基于STEM理念的“DIY酸奶”课程

包士娟

摘 要：STEM是以项目和问题解决为基础的学习，学生在运用知识来应对世界重大挑战时，他们设计、建构、发现、合作并解决问题。本文以“DIY酸奶”为例来分析基于项目的STEM学习。学生围绕具有挑战性的学习任务——做酸奶，全身心投入，积极参与，体验成功，获得发展。基于真实问题展开的学习活动，能更好地提升学生的科学创新精神和能力。

关键词：STEM 跨学科 DIY酸奶课

基于项目的STEM课程是一種深度的探究活动，旨在促进儿童全身心的、合作性的问题解决及创造性与批判性思维的发展，为学生成为积极、主动、灵活的学习者奠基。通过引导学生在多元化、多学科的学习情境中进行“设计”学习，在众多孤立的学科中建立一个新的桥梁来为学生提供整体认识世界的机会，培养学生综合解决问题能力是STEM教育的最重要的目标。[1]从科学教育走向STEM教育，这是时代发展对培养“全面发展的人”的呼唤，是将学生学习引向深度学习的必要的行动选择。

一、STEM课程的特点

1.强调问题的真实性

STEM课程注重在真实情境中学习。在具体的情境中提出需要解决的问题，指出任务要求，呈现科学家与工程师工作的意义和方式。在给予足够知识铺垫的情境下引导学生按照任务要求设计和制作，再按照工程思维分步实施设计和制作，确保了学生的STEM课程学习问题的真实性。

2.强调课程的整合性

目前的学校教育是分学科的，但学生在学习所有学科的过程中应该发展出一个相对完整的问题解决思维。STEM课程以项目的形式组织实施跨学科学习，引导学生在发现问题、解决问题的过程中融合运用各学科知识，进行整合性的深度学习。[2]

3.强调过程的完整性

STEM课程的学习时间跨度较长，学习实践体现为工程与实践，设计是工程学习的关键，是培养学生创新精神和实践创新能力、在真实情境中合作解决问题能力的关键环节。在真实生活中，人们往往要积累多次失败的经验才能获得成功，因此，STEM课程注重反思课程实践的过程，并在实践中发展理性思维，加深对跨学科知识的理解和灵活运用能力，以此发展高阶思维能力。

为此，笔者将工程思想和实践引入科学课程，结合“DIY酸奶”案例，尝试带领学生通过开发解决方案、检验设计合理性、权衡方案、讨论修正等过程发展工程设计能力。

二、项目背景

“DIY酸奶”课程来自苏教版小学科学六年级上册第一单元“显微镜下的世界”第二课时的内容，通过做酸奶活动，引入“细菌”概念，把学到的微生物知识运用到生活中。本课程通过“你能为家人制作一款健康、安全的酸奶吗？”这个驱动问题，以项目学习的方式带领学生走进真实生活。通过整合科学、技术、工程、数学四大学科领域知识，带领学生经历发现问题、解决问题的过程，培养学生的实践能力和创新精神。

三、项目目标

1.通过观察酸奶包装盒、社会调查、查阅资料、参观访谈等方式了解酸奶的种类，知道酸奶的主要成分及其作用，学会从健康角度选择酸奶。

2.通过观看视频、请教专家，了解乳酸菌的形态，知道有益菌和有害菌，形成对微生物的初步感知。

3.动手实践，为家人制作一款健康、安全的酸奶，树立食品安全意识和健康饮食的观念。

4.提升学生发现问题、解决问题的能力，培养小组合作探究、创新能力。

四、项目准备

1.联系酸奶厂，设计参观学习单。

2.请教食品安全方面的专家，提供专业知识。

五、项目实施

1.引入问题与确定需求

酸奶是最受学生喜欢的饮品之一。六年级的学生通过科学教材初步了解了制作酸奶所需的物品以及简单的制作方法，但对于酸奶的成分、种类以及与健康的关系不是特别了解，根据学生的年龄特点，联系生活，设计驱动问题：为自己的家人制作一款健康、安全的酸奶，口味符合他人的需求，容量100 g。

2.调查研究与学习支持

活动一：酸奶的秘密

（1）观察酸奶包装盒，了解酸奶里有什么？

通过调查表（见表1）的记录、思考，学生又提出了很多问题：酸奶保质期的长短跟什么有关？为什么有的酸奶浓，有的酸奶稀？是不是成分越多酸奶的品质就越好？为什么要有那么多配料？酸奶中的添加剂有哪些？这些问题像一根根导火索，直指核心概念，同学们根据问题提出了自己的观点和理由，在交流、思辨中不断深化对高品质酸奶的认识。

