真实·创新·感悟

张明臣

2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》倡导跨学科学习方式，明确指出：STEM是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学等学科有机地融为一体，有利于學生创新能力的培养。然而，在许多项目学习或STEM背景的课堂教学中，出现了许多问题，表现为：过分重视作品和成果，忽视创造力的培养;学生设计制作的产品无法真实地解决问题;学生的实践体验、感受较多但感悟较少等。这些问题导致学生的学习比较浅显和表面化，缺少对科学概念、探究过程、科学本质的深度理解。

2019年7月8日至18日，浙江与美国印第安纳州再次举办了暑期“STEM教学平移项目”。该项目设计包含的学科有科学、技术、工程、艺术和数学，选择了5个班的学生，采用走班制教学，每天每门学科1节课，共10天。项目主题是“利用空间设计一个高性价比且符合大众需求的多功能产品”。笔者作为中方助教，参与了此次活动。通过对课程设计的部分翻译整理，以及与美方教师的教学交流和教学观察、实践，笔者对如何开展基于STEM理念的项目学习，引导学生进行“真实、创新、感悟”的科学实践有了更深的体会。

从解决“真问题”到问题“真解决”

基于STEM理念的项目学习，强调从解决真实的问题入手，让学生的学习与生活相联系，利用多学科知识，通过团队协作的方式创造性地解决问题。笔者在实践过程中观察了多个实验案例，发现真实的问题有了，但学生在学习活动中并没有真正地解决问题。学生提出的方案或制作的产品，有的天马行空、不切实际，有的徒具其形。在这次平移课程中，美方教师不仅从解决真问题出发，还特别关注学生的方案和产品的效能，使其具备相应的功能与价值，可以真正地解决问题。

1.明确标准，重点分析

此次项目学习的主题是“利用空间设计一个高性价比且符合大众需求的多功能产品”。学生往往重点关注“多功能产品”，即具备哪些功能，如何实现这些功能，而对于“高性价比”和“符合大众需求”两个条件缺乏关注与思考。教师重点强调了两个条件，并解释什么是“高性价比”和“符合大众需求”，让学生明确这两个标准的重要性。这样的教学，促使学生在调查研究、产品设计、选材制作、产品介绍等各个环节，都能考虑到这两个限制条件，以保证制作的产品可以真的解决实际问题。

2.迭代设计，指向真实

在设计方案交流环节，每个小组轮流向全班同学展示方案，并接受师生的提问和质疑。在交流前，教师强调要从真实的问题入手，介绍本组的设计方案，其他同学要针对设计方案是否可以很好地解决问题，提出质疑或给出建议。在学生提问与解释中，教师主要关注作品设计的每一个方面是否都有考虑，是否进行有针对性的设计。有的小组考虑不全，或者设计不足，教师就通过不断追问引发学生思考，鼓励他们进行改进，使设计方案更加完善，以更有效地解决问题。对于较好的设计，教师也会追问，引导学生思考如何进一步优化。

3.效能评估，市场调研

在制作、测试过程中，教师深入每个小组巡视，观察学生的学习进程，帮助有困难的小组。学生有些作品设计缺少实用性，例如，造价太贵、浪费空间或者操作复杂等，教师不会直接指出问题，或者告诉问题的答案，而是引导学生进行市场调研，了解消费者的看法和意见，如：

师：进行得怎么样了？

生：快完成了。

师：你们设计的沙发与常见的沙发相比，有什么优势，别人会买你们的产品吗？

生：会啊，我们这个是多功能的，节约空间，而且价格只贵了一点点。

师：你可以去做一个市场调研，问问那边的老师或同学。如果他们是消费者，会购买这款沙发吗？了解消费者的意见，可以帮助你们更好地完善产品。

市场调研是营销管理的重要手段。学生进行市场调研，倾听消费者的声音，了解产品的效能是否符合实际需要，既学习了一种方法，又保证了产品的实用性。

从“头脑风暴”到“全程创新”

