基于STEM学习理念的学生小课题研究

孙利锋

在课堂教学活动中，教材中提出的学习方法并不是唯一的。在保证教学目标达成的前提下，教师会有意识地对学习方式进行改进，学生也可能会提出改进方法。

STEM教育体现着一种崭新的课程思想和教学理念，实践性强、活动空间大、研究时间长，可以与小学科学课程有机地融为一体。

小课题研究，是指以构建具有教育性、创造性、实践性的学生主体活动为形式，激励学生根据自己的爱好与条件，选择不同的课题，通过观察记录、调查走访、建立模型、搜集文献等手段，获取大量研究资料或事实材料，对课题展开研究，并撰写研究报告。学生小课题研究的开展要以课堂教学为主要载体，关注课堂教学的质量和效益，使STEM学习更好地融入科学教学之中。

学生小课题来源

衍生自教材教学。这是小课题最直接且最普遍的来源。在课堂教学活动中，教材中提出的学习方法并不是唯一的。在保证教学目标达成的前提下，教师会有意识地对学习方式进行改进，学生也可能会提出改进方法。有时学生会提出高于教学目标的问题，甚至老师都难以回答。这时，教师可因势利导地让学生嘗试研究自己的疑惑。

例如，五年级科学课中有关于阳光下物体影子变化规律的内容。太阳每天东升西落，那么阳光下物体影子的方向是否就应该由西向东移？在观测物体影子的课堂实验中，学生发现，快到正午时影子并不是聚在物体的下面形成一个点，而是具有一定长度。对此，有学生提出疑问：在杭州地区阳光下物体的影子真是由西向东直线移动吗？一年四季物体影子的变化规律完全一样吗？这些问题就可以发展为一个小课题。

来源于热点问题。社会和自然界的热点问题往往容易引起人们的关注，激起学生研究的热情。这时，教师可以引导学生做相关的研究。

例如近年来政府倡导“低碳生活”。针对此类热点问题，我们开展了相关的STEM活动，做了关于某小区碳排放和碳吸收的调查研究。根据碳排放的计算公式统计某小区的碳排放量，在调查小区内植被面积的基础上，利用植物每天吸收二氧化碳的数量计算公式统计小区内植被吸收二氧化碳的量，比较碳排放量与碳吸收量，进而分析小区内植被对二氧化碳的承载状况。

与科普活动结合。各地的科技教育管理部门每年都会组织丰富的科普活动和科技创新比赛，其中涉及许多技术创新和工程设计知识，渗透着各种科学原理。学生准备比赛的过程就是理解科学原理的过程。在此过程中，需要考虑科学原理中的各种影响因素和变量，在思考中加以改进。如果思考和改进以规范的形式进行，就可以形成小课题研究。

例如去年我们组织学生参加萧山区中小学生科技节创新大赛的“探月轨道”制作比赛，成立了包括老师和5名学生在内的“探月轨道”项目组，把这个比赛以小课题的方式来做。针对规则，我们不断深入思考乒乓球沿着吸管做成的轨道滚动速度可能受到哪些因素影响，进而改进工艺，反复试验，最后获得成功。

学生小课题研究方法

观察记录。观察记录是获得感性材料的重要途径，是小课题研究中最为简单、运用最为广泛的一种方法。运用观察法时，首先要根据需要确定观察目的，选择好观察对象;其次，要按一定的程序循序渐进地观察对象，即由表及里、由大致轮廓到具体细节、由显著特点到细微特点;最后，要边观察边记录，边观察边思考。观察是学生最喜欢、也最能体现学生实践创新能力的活动。

例如在小课题《凤仙花的成长与记录》研究过程中，孩子们把所有的照片集中起来，就是一部凤仙花的生长历史。之后，学生们根据事实材料，分析有关数据，明确凤仙花的生长过程，绘制凤仙花的生长周期表和生长折线图。

资料搜集。资料的来源很广，书籍、生活、网络……在小课题研究过程中，教师要引导学生有效利用身边的资源，寻找自己想要的资料。更为重要的是，要让学生学会归纳总结所收集到的资料，继而获得自己想要的内容。

例如在对阳光下物体影子的变化规律开展深入研究时，学生需要了解日晷和圭表的使用原理。他们搜集和阅读古人发明日晷和圭表的不同思路，对比得知“日晷是根据影子方向的变化计时，而圭表则是根据影子的长短计时”。将搜集到的资料对比阅读，获取有效信息，从而为下一步更好地研究小课题做好准备。

建模实验。学生会有很多奇思妙想，当有些想法无法表达清楚或者在现实中无法实现的时候，就可以发挥想象力和创造力，设计一些模型和实验，借此表达自己的观点和想法，让自己的灵感得到更好的诠释。

例如在对“钢索桥跨度大而且承重强”的研究中，学生们首先分析了收集到的图片和文字资料，制作了钢索桥模型。然后用测力计对钢缆所承受的拉力进行测量，从而获取了相关的实验数据，经科学分析后就形成了小课题研究中的重要论据。

学生小课题实施策略

制定灵活的实施方案。一是设定弹性目标，多种方式参与。依据学生的认知发展水平设定目标，可以是提升学生的学习兴趣、研究欲望，也可以是提高学生的动手动脑能力，还可以是使学生熟悉STEM研究方法，形成主动研究的意识。二是内容因人而异，计划随机而行。一般在三至六年级中开展学生小课题研究，低年级以简单易行的STEM活动为主，高年级以拓展性的STEM小课题为主。三是开展形式不限，成果多样呈现。小课题开展的时间和地点不固定，在学校和家庭都可以进行;既可以以个人的形式开展，也可以以团队的形式进行。小课题的成果可以是一个过程、一份简单的数据记录或者小制作作品，也可以是调查报告、小论文。

合力执行小课题研究。一是师生研讨开题，成立课题小组。当小课题生成后，师生需详细讨论小课题研究所需的器材、研究方式、结果的呈现方式等，有计划地开展研究。对于立意较高、具有一定难度的小课题，则需要师生共同讨论交流课题的内容和目标。为了使师生讨论交流的结果具体化，对学生后续操作更具指导作用，在讨论交流的过程中应留下记录，即课题操作的草稿或示意图。二是家校建立联系，寻求外力支持。家长的支持意愿和支持力度是小课题能够获得成功的关键，可以有效解决小课题所需的器材问题，还能在知识层面支持学生。三是家校适度参与，跟踪研究进程。当学生在研究过程中遇到困难和瓶颈时，老师和家长可以适度参与，从示范的角度解决技术性的难题，从方法论的角度引导启发学生思考解决问题的方法。对于在家庭进行的小课题，教师要不定期询问进展情况，督促和帮助学生形成比较完整的研究过程。

多维评价课题成果。一是关注学生情感态度的发展。当一个小课题结束后，应把观察学生在做了小课题之后对学习的兴趣发展放在首位，评价学生在做小课题过程中表现出的积极性、韧性和克服困难的信心。二是关注学生动手能力的发展。动手能力是否得到提高可以通过课题成果体现，关注学生调查的深入程度、制作的工艺水平以及小论文的撰写能力。三是关注学生认知水平的发展。应观察学生在进行小课题研究时是否会提出新的问题，是否会去了解相关知识而扩大知识范围，以及学生获得新知的方式。

（作者单位：浙江省杭州市萧山区浦阳镇中心小学）

责任编辑：刘洁