STEM教育微项目学习的实践与思考

徐新中　王春燕

【摘 要】教育不仅要关注文化知识的积累，更应重视学生核心素养的提升。文章从苏南一所农村小学的视角阐述了对STEM教育微项目学习的实践与思考，它基于学生兴趣，以项目学习的方式唤醒学生的自我意识及情感体验，注重探究，倡导造物，鼓励分享，让学生在探究活动中“求真”“求善”“求美”。

【关键词】STEM教育;微项目学习;实践

【作者简介】徐新中，江苏省宜兴市实验小学科技信息中心副主任，全国优秀科技辅导员、无锡市学科带头人、宜兴市名师工作室导师;王春燕，江苏省优秀科技辅导员。

一、STEM教育的提出STEM教育起源于美国。1986年，美国国家科学委员会發表《本科的科学、数学和工程教育》报告，首次明确提出“科学、数学、工程和技术教育集成”的纲领性建议，这被公认为美国STEM学科集成战略的起点。如今在中小学阶段已成立了遍布全美的以STEM为核心的学校，这些学校共同的特征是：注重STEM学科建设、能提供规范的STEM课程、拥有丰富的STEM教育资源和优良的STEM教师团队等。STEM项目要求学生积极参与、创新、合作、分享，像科学家那样开展研究活动，像工程师那样设计制造产品。同时，日本、德国等发达国家因为学生学业成绩下降、高素质劳动力匮乏等因素也正大力推进中小学阶段的STEM教育。

STEM教育的迅速发展对我国基础教育产生了极大的促动作用，成为提高学生科技创新综合素养的“一剂良药”，受到普遍欢迎和重视。目前，国内大中城市的部分学校对于STEM教育的引入已经从单纯介绍国外STEM课程经典案例为主，逐步转变到在各校探索STEM教育项目的校本化实施推进研究。

宜兴市培源实验小学自20世纪90年代起就开展了小学生科技教育实践研究，“十一五”“十二五”期间进行了两项江苏省教育科学规划课题的研究——“小学科技教育主要问题及其解决策略的研究”和“STS教育理念引领下小学生科学探究力培养的研究”，具有一定的基础理论和实践成果。同时，学校也发现了以往研究中的困惑与不足，如培养小学生的科学探究力如何做到因材施教、各显其能？教师的引领能力和学生的核心素养如何有效提升？严格意义上的STEM教育如何科学推进？……这些都是学校开展STEM教育项目研究的动力与方向。

二、STEM教育微项目学习的内涵STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写，其要义在于认识世界、解释自然界的客观规律。其中，技术和工程侧重于在尊重自然规律的基础上改造世界、实现对自然界的调控和利用、解决社会发展过程中遇到的难题;数学则是技术与工程学科的基础工具[1]。STEM教育既有利于学生理解科学、技术、工程、数学等多个领域的抽象概念，还有利于培养学生以综合设计能力和动手实践能力等为代表的创新能力，使学校学习与社会生产、生活的关系越来越紧密，推进学科课程项目化进程，增强学生的公民意识。

STEM教育微项目学习是“基于项目的学习”（PBL）模式的延伸和发展，紧密结合科学、信息技术、劳动技术、数学等国家课程，开发和实施具有区域、学校特色的STEM课程内容，以项目式学习为主要形式，采取项目引导、任务驱动、主题活动等形式[2]，紧密结合各学科核心知识点进行的STEM项目实践与创新。在实践中则体现在设计真实情境的微型项目，将相关学科知识分解为若干个小项目实验，安排在常态教育活动中落实推进，训练学生在规定的时间内有效地开展主题型、研究型学习活动，从而促进学生知识的建构，提高解决问题的能力，提升学科核心素养。

三、STEM教育微项目学习的实践与思考

基于以上对STEM教育微项目学习的认识与理解，宜兴市培源实验小学坚守教育应立足当下、面向未来的理念，积极尝试探寻适合新时代学生核心素养发展需求的STEM教育新途径、新方式及其相应的评价机制，并在实践中不断调整、优化，逐步形成科学合理、规范有效的操作策略。

（一）创新课程内容

学校以《中国学生发展核心素养》和《义务教育各学科课程标准（2011年版）》为指导，结合学校的办学目标与特色，认真开展实践探索，创新STEM教育课程内容。一方面以课内外科学教育实践活动为载体，探索STEM教育师资的培养机制，选取探究学习、体验学习、游戏学习等方式，推进教学方式的创新。另一方面是开发和实施具有地域特色的STEM课程内容，探索建构学校STEM教育课程体系，积极搜集并提供各具特色的素材和形式多样的课程资源，为不同基础、不同潜质、不同特长和爱好的学生的持续发展提供“定制”式的学习帮助。

