分功能注解、实验结果的记录分析解释、实验结论与分析讨论、实验收获与反思、小组成员自我评价等6个维度。基于此，根据小组提交的学习成果按照4、3、2、1分 4个等级进行评价，每个等级的评价标准如表1所示。

4.2 对小组成员个人表现进行评价 小组整体绩效较易检查和评价，对教师较难观察到的组员个人学习过程及行为表现的评价，可以通过学生自评或互评获得。在STEM课堂教学中，小组成员个人表现分为参与任务的态度、完成工作的质量、个人解决问题的成效、个人对小组和班级工作的贡献、参与任务的专注度等5个维度。基于此，研制表2并应用于学生个体自评，也可用于组内互评。如表2所示，STEM自我评价量表更加关注学习过程和人际交流的评价，可使学生更注重在学习中的合作及互助，并体会独立思考与团队协作的意义，提高人际交流的能力。

表1 STEM任务评价量表

表2 STEM自我评价量表

4.3 对学生个人的描述性评价 除了评价小组成绩、学习过程、人际交流的等级外，还可增加一些对组员的质性评价。对此，可通过学生反思实现，问题可涉及以下几个方面：1）本次课程中未预料到的事情是什么？2）如果想在科学研究中做得更好，需要怎么做？3）如果再次进行这项研究时希望有所提高，应该做的事情是什么？4）在本课程之后，希望能够学习更多的事情是什么？5）这项研究中最简单的是什么？6）这项研究中最难的是什么？7）完成这项研究后，你明白了什么？

教师收集学生的“反思”，将量化评价与质性评价相结合，可有效地描述学生的发展状况。

5 教学反思与建议

笔者在初中生物学教学中多次应用本研究开发研制的STEM课堂评价量表，并不断改进、优化。笔者认为，基于小组合作探究学习模式的STEM课堂教学，应遵循导向性、有效性、发展性和可行性原则，并注重多元化的测评。这样的评价方式，可以高效地找到学生知识理解和探究过程中的问题所在，更有针对性地纠正学生的错误概念，从而促进学生的自我发展。STEM课堂教学侧重于实际探究和综合解决问题的能力，因此在教学评价方面也不能仅仅是传统的纸笔考试。笔者建议，研究者要多借鉴、研究和分析国外教育评价方法。例如，国际学生评估项目PISA、国际数学和科学评测趋势TIMSS、美国国家教育进步评价NEAP等，这些测评项目都对学生科学和数学等方面进行综合测量，有利于全面评价学生综合能力，对学生的教育和指导会更有针对性[3］，也给我国中小学科学教育的课堂教学评价提供了新思路。