STEM理念下小学科学的项目式学习设计

摘 要：STEM教育理念强调跨学科重组学科知识，促进学生创新精神、科学素养和批判性思维的发展，小学科学新课标的基本思想与STEM理念相通，在实施意见中明确提出鼓励科学教师在STEM理念下开展项目式学习。本文围绕小学科学STEM项目式学习的设计、项目的实施、项目实施的教学策略展开论述，为教师提高教学理论以及实践方面的指导。

关键词：STEM教育;项目式学习;小学科学课程改革

随着STEM理念在我国的盛行和研究的深入，科学课程的改革已经全面展开，在2017年出台的《小学科学课程标准》中，第一次明确提道把STEM教育理念融入科学课堂的教学过程中，小学科学作为一门注重实践的综合性基础课程，如何把科学、工程、技术、数学有机整合，实现多个学科领域的融合教学;如何在新课标的指导思想下落实STEM理念、设计课堂活动环节、发展学生的发散创造性思维是当前课程改革科学教师亟待解决的重要问题。

一、 STEM项目式学习的概述

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科组合的简称。STEM在知识处理上主张交叉学科与多领域的整合重构，发展学生的STEM素养，其打破了传统分科知识的界限，核心精神是整合渗透科学、技术、工程和数学领域的综合知识，强调科学知识的学习与实践应用相结合，在“做中学，学中做”。

项目式学习，是以布鲁纳的发现学习理论、建构主义和实用主义理论等为理论基础，学生为主体参与项目活动解决问题的学习模式。其强调学习者主动探索发现的学习过程，在真实生活情境中通过小组团队合作来解决问题，完成项目的作品和任务。

STEM项目式学习，以项目式学习的基本要素为框架，通过模糊的任务目标和明确的结果，实现跨学科整合STEM教育内容，其结合了STEM教育和项目式学习的优势，提倡以学习者为中心，综合多学科知识领域，解决实际生活问题。STEM项目式学习能付诸课堂教学中，具有开展的可行性和可操作性，学生在真实问题驱动下自主探究，合作学习，创造性地解决挑战性的问题，从而深化自主学习的内在动机，重构学习者的知识能力体系。

二、 STEM项目式学习的设计

与传统单一学科课程相比，STEM项目式学习的教育目标不仅是获取知识和能力，更注重学习者的科学素养、技术素养、创新精神、实践能力的发展，最终培养出21世纪真正紧缺的创新型科技发明人才。笔者以培养学习者的STEM素养为目标，根据美国MamlokNaaman教授的STEM教育过程为理论指导，从项目准备、项目实施、项目改进、项目反思四个步骤进行教学模式设计，同时强调学校和教师在项目设计的过程中，要严格遵守学习者学习环境和科学知识学习的设计原则。（见下图）

三、 小学科学STEM项目式学习的实施

罗伯特·M·卡普罗拉在基于项目的STEM学习中指出，要采用工程学思想进行项目设计，为学生提供以现实生活问题为背景的环境，让学生像工程师一样设计方案解决问题，实施STEM项目学习可以发展学习者的科学素养，优化学生的学习效果。小学科学是以探究活动为基础的综合性实践课程，在小学科学的新课标中，提倡教师按提出问题、做出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价八个步骤开展探究学习。基于STEM项目式学习的设计理念和新课标中提出的科学探究的八步骤，小学科学STEM项目式学习的实施可围绕“确定目标，设计项目”“制订计划，开展项目”“小组合作，制作作品”“交流评价，成果展示”四个部分展开。

在项目式学习开始前，教师应分析学生的科学知识水平和能力确定项目活动的目标和内容，结合社会生活的真实情景设计项目问题，让教学活动的开展具有可行性，教师对课堂掌控具有可操作性;项目开展的核心是学生的自主合作性探究，因此，教师作为项目式学习的协助者，应引导学生将项目问题细化，对提出的假设进行探究合作性学习，综合考虑制订最佳的方案，解决项目问题，最终帮助学生完成作品。要强调的是，实施项目式学习的四个步骤不是线性开展的，而是要根据学习者的实际活动情况迭代调整，学习者根据评价反馈，不断测试、优化项目方案，最终完成项目任务。

本文选择苏教版小学科学五年级下册的“造房子”为例。在项目设计前，教师应该分析项目设计的制约因素，确定项目目标，“造房子”这一部分内容在科学知识中属于工程与技术领域，要求学生明白工程和技术是以科学知识为理论基础，意识到科技的发展与人类生活息息相关.本节课教师可以组织学生分组进行合作式学习。教师可以基于如何设计一个稳定的房屋模型为项目问题，利用简单常见的生活材料（小木棒、吸管、报纸、白乳胶等）组织学生设计、搭建房屋模型来开展项目学习;考虑到项目开展耗时较长和科学课时安排的有限性，教师可以指导学生在课前收集古今中外自己感兴趣的建筑物的资料，在课上教师指导学生以小组为单位汇报、分享收集到的资料，进而在有限的教学时间内高效开展项目式学习;在项目开展过程中，教师要鼓励学生发散思維，集思广益，综合考虑小组各个成员的设计思路，培养学生严谨认真的科学态度;在分组合作过程中，培养学生的团队精神和合作能力，在学习过程中强化自我价值观.