1基于学科教学的微项目学习设计

学校根据STEM教育的核心特征，充分挖掘科学、劳动技术、信息技术、数学等国家课程，从技术性、体验性、设计性等方面选材，将研究性学习与之结合，开发微项目研究案例，开设具有情境性、协作性、设计性、体验性、趣味性、技术增强性、跨学科特点的项目模块。如在科学课程中，笔者将小学阶段的科学教科书进行有机整合，大胆突破教材原先的编排，可能是单册的调整组合，也可能是多册的贯穿组合，把便于开展STEM微项目学习的内容整合在一起，让学生进行更有系统性的学习。在三年级下册科学教材中，《我们周围的土壤》《果实和种子》《根和茎》《叶和花》《认识固体》《认识液体》《今天天气怎么样》等七课内容分布在四个单元中，这些内容的共性是“观察、认识、记录、分析”，笔者将其作为一个STEM项目进行整合教学研究，一方面便于对学生进行观察方法、思维方法、分析归纳方法的训练，另一方面也能将这些方法及时运用到其他内容的教学中，使学与用有机融合。在信息技术学科教学中，类似的案例也不胜枚举，如“画方形和圆形”是画图版块的一个传统内容，很多教师在教学中认为这纯粹是一节技术课。笔者深究发现，其实看似单一的方圆之中大有乾坤，科学原理、数学知识、美学知识、文化内涵都可挖掘，完全可以走出技术教信息。为此，笔者设计了“小小茶壶设计师”STEM微项目学习活动，把学生都很熟悉的“陶都宜兴”名片——紫砂壶引入信息技术课堂，通过观察研究紫砂壶构件中的方形、圆形，体会到方圆其实无处不在，让学生用鼠标来设计自己心目中的茶壶。由此，图形的组合定位、比例搭配等多学科知识在设计操作中得到充分应用，学生对家乡的情感也得到升华。

2基于少科院活动的微项目学习设计

社团活动在基础教育阶段比较普及，这是学校开展STEM教育微项目学习的重要阵地。学校“周培源少年科学院”成立于2000年，是江苏省少年科学院分支组织，现有三十多个研究分院，其中涉及科学、技术、工程、数学学科的约占80 。近年来，围绕STEM教育微项目学习，学校主要采取了以下三项策略：一是坚守传统项目。如以航海建筑模型、航空航天模型、车辆模型为代表的“三模”活动，学校已开展了二十余年，师生对这些活动比较熟悉，这些项目也因为便于动手实践、便于探究改进、便于集体竞技等特征受到广大学生的欢迎，对学生的科技启蒙作用很大。再如科普论文写作，该项目主要要求学生联系科技活动、科学实验或观测项目撰写心得小论文，帮助学生建立关注生活、关心自然、关爱伙伴等良好习惯，充分发挥学生的主观能动性和创新力，同样具有蓬勃的生命力。二是创优发明项目。开展科技小发明、小创造活动也是少科院的品牌项目。在科学技术突飞猛进的新时代，学校对师生的要求是充分应用新技术，主动对日常学习、生产和生活进行观察与思考，采用自主探究、团队合作等形式设计制作出能解决困扰、提高效能的各类创新发明作品，努力把一个个“金点子”转化为“好发明”。每年11月的校园“科技节”是少科院各类创新成果集中展示的舞台，“多功能环保型公共座椅”“恒温花瓶”等一批优秀作品陆续走上了国际发明博览会的领奖台。三是做强信息项目。信息技术是科技的重要组成部分，当今科技的发展大都与信息技术密切相关，学校目前已开设了3D打印、物联网创新设计、机器人等项目，涉及程序设计、组合数学和运筹学、人工智能等。从一个作品的主题确定、设计构思到创作完成都是对学生思维、实践、合作、探究等能力的大考验和大提升。学校还立项了无锡市教育科学“十三五”规划课题——“基于信息技术课程的小学创客教育实践研究”，细化了对各子项目的深入研究。尤其是充分依托无锡市作为全国物联网发展“试验田”的有利条件，配套建设了校园版“开心农场”，充分应用物联网技术进行远程管理、实时观测、数据分析，先后开展了“苏南地区常见蔬菜大棚内外对比种植的研究”“玉树繁殖方式的研究”等十多个STEM微项目学习活动，让农村的孩子体验高科技农业的乐趣与魅力。

