基于STEAM理念的初中科学项目化学习设计——以“自制地球仪”为例

徐亚奇

（浙江省温岭市新河镇中学 浙江·温岭 317502）

1 STEAM 教育理念与金字塔学习理论

2008 年学者Ya Kman 在STEM 教育理念的基础上加入了艺术（Art）元素，形成了更加系统的STEAM 理念。

金字塔学习理论是由美国学习专家爱德加·戴尔首先提出。它是一种现代学习方式的理论。研究者采用不同的学习方式，对“学习者在两周以后对学习内容记住的多少”加以统计。金字塔塔尖学习方式属于被动学习，塔底部分属于主动学习的学习方式。他提出，个人学习或被动学习相比之下学习效果较低；团队学习、主动学习和参与式学习相比传统方式显得学习效果较高。金字塔学习理论表明，学生的主动学习、团队学习对学生的学习效率有明显的促进作用。学科教师值得探讨的问题是：在当下减负提质的大环境中，如何根据金字塔学习理论来优化教师的教学行为，从而达到提高学生学习效率的目的。

2 STEAM 理念在初中科学项目化学习中的具体运用

2.1 改进实验，促进STEAM 理念的渗透

浙教版七年级上册3.2“地球仪和地图” 第1 课时安排了“制作小型地球仪”的实验内容。这个实验是在前面对地球形状和地球仪的认识基础上，希望通过自制小型地球仪推进学生对地球形状和经纬网的理解。基于新课程的理念，笔者认为自制小型地球仪的研究很适合落实STEAM 教育，因此，笔者把这块内容单独作为一课时进行改进尝试。

2.2 完善材料，便于STEAM 活动的开展

有效开展STEAM 活动需要活动材料的准备作为基础。教材上准备的器材先天不足，不便于开展STEAM 活动。原因一，教材中使用器材是乒乓球、粗铁丝、剪刀、量角器等；而乒乓球相比桔子来说存在成本较高和取材不便的缺点；原因二，剪刀类工具在校园安全管控方面显得较为敏感；原因三，一两根粗铁丝不好购买。经反复思考和实践，笔者用筷子代替粗铁丝；用时令水果桔子代替乒乓球，薄皮的桔子更好，以便展开成平面地图。这样的取材更易开展生活化教学。在初中科学教学中，开展项目化学习能让学生体验任务的综合性和学习内容的趣味性。

2.3 贴近生活，建立科学与生活的联系

新课标要求初中科学教学与生活紧密联系在一起。先让学生观察成型的地球仪，了解地球仪的构造及地球仪上地轴角度、经纬网特点和经纬网划分。设计项目让学生动手制作地球仪，激发他们的兴趣，同时训练他们的操作技能，为实验教学做好铺垫。

教师引入生活化素材进行项目设计，把生活中的资源和教学联系在一起，使学生产生探究的欲望，把课堂知识融入生活情境中，使课堂知识生活化，从而获得思想的提升和精神的力量。教师的作用是引领和指导学生。当把科学知识与生活实际素材结合在一起，当生活化情境与抽象学科知识建立联系时，既有利于学生参与演练，又使学生在做中学。项目化学习既可以增强学生对科学知识更深的理解，又有利于学生将科学专业知识运用到实际生活的问题解决当中。生活化项目学习可以把学生课堂间接经验和实际生活直接经验联系在一起，学生通过生活化项目学习可以将科学知识应用到解决生活实际问题中。

2.4 渗透人文精神，提升核心素养

STEAM 教育十分注重学生人文精神教育。学生缺乏对传统的尊重、对自然的感恩、对生命的敬畏。例如，在观察自然界的生物时，尽管教师反复强调，学生还是会去折枝摘花、践踏草坪、伤害小动物等。这与平时的教育缺失不无关系。当然，一个人文素养的养成绝非一蹴而就的，而是需要长期积累。因此，教师在教学中要进行有机渗透，潜移默化地影响学生。在本课教学中，笔者在课前布置了阅读《只有一个地球》文章。通过阅读，既可以增强学生爱护环境、保护地球的责任意识，并将爱护地球落实到日常生活当中。提高学生爱护自然、保护自然的责任感。提高学生人文底蕴、促进学生自主发展、提高责任担当意识和培养创新实践能力等科学核心素养。