四、 小学科学STEM项目式学习的教学策略

（一）开展学生为主体的探究活动

STEM项目式学习强调学生自主发现、探究解决问题[3]，新的课程标准也提倡学生主动参与，体验科学探究活动，因此，项目式学习的主题设计要针对学生的个性特征和认知水平，为学生创设自主、合作、开放的学习氛围，提高学生学习的积极性。问题是项目式学习过程中的关键，小学阶段的学生最大的特点就是对周围事物充满强烈的好奇心，他们常会提出各种疑问：“彩虹是怎么产生的？”“空气中有什么？”“小车为什么会运动？”“树上的苹果为什么会掉落到地上？”这些问题都源自他们平时对生活的观察与思考，在好奇心的驱使下，促生了学生的解决问题的欲望，这是发展学生创造性思维和使学生获取新知识的学习动力。学生是学习过程中的主体，项目主题应在教师的引导下由学生思考和讨论后自己提出，而教师作为指引者，在组织教学时要关注每个学生提出的不同观点和看法，鼓励学生多个角度发散思考，拓宽思维，让学生通过观察、交流、讨论、实践、协作等方式来完成项目任务，培养他们的团队协作意识和创新精神。

（二）体验真实情境下的问题解决

STEM项目式学习强调研究项目是社会真实问题，所以在教学实践中，教师应注意创设与学生现实生活密切相关的问题情景，为学生提供项目背景和资料，调动学生参与项目活动的热情和积极性，组织学生分小组展开调查、研究并设计解决方案，完成任务解决具有实际应用价值的问题;项目的开展方式可以多样化，设计体验性的项目活动相较于直接讲授的教学更有效，在参与学习的活动过程中，学生可以获得丰富的STEM体验;项目学习的结果可以直接作用于学生的生活，发挥其在实际生活中的应用价值，使学习者真切地体会到科学学习与日常生活的紧密联系，进而发展学生的实践意识，培养学生的创造能力和科学精神。例如在苏教版科学“建桥梁”的课题学习中，教师可以向学生介绍桥梁的发展历史，展示国内外各种不同形状构造的桥梁图片，提供桥梁设计的背景资料，以此激发学生的好奇心进入项目学习，在活动过程中，引导学生联系在生活中看到的桥梁思考如何设计桥梁的形状使其承受力较大，实现课堂学习与真实生活的衔接，让学生意识到科学学习不仅源自现实生活，而且也应用于生活，让他们体验科学学习的乐趣。

五、 结语

STEM项目式学习是跨学科整合，培养创造型人才的关键，这种新型的学习模式为科学教师提供了有效的教学实施模式，为学生提供了可以解决真实问题的学习活动，通过重构课程内容设计项目式学习活动，能够引导学生独立思考，自主探究实践，这不仅实现了科学课程在多个领域的渗透整合，而且推动了小学科学课程的改革。但同时，这也对科学教师提出了更高层次专业知识和教学能力的要求，教师要灵活处理科学学科和STEM领域的内容，创建开放的学习环境，明确设计原则，发掘利用社会、学校、社区、家长、网络等多方面的教学资源，指导学生分工协作完成项目学习;在科学课堂的评价方式上，科学教师要避免只采用传统的纸笔考试评价，要注重评价方式的动态化、多样化，肯定学生在学习活动中表现的“闪光点”;在评价内容上，科学教师应注意从多个方面综合评价，不仅关注学生科学知识与能力的掌握情况，还要关注学生在小组分工合作过程中的组织协作能力、项目设计过程中的创新能力、制作项目作品过程中的操作动手能力等，在动态的学习过程中完善学习者的人格，发展學生的综合能力，提升科学精神和合作意识。

参考文献：

[1]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（4）：13-22.

[2]罗伯特·卡普拉罗.基于项目的STEM学习（2版）[M].上海：上海科技教育出版社，2016：7.

[3]中华人民共和国教育部.小学科学课程标准（2017年版）[S].北京师范大学出版社，2017.

作者简介：林海金，福建省漳州市，漳州市名流学校。