3基于校外活动的微项目学习设计

社会是个大课堂，校外资源是STEM课程项目实施的重要载体。学校积极组建和完善与社区、科技馆、博物馆及企业等校外机构之间的STEM教育网络，为学生提供参与STEM项目实践活动、聆听专家讲座和体验项目工作环境的机会，鼓励师生开展基于校外活动的微项目探究式、协作式、互动式的个性化学习，并及时总结提炼，形成STEM课程材料。如为了介绍江南水稻的种植情况，让农村的孩子真正了解农村，学校编写并开设了《地膜育秧》这一STEM课程，在编写和应用该课程的过程中，定期组织学生到田间地头，研究科学种田的方法，充分利用校外相关专业技术人才的力量，邀请他们给予理论与操作上的指导。《绿色环保》课程的设计也是如此，在确保安全的前提下，学生走进实验室、科技馆、污水处理厂、垃圾发电厂等，以参观、交流、记录、分析等多种形式了解各类企业的主要生产情况，掌握保护环境的专业知识。

（二）探求评价机制

STEM教育以项目学习为主，其学习结果可能是一件看得见摸得着的作品，也可能是一份解决某个问题的方案，甚至可能是一条建议、一种想法，它的评价往往难以用传统的考试测验来量化。为更好发挥教育评价的鉴定诊断、导向激励功能，笔者认为，针对STEM教育微项目学习的评价应采用科学合理的多元评价体系。多元评价体系是在美国哈佛大学心理发展学家霍华德·加德纳提出的多元智能理论的基础上形成的，指运用多途径、多渠道对学生的整体学习情况进行全面评价。这种评价体系让学生突破了“被动接受”的学习方式，重点关注学生探究、发现、创造以及展示知识的过程，提供了主动学习的“时间、空间、工具、提问权、评议权”。

1以形成性评价为主

就评价的时机而言，一般常把教育评价分为侧重过程的形成性评价和侧重结果的总结性评价。学生核心素养的养成是在循环往复的实践、思考、再实践、再思考中螺旋上升的，这是可贵的学习过程，教师所关注的也应该是学生在期间的表现。就STEM教育微项目学习而言，形成性评价应发挥主要作用。如在信息技术学科Scratch单元“赛车游戏”项目学习中，为突出培养学生的计算思维、创新能力，笔者没有停留于分析搭建赛车、赛场、传授编程方法完成比赛这一“简单易行”的教学流程，而是结合Scratch软件的特点，创造性地把该项目设计成“创设问题情境交流‘创见、科学分析角色确立‘创意、探究规范流程鼓励‘创新、构建基本脚本实践‘创作、运行调试程序开拓‘创举、分享推广作品完善‘创优”六个环节，让学生在每个环节充分思考、表达、操作、探究，并进行必要的合作、交流。教师做课堂的观察者、组织者，不局限于评价学生最终完成作品的情况，重点对学生展现在学习活动中的表达是否科学、思考是否深入、操作是否规范、分享是否到位等进行点面结合式的点评，当然也给予学生大量自评、互评的机会。

2激励、启发是评价的主旋律

孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”学生与教师情感的交流融通是教育成敗的关键因素之一，STEM教育微项目学习的效果往往不是做几道题、回答几个问题就能立竿见影的，而是具有长期性和艰巨性。如何让学生保持浓厚的兴趣全程高质量地参与学习活动，持续采用激励型、启发式的评价是非常重要的。以笔者组织开展的“宜兴古桥现状调查与保护研究”项目为例，该活动采用学生自愿报名的形式，组织了三十余名中高年级学生利用节假日时间研究宜兴古桥，历时一年多，寻访了三十余座明清古桥，约占宜兴古桥总数的五分之一。学生初次探访古桥时兴致勃勃，后来就觉得累、觉得难、觉得“任重而道远”，想打退堂鼓。笔者及时发现了这一情况，一方面科学合理地安排每次活动，使活动更具趣味性，另一方面运用多种评价形式来激励、鼓舞学生。如每次活动前笔者都布置学生收集古桥的相关资料，在寻访的现场进行知识竞赛，并当场颁发小奖状;将照片、视频发布到班级群，让家长一起为孩子点赞;每学期制作两期项目学习专题展板在校园内展出。看着全校师生都来关注自己的活动，项目组内的学生有了强烈的荣誉感、自豪感，如今在校园里一遇到笔者就问：“老师，接下来我们研究哪座古桥？”

作为苏南一所农村小学，宜兴市培源实验小学对STEM教育微项目学习的探究还在继续进行。如何紧扣时代发展脉搏，助推学生核心素养的提升，强化STEM教育微项目学习的实践创新和评价创新，提炼更加科学高效的策略，学校师生将上下而求索，坚信万紫千红的喜人场景一定会到来！

参考文献：

[1]叶建强.浅析小学新课标下馆校结合的科学课中情感态度价值观目标的实现[J].电脑知识与技术，2018（16）：128-129.

[2]江苏省科学技术协会 江苏省教育厅.关于公布2017年江苏省STEM教育项目学校的通知：苏科协发[2017]161号[A/OL].（2017-09-01）[2018-10-16].http：//www.jsstem.org/News/noticeView.aspx？AID=218157.

（责任编辑：马龙珠）