创造力的培养是科学教育的核心目标之一。基于STEM理念的项目学习，其流程大体为：提出问题—设计方案—制作测试—展示评价—拓展应用。“设计方案”环节，教师会让学生进行“头脑风暴”，根据情境和材料等进行创新思考，促进学生创造力的发展。在平移课堂中可以清晰地看到，美方教师特别重视学生创造力的培养，不只是在项目前期进行“头脑风暴”，而从开始到结束的多个环节都关注这一点。

1.重调研，完善创新方案

在确定“多功能家具的设计”这一主题之后，教师组织学生利用平板电脑、网络调查目前社会中已有的多功能家具，看看它们解决了什么样的问题，并着重强调“深入全面的调查，有利于创造性解决方案的构想”。教师给了学生充足的时间进行调查研究，学生基于调查研究设计出小组的初步设计方案。在调查研究的过程中，学生边搜集资料边小组讨论，教师则在各个小组中巡视，倾听学生的想法，通过追问引发学生思考，同时提示学生基于调查设计的产品，不能和已经出现的产品相吻合，不能完全模仿已有的成品。

2.明标准，激发创新思维

学生明确学习任务之后，教师强调制作的作品需要有创新，不能照搬或者照抄现实生活中已有的物品。如果仿真度较高，在评价中，分数会降低。教师通过参与小组的讨论，了解学生的设计与想法，对已有的设计进行甄别，并引导他们进行创新思考。在初步方案完成后，教师会进行批阅，对于缺少创意或者照搬的作品要求重新设计，对于缺少创意或者无法实现的地方给予批示，希望学生能改进。教师会一直督促学生完成设计，直到设计具有一定的创新，符合相应的标准才可以继续学习。

3.善追问，引导创新实践

在进行制作、测试、迭代以及作品展示等各个环节中，教师会持续关注学生的学习进展情况和创新想法，鼓励引导他们将想法实现。如果学生出现困难，教师就利用追问的方式，引导学生进行再思考，寻求解决问题的办法。

例如，学生制作了一个多功能沙发，但是无法实现自由翻转功能，于是想到了用折页来代替，教师是这样引导的：

师：这个折页要解决什么问题？

生：用这个可以让沙發靠背转动。

师：这个是现成的材料，不允许使用的。为什么不自己考虑制作一个？

生：我们做不出来，所以就直接从家里拿了一个折页。

师：科学课上学习了几种机械原理，你觉得哪种可以实现这个功能？

生：轮轴可以，但是那个轴我们做不好，纸卷总是变形。

师：用其他材料代替可以吗？（学生不语）只要思考，就有办法。

生：可以用硬吸管加工一下，似乎可以。

师：好主意，去试试。

教师通过连续追问，了解学生学习的情况，发现问题，引导他们思考，寻求解决问题的办法，并进行创新实践。这里，追问不仅是一种教学策略，更是一种智慧、一门艺术。

从“感受”到“感悟”

基于STEM理念的项目学习，强调学生在实践中发现与探索，注重引导学生获得感悟。但在教学中，许多教师过于考虑教学内容的完整性和教学进度，对学生的科学实践指导过多，导致学生在学习中以体验和感受为主，缺少探索和感悟的机会和空间，美方教师的表现则有很大不同。

1.课堂真实， 引发真研究

在本次活动中，教师以学生的学习为中心，没有任何教学表演的痕迹。教学时，有时“一言堂”——大半节课在讲故事或者要求;有时“一句话”——发布一个学习任务，然后都是小组的学习活动。教学的进度和教学环节也时常因不同班级学习情况的不同而进行调整。每天课后，任课教师会聚在一起开展临时讨论会，交流教学情况，调整学习进度、内容或者形式等，使教学更好地适应学生的学习。

课堂上，教师和学生的对话平等和蔼，无论是课内还是课外，都与成人的交流基本一致。个别学生出现纪律问题，教师不会在全班进行批评教育，而是单独约谈，或者通过助教与家长联系，试图从根源上分析并寻找解决问题的办法。