2.5 项目驱动，以学为中心

实验的活动空间是科学学习是否走向探究的一个重要标志。如果实验空间太小，探究活动就可能会变成验证或操作；如果实验空间太大，学生常常因范围太大不知从何入手，实验效率低导致课堂时间延长而不够用。STEAM 教育理念倡导项目式学习，要求课堂教学时探究实验的空间控制在有限时间内进行。而把生活化实验作为家庭作业可以让学生参与实际演练，巩固知识提升能力。在“自制小型地球仪”一节中，我布置的作业内容是：（1）制作地球仪；（2）画出赤道，标出高中低维度；（3）画出0 度经线并等分东经和西经；（4）划分东西半球。图1 为其中一位学生的成果，从作业反馈中看，学生的参与度明显高，学生取材很丰富，并且更能体现出学生对该知识所拥有的结构体系，同时也引申出不少新的问题，这些是传统作业所达不到的。选择什么材料来制作？需要什么形状的物体？同一形状的物体选择哪种好？相比之下性价比哪个高？活动后哪个回收方便？地球仪制作从哪里入手？经线圈疏密程度如何把握更合适？相邻经线间隔30 度，需要算出360 经度要分布几根经线？这些经线应该标的经度是什么？该不该用红笔体现出地球仪上的关键重要信息？等等

生活化项目的学习更能体现对学生学科素养的培养，熟悉的生活化元素适用于不同层次的学生。某些对生活经验缺乏、实践中兴趣不够的学生也逐渐开始融入科学课题。生活化项目学习增强了学生学习的动力和激情，也在一定程度上深化了初中科学的课堂。

图1

3 STEAM 理念在初中科学项目化学习中的运用思考

3.1 基于项目探究，营造生活化教学氛围

将生活中的问题作为科学教学的生长点，启发学生从问题入手的问题探究式教学包括发现问题、探究问题、解决问题等环节，符合STEAM 教育的培养模式。STEAM 教育倡导的学习探究化、学习项目化，可以通过真实问题进行项目建构，以问题解决为导向，以区域环境为载体，帮助学生在知识理解运用上得到加强，最终引导学生回归生活，用科学知识原理去解决实际问题。

生活化项目学习，需要科学教师积极去营造良好的教学氛围，让学生在自由、开放的学习环境中发展自己、提高自己。据此学生才能对知识的认知度有充分提高，对于科学知识的学习更加主动。

3.2 联系课堂内外，搭建生活化项目学习平台

联系课堂内外，既可以使学生对知识有更清晰的认识，又可以加深学生对知识的理解，将课内学到知识应用和解释于生活，又在生活中提炼升华科学知识和科学能力。同时，生活化项目学习不但让学生走进生活，还在生活中激发学生探索知识的兴趣、使枯燥的课堂焕发自然活力。基于STEAM 教育理念，我们可以为学生搭建生活化项目平台，例如开展模型制作、绘图比赛、工程设计等活动。

3.3 渗透人文艺术，创新生活化项目设计

生活化项目学习最核心的内容就是在生活中发现知识、寻找知识和应用知识。通过生活化项目化学习，学生对科学有一个更为全面的认识，激发学习热情，真正实现素质教育的育人目标。学生在 STEAM 教育引领下感受项目化学习带来的乐趣。在生活化项目教学中教育者充分调动学生思考的积极性，活跃学生科学创新思维，让学生在获得合作交流、应变解决问题等多方面能力的同时，也可以体验到学习的意义。

基于STEAM理念的初中科学项目化学习可以更好的让学生在生活中发现科学知识的踪迹。这样，学生对于科学知识的学习变得更加主动，学生的科学知识储备变得更加丰富。本文初步探讨了STEAM教育在初中科学生活化项目学习中的运用设想，设计和结论都还值得进一步深入。但STEAM 教育作为现代教育发展的趋势，在促进科学教育发展上很有借鉴意义。