科学课教学融入STEM项目学习的“三自”

黄辉杰

叶圣陶先生说，教学要使学生达到“疑难能自决，是非能自辩，斗争能自奋，高精能自探”的境界。要达到这样境界，首先要做的，就是让学生成为学习的主体。现代教育心理学研究指出，学生的学习过程不应该是一个被动接受知识的过程，而应该是一个根据自己的体验，用自己的思维方式自由、开放地去探究、发现、再创造有关知识的过程。只有让学生成为学习的主人，才能使学生从“学会”转变成“会学”，最终成为终身学习的人。

2017年教育部发布的《小学课程标准》指出，STEM项目学习有利于学生创新力的培养，科学老师可以尝试运用于自己的教学实验。但是，目前3～6年级的科学教材缺少STEM项目学习的内容。各校主要是采用从国外翻译过来的教材进行STEM项目教学，在课堂上难免有“教教材”的情况存在。STEM教育是“真实问题导向”，而不是“教科书导向”。为了充分发挥STEM项目学习的优势，培养学生的科学素养，笔者在组织学生进行“小车的防撞装置”和“厦门塔”项目学习中引导学生自主学习、自主设计、自主创造，自主评价，让学生成为学习的主人，受到学生的欢迎，取得了良好的效果。

一、给予充分的时间——自主设计

设计是STEM项目学习的一个重要环节。“孩子在设计的过程中，能不断强化自己对产品的构想”，主动进行跨学科学习和研究，使得思维变得可见。设计稿还可以让学生交流讨论，通过不断修改和优化，形成项目的解决方案。

（一）征文式

“小车的防撞装置”项目发布项目通告后，学生有一个周末的时间在家进行设计，下周一再投稿。但是时间太短，学生来不及深入思考，像“收作业”那样硬收上来的设计稿质量肯定比较差。特别是缺少原理的解释和技术的说明，交上来的往往只是一个简单的设计图。于是，改为“征文”的方式，又延长一周的时间，让学生根据自己的兴趣设计好之后，自己决定是否投稿。然后从投稿的作品中挑选优秀的作品，邀请设计者参加下一个阶段——项目的动手制作。每个学生的学习兴趣和课后时间安排不一样，不能强制学生参加STEM项目学习。通过征集设计稿的方式邀请有兴趣的学生参加STEM项目学习，才是把学习的自主权交给了学生，让学生成为学习的主人。如果我们的STEM项目再丰富一些，就可以给学生更多的选择。

（二）“头脑风暴”式

STEM项目学习通常是以小组为单位进行合作性学习，而合作性学习的目的是，通过合作来学习，而不是学习如何合作。不能以小组的学习效果作为个人学习的全部效果来对个体进行评价。这就要求老师在组织STEM项目学习时，要平衡学生个体学习和团队学习之间的关系。例如，在“厦门塔”项目学习中，全班学生先进行“头脑风暴”，提出设计“厦门塔”要注意的几个问题。例如，如何提高厦门塔的稳定性？如何体现实物与设计图之间的比例关系？如何在设计图中体现搭建流程？等等。然后，学生独立完成自己的初步设计，个别学生一节课完成不了，可以课后继续完成，第二天再交。老师评阅每个学生的设计稿，进行过程性评价，然后发回到学生手中，再让学生以小组为单位，进行二次“头脑风暴”，讨论每个组员设计稿的优缺点，最终形成小组的设计方案，上台进行组间交流。学生在“头脑风暴”活动中独立、自主、自由地进行思考、交流和设计，成了学习的真正主人。

二、建设创客空间——自主创造

要开展STEM项目学习就需要专门的教学空间。教学空间的设计，是学生成为学习主体的关键。如果还在只有黑板的教室里上STEM课，有的老师会习惯性地让学生看黑板听课，渐渐地，在STEM课上，学生又失去了自主权。此外，STEM课可能需要用到一些制作工具和设备，例如3D打印机、激光雕刻机、电锯、搅拌器、玻璃器皿等等，需要一个专门的教学空间来放置。例如，在“小车防撞装置”项目学习时，需要一个大斜坡进行产品测试。教室的空间根本不够，只有在专门的创客教室里才能放得下。另外，创客教室里测试区和研制区相邻很近，方便学生修改和测试。“厦门塔”项目学习是在科学教室进行的。这个项目的测试空间要求不高，只需要大桌子就可以。科学教室有六角桌，刚好很合适小组进行项目学习。

近年来，创客教育在校园内陆陆续续开展起来，各校纷纷建起了“创客教室”。随着教育部印发《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》，各校也纷纷建起了“智慧教室”。对于空间有限的学校来说，太多功能的教室不仅管理困难，在空间上也是捉襟见肘。学校把这两种功能教室合并为“创新活动教室”，集录播功能、信息化学习、创客活动为一体，充分利用有限的空间。在管理上，我们采用网上预约系统，让需要使用该教室的老师提前预约，甚至周末，也我们也开放创客教室给部分有创新项目的学生，让家长和学生共同参与创客活动。这样学生就可以利用周末时间到学校使用家里没有的设备，制造自己的创新项目。对于越来越多热衷自主创造的学生和家长，我们采用“会员制”的方式进行管理。完成一项创新作品并获市级奖的，可以逐次进行升级，“解锁”更多的制造设备，进行学习和使用。在活动过程中，如果出现违反使用规则的行为，由管理员老师进行批评教育和降级警告。经过两年的实践，我们的“创新活动教室”依托信息技术和创新管理机制，整合各种功能教室资源，在培养学生自主创造能力方面取得良好的效果。学生自主创造的作品多次获得市级以上大奖。

三、设计评价量表——自主评价

STEM项目学习的评价有别于传统的评价方式。STEM项目评价，不能僅仅侧重对于知识技能的评价，还要对活动进程全面把握，应是全方位的、多维度的评价，既要突出形成性评价也要强调终结性评价。通过实践，笔者对评价的意义有了全新的认识：评价使得项目的各个组成部分有机地结合成为一个整体，维持学生的学习动机和学习共同体的管理。在“小车的防撞装置”项目学习过程中，为了指导学生进行合作学习的自主管理，笔者引导学生针对团队活动过程中遇到的问题设计评价量表，然后进行互评和反馈。在发布“厦门塔”项目通告的时候，由于学生对项目目标要求的质疑，促成了最终项目通告的完善。于是，笔者让学生也参与最终项目评价表的设计。根据“举手表决，少数服从多数”的原则，学生最终确定了项目产品的评价维度，并赋予各个维度不同的分值。最后的评分过程也采用自主评分的方式，先在组内讨论，后形成共识，以小组为单位，对本组和其他小组进行评分，以各项平均分作为该组STEM项目产品最终的总分。

综上所述，通过师生共同参与设计STEM项目学习过程，自主设计、自主创造、自主评价，逐步培养学生学习的主动性，让学生成为学习真正的主人。