（2）查阅资料、请教专家，了解酸奶与健康的关系。

同学们提出了很多问题，如：酸奶中的这些成分有什么用？与身体健康有什么关系？查阅资料后，学生对搜集到的资料又提出了质疑：喝酸奶真的可以减肥吗？这些问题引导着孩子们一步步研究酸奶与健康的关系。同学们还围绕“加的菌是不是越多越好多？”进行了小型辩论会。从中我们了解到：并非一种酸奶里含有的菌种越多就越好。酸奶的优劣要看菌种的种类和性能。目前国际上公认的乳酸菌，被认为是最安全的菌种，也是最具代表性的肠内益生菌，酸奶中以乳酸菌为代表的益生菌越多越好。

活动二：参观酸奶厂

参观美天乳业公司，了解制作流程，比较与手工制作的异同点。

对酸奶有了一定的研究后，制作活动马上就要开始了，出于食品安全考虑，有学生建议去酸奶厂参观。在师生共同努力下，我们参观了美天乳业公司，揭开了酸奶厂制作酸奶的奥秘。通过参观酸奶制作流程，同学们了解了工厂生产酸奶的过程。走进酸奶厂实验室，知道了市面上出售的各种类型的酸奶是在这里通过无数次的调试才研发出来的。工作人员还介绍了菌种的相关知识。通过参观，一些同学对自制酸奶和酸奶厂专业做酸奶这两种不同的方法进行了深入研究，完成了研究报告，学会了从发酵的温度、原料奶是否杀菌、发酵的原料三个方面对比了两者的不同（见表2）。

3.分析觀点与建立模型

活动三：尝试用一种方法自制酸奶

明确活动任务，了解制作酸奶所需材料的成本，明确评价要求，建立评价量表（见表3）。评价量表的设计目的在于引导学生在制作过程中关注食材的选择、制作的过程等因素，用评价表优化酸奶制作过程。

4. 测试优化与解决问题

因为制作酸奶需要的时间较长，所以制作酸奶的任务由学生回家完成，借助学习单来支持学生的课外学习。科学课上，学生将酸奶带到班级进行展示、品尝与交流。通过交流，同学们发现看似简单的制作，还存在一些问题，这进一步引发同学们的思考。如：为什么会有那么多气泡？为什么会结块？有乳清是怎么一回事？这些问题让同学们继续思考与实践，直至找到答案。有的同学认为自己做的酸奶太稀了，为此进行了酸奶黏稠度调试实验（见表4）。

有的同学觉得口感不好，根据个人喜好调制带有甜味和果味的酸奶。还有的同学想创新酸奶的口感，为此他们都一一进行调试与优化，直到满意为止（见表5）。

基于实验结果，学生会优化他们的设计方案，这个过程要求对照评价量表，对结果进行分析，在比较自己的预测和不同的实验结果时，学生进行批判性思考。这是设计过程中最关键的一部分。当学生的发现源于自己的经历时，他们的理解程度会得到提高。[3]

5. 项目评价

项目学习强调以体验、实践、活动等方式来学习，学生的成绩难以用纸笔测验，在案例实施过程中，笔者积极探索表现性评价方式，设计多样的评价方案，在展示学生项目学习成果的同时，又激励学生后续的学习：如学习档案袋、科学小论文、电子小报展览、知识竞赛、微视频分享等。

六、反思

STEM课程的活动形式强调以学生为中心，本案例通过前置学习活动，学生在对酸奶种类的调查以及健康知识的了解的基础上，建立“什么样的酸奶是高品质的酸奶”的概念，实现知识与方法的运用。

从真实情境中学习，学生的学习路径是开放的，其探索结果也是开放的，不存在唯一正确的答案。比如在课程实施过程中，学生通过查阅资料、参观、请教专家等方式获得了很多制作酸奶的技巧。这些多样化的学习方式带给了孩子们不同的学习体验。

总之，STEM课程以工程设计为基石，引导学生综合各领域的知识来解决真实世界中的有意义的问题，通过学生完整的作品展示来考量学生对STEM所涉及的学科概念的掌握情况，发展学生的高级思维技能、问题解决能力、协作技能、创造力，培养对科学、技术、工程、数学更浓厚的兴趣。科学课若以“引入问题与确定需求”“调查研究与学习支持”“分析观点与建立模型”“测试优化与解决问题”的教学策略进行设计，必将促进教师的专业发展与学生科学素养的提升。

（感谢北京师范大学董艳教授对本文的指导！）

参考文献

[1]叶兆宁，杨元魁.集成式STEM教育：破解综合能力培养难题[J].人民教育，2015（17）：62-66.

[2]冯凌.促进融合的学习：小学STEM教育案例[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2016.

[3]卡普拉罗 R M，卡普拉罗 M M，摩根.基于项目的STEM学习：一种整合科学、技术、工程和数学的学习方式[M].王雪华，屈梅，译.上海：上海科技教育出版社，2016.