基于STEAM理念的初中科学“项目+探究式”课堂教学实践研究

诸 佶

（杭州市明珠实验学校 浙江杭州 310004）

STEAM 教育就是将科学、技术、工程、艺术、数学有条理地结合在一起，以科学知识为中心，以数学为辅助工具，通过学生在工程、技术的实践中的积极参与，培养学生自行解决问题的能力，以提高学生的科学素养以及工程素养的教育[1，2]。近些年来，我国也十分重视STEAM 教育的发展，如何开展和实施STEAM 教育就成了关注的焦点。

一、STEAM理念与初中科学融合的价值与实施困境

初中科学课程是一门综合性的科学课程，课程注重不同学科领域知识与技能的融合，以学生为中心，旨在提高每位学生的科学素养。课程在内容组织上突出“整合”与“探究”，理论联系实际，注重培养学生的创新精神和实践能力[3]。这些课程特点与STEAM 理念在许多方面都不谋而合，因此将STEAM 理念融入初中科学课堂教学中是具有一定的必要性和可操作性的。

尽管如此，但STEAM 理念与初中科学融合在实际操作中还是存在很多问题，面临重重困境。在传统的STEAM 课程中，完成一个项目所需的时间较长，涉及的知识内容和制作材料较多，对学生各方面的能力要求也较高。目前，初中阶段的升学压力大、课时安排紧张，各方面因素导致STEAM 理念很难与传统的初中科学课堂结合。我国目前初中阶段的STEAM 课程多数是以校本课程、社团活动的形式开设，或者以学校科技节活动的形式开展，如何将STEAM 理念融入学科教学之中就成了需要解决的一个问题。

二、基于STEAM理念的“项目+探究式”教学的一般流程

在目前STEAM 课程的实施中，一种常用的教学模式是项目学习(Project-Based Leaming，PBL)。项目学习是通过项目与情景的融合，让学生应用相关知识设计项目来解决实际生活中的现象或问题，最后通过项目的展示来体现学习的成果[4]。在传统的科学教学中，探究法是科学探究式教学中使用最多的。科学探究可以培养学生提问、动手、合作的能力，提升学生的科学素养，还可以加深对科学本质的理解。在教学过程中，将上述两种方法结合起来，就能在传统科学课堂中开展STEAM教育。具体的流程如下：

图 基于STEAM 理念的“项目+探究式”课堂教学流程图

在上述流程中，教师应使用生活中真实的情境为线索，提出相关问题，从而激发学生学习的兴趣。若要解决上述问题，首先需要理论知识的支持。教师可以按照传统教材实施探究活动，通过相关科学探究，可以帮助学生掌握理论知识，达成本节课的知识目标。有了理论支持，学生随后就可以开展项目的设计和模型制作。在这一块活动中要凸显出“工程设计”的理念，让学生以小组形式，自主设计制作，有助于加深学生对有关知识的理解，培养学生的问题解决、合作学习能力，提高学生科学素养。制作完成后对产品进行测评，通过小组之间的交流讨论，对产品进行改进完善。整个流程中包含理论学习、科学探究、工程设计、数据处理、分析反思等环节，既融合了STEAM 理念，又有传统的科学探究和理论知识的学习，有利于STEAM 课程与传统初中科学教学的融合。

案例分析

案例一：探究影响蒸发快慢的因素，自制“土冰箱”

“汽化与液化”一课选自浙教版《初中科学》七年级上册第四单元第6 节，本节课是第一课时，主要学习汽化的定义，蒸发的概念和特征以及影响蒸发快慢的因素。学生通过小学科学的学习，对于蒸发有所理解，为本节课的开展打下了一定的基础。本节课结合项目学习和探究学习，围绕设计制作“土冰箱”为线索，按照融合STEAM 理念的初中科学课堂教学的一般流程开展，具体教学过程如下：

（1）新闻介绍，引出项目

本节课从一则新闻入手，介绍非洲穷小哥卖不用电的“土冰箱”并逆袭成土豪。通过新闻的介绍激发学生学习的兴趣，也引出了本节课的学习项目——“土冰箱”。

（2）探究实验，获取知识

想要制作“土冰箱”，学生需要知道它不耗电却能降温的原理。学生在教师的组织下，以小组探究的形式完成课本第149 页的酒精蒸发实验，学习蒸发吸热这一知识点来解释“土冰箱”的工作原理。在此环节中，通过完成课本上的探究实验，学生既能掌握课本知识，又为后续的项目设计做了铺垫。

（3）设计制作，培养能力

在掌握工作原理之后，学生利用所给的有关材料，分组设计并制作“土冰箱”。小组成员通过共同讨论，确定一个最佳设计方案，然后按照方案进行制作。本环节以学生活动为主，教师可提供适当帮助。本环节围绕项目学习展开，既能培养学生创新进行和动手实践能力，又能培养团队精神和合作学习能力，有助于提高学生科学素养。