听课老师问任课教师，是否在自己的课堂上也是这样上？是否因为有听课老师而进行特别的教学准备？任课教师回答：基本都一样，因为只有真实的课堂，才能触发听课老师的思考，才有研究的价值和意义。

2.接纳融合，形成凝聚力

学生的学习有大量的讨论与交流，教师鼓励学生大胆表达自己的想法，与同学进行充分交流，形成共识。教学中，时常会出现学生为了表明自己的观点正确而去找对方观点的漏洞和不足，由讨论变成了争论或争执的现象。任课教师不当裁判，不判断谁的想法对与错或者好与坏，只是强调每一种想法都是好的，要接纳不同的想法并进行融合，形成团队的凝聚力。

例如，一个5人小组在讨论作品设计时，出现了三种不同想法，谁都无法说服谁，于是，三人谁也不理谁，另外两人也很无奈地随意摆弄着材料。教师见状走过来：

师：你们出现了什么问题？

生：大家意见不一样，谁都说服不了谁，就生气不做了。

师：说说具体的想法是什么？

生：我的想法是……

生：老师，他的想法不对，如果这样的话……

生：我觉得××（第一名同学）的想法更好一些。

师：（等学生分别说完之后）你们的想法都有一定的道理，没有对与错或好与坏之分，但都可以优化。现在你们需要想一想，能否把这些想法融合，变成一个更好的设计。而且，你们必须形成统一的想法之后，才能进行接下来的活动。在达成共识之前，不能触碰材料。

说完之后，教师离开了，这个组的学生继续沉寂了10分钟后，开始一起商量，直到形成共识，然后继续学习活动。

听课老师问任课教师，这件事差不多“浪费”了半节课时间，为什么不帮助他们分析一下他们的想法，从而更高效地进行教学呢？任课教师认为，每一个人的生活经历、家庭背景、认识基础等不同，看待问题的角度自然有所不同，产生的观点存在差异很正常，想法没有好坏之分，每种想法都可以优化。团队沟通合作的前提是关注到每一位成员，忽略、拒绝任何人的想法，都会导致团队合作出现问题。因此，成员需要接纳、融合多种想法，形成更优化的团队方案。这种接纳、融合想法的能力，需要在实践中锻炼。所以，这些时间的“浪费”是必要的、有价值的。

3.接轨生活，实践中感悟

科学课教学要与社会生活相联系，让学生在接近社会生活的情境下学习。例如，一个学习小组因分工问题，产生了争执，双方各不相让，先是“罢工”，然后各做各的，随意地玩实验材料，谁也不理谁。教师此时介入进来：

师：出现了什么情况？

生：他们两个都要拍照，就吵起来了。

师：没有任务分工吗？

生：有的，可是他们不听安排。

师：那今天的组长应当负起责任。

生：可是他们不听我的。

师：你们是一个团队，要形成合力。在没有解决分工之前，把材料放在盒中，谁也不能动，我相信你们能解决好。

教师说完就离开了，过了大约12分钟，小组开始重新商量，直到分工完毕，继续学习活动。

听课老师十分疑惑：“浪费”了十几分钟时间，这个小组这节课的学习任务无法完成，为什么教师不给予帮助以提高课堂教学效率？任课教师解释：在现实生活中也会遇到这样的问题，团队的沟通很重要，这种能力的培养需要在实践中练习、感悟，这个时候就是一个教育契机;学生因沟通问题完不成任务，是未掌握这种能力的代价，他们要学会承受，这是现实生活的规则，也应该是学习活动的规则。

他山之石，可以攻玉。STEM和项目教学在各个国家有不同的解读和实践样态，我们在借鉴学习时要把握其核心与本质，结合具体实际情况，创造性地开展STEM和项目教学，更好地促进学生核心素养的形成与发展。