（4）交流测评，改进产品

在制作完成后，进行产品的测评，主要比较外观设计以及降温效果。小组之间相互交流分享经验，每个小组再针对自己产品的问题进行改进和完善。这里涉及影响蒸发快慢的因素，教师可以结合学生的作品优缺点，引导学生自己总结出相关知识。通过交流讨论和改进，不仅有利于学生批判性思维的养成，还有对于所学知识的内化与应用。学生利用科学、技术、工程等方面知识去解决问题，既融入STEAM 理念，又有学科知识的落实，有助于学生核心素养的培养。

案例二：探究简单电路，自制手电筒

“电荷与电流”一课选自浙教版《初中科学》八年级上册第四单元第1 节，本节课是第二课时，主要的学习内容是电路的组成、电路图的绘制以及串联、并联电路的特点。本节课的授课对象是八年级的学生，他们具备了一定的动手能力、探究能力、合作学习能力，并且学生通过小学科学的学习，已经会连接简单电路，知道了两种电路的基本连接方式，为本节课的开展打下了一定的基础。因此，本节课的授课可以给学生充足的活动时间，将项目学习和探究学习相结合，围绕绘制手电筒为线索，按照融合STEAM 理念的初中科学课堂教学的一般流程开展，具体教学过程如下：

（1）创设情境，提出问题

利用多媒体展示：如果天黑了你在外面，你需要什么工具来帮助你找到回家的路。通过生活中常见的情境引入手电筒这一制作对象，拉近科学与生活的距离，利于激发学生的学习兴趣。

（2）结合课本，开展探究

学生在了解本节课的项目任务之后，首先需要明确手电筒应该具备的特点和探究手电筒的基本结构组成。在学生能说出手电筒的电路组成之后，让学生开始动手绘制电路图。本环节是本节课的重点之一，在学生绘制完成后，展示电路图，指出问题并总结电路图绘制的原则和要求。

（3）设计产品，动手制作

在手电筒的电路结构之后，学生结合实际生活经验以小组为单位，设计并制作手电筒。自制的手电筒不仅要确保内部电路完整，还要兼具方便美观、亮度适中等特点。本环节是对之前所学知识的应用，通过制作手电筒这一项目将STEAM 理念与课堂教学相融合。

（4）交流展示，完善设计

制作完成，以小组为单位上台展示，其余组长从能否正常使用、亮度、便携、美观这四个角度进行打分。展示完成后，重点针对亮度不足的问题进行改进，绘制出使用两个灯珠的电路图，在巩固电路图绘制的同时，介绍串、并联电路的特点。课后，再针对自己小组产品存在的其他问题进行改进和完善。

图3 学生制作的手电筒

（5）实施意义与建议

STEAM 教学与传统教学相比，所涉及的知识面更广，有利于提升学生的思维。STEAM 理念与核心素养的多方面是吻合的，开展STEAM 教学有利于在教学过程中落实核心素养。探索融合STEAM 理念与初中科学课堂教学的一般模式，有利于真正渗透STEAM 理念，提高学生科学素养。

在上述教学实践过程中，学生课堂的专注度和参与度与传统课堂相比更高，学生在动手能力和知识的应用方面都有明显的提高。学生在项目制作中学习，兴趣更高。通过展示自己的设计、制作和成品，学生能获得学生的学习成就感。同时以小组为单位开展活动，可以在学习的过程中培养学生的交流合作的意识，提高沟通能力。

在教学过程中，也有一些问题值得在后续的教学中进行完善和改进。在课堂教学内容的选择方面，所选择的授课内容最好是学生已有一定的基础，这样学生在学习时不会感到困难，对于后续开展项目学习时能有较好的理论支持。在授课时，针对不同的年级，每个环节的侧重也应有所不同。七八年级学生在课堂学习中所需掌握的知识点不多也不难，可以更侧重项目学习，将这一环节作为课堂授课的重点，能有利于所学知识的内化应用以及创新思维、实践能力的培养。九年级学生综合能力更强，但课堂所需学习掌握的知识点较难，因此在教育时应更侧重探究活动的开展，后续项目学习内容可以相对简单。这样的安排有助于学生扎实掌握所学知识，同时项目学习的开展可以帮助学生提升学习兴趣。

在课堂教育组织方面，为确保学生人人都能参与活动，教师在教学过程中要对于学习任务进行分工细化。在教学过程中，教师的角色要进行转变，由传授改为引导，为学生搭设好台阶，通过问题引导层层递进。课堂学习的任务可以提前告知学生，让学生有所准备，提高完成任务的效率。

在课堂教学评价方面，对于学生最后的作品要有评价，这个评价不是直接告诉学生正误，而是应该通过学生自己的实践去判断，然后不断改进完善。项目完善的环节，如果授课时间不足也可以作为开放式的回家作业。

在授课教师的技能方面，STEAM 课程对任课教师的要求比较高。教师自己应具有足够的知识储备，同时还应具有创新意识。教师需不断地提高自身的教学技能，这样不仅可以提高STEAM 科学的教学质量，还更有利于学生的知识点掌握。

相信随着STEAM 教育越来越受到重视，初中STEAM 课程会越来越被更多的学校所接受，STEAM 教育也会在与初中科学课程的改革碰撞出更多火花。