基于小学科学学科的跨学科项目学习实践研究

邱伊娜

摘要：2017年开始，《小学科学新课程标准》中有兩条新增，其中有一条是：明确新增技术与工程学，让学生体会动手成功的乐趣，养成通过“动手做”解决问题的习惯，明确了STEM（STEM教育即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）教育的统称。）中T和E的重要性，也就是强调技术与工程。因此，作为一线的科学教师要明确新形势，善于把握新变化，学会把自己的教学实践与课标要求做适应性的调整。

关键词：STEM教育;跨学科教学;探究能力;学习兴趣;小学科学

中图分类号：A  文献标识码：A  文章编号：（2021）-38-340

一、STEM教育的起源与发展

STEM教育即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。STEM教育是上世纪末美国为了解决科技人才培养的瓶颈问题提出的。STEM教育的目标是提升学习者的STEM素养。STEM教育是一种教学策略，其核心目标是通过灵活应用探究性学习、基于项目学习和基于设计学习等学习方式，来培养学习者综合利用STEM知识解决现实问题的能力。本文将从评价方式出发，结合STEM教育的教育理念提出对策以改善科学教学评价。

二、STEM教育的核心特征

（一）跨学科性

STEM教育不同于分科课程，它是基于某一话题的基础将涉及这一话题的相关科学、技术、工程、数学等学科的知识进行统整的思考与运用，这样的教学手段是对现实世界各部分相联系的真实反映，弥补了分科课程的不足。

（二）趣味性

STEM教育在实施过程中，要保证问题和活动的设计可以在达成教学目标的前提下具有趣味性且足以调动学生的学习动机。它倡导将学习任务游戏化，在学习过程中激发学生的学习动机。

（三）协作性

以往我们并不重视学生协作能力的培养，所以导致了学习者自主合作意识欠缺。STEM教育要求学习者在群体协同合作中能够互相协作，最终达到活动目标。它提出的问题具有跨学科性、挑战性。这样的问题如果由学习者单人来探索难度可想而知，如果多个学习者合作的话就可以降低任务难度。

三、基于课程的STEM项目设计流程

对现有科学学科课程内容进行分析和整合，寻找典型课例进行STEM项目设计，开展基于项目式学习的STEM课程课堂教学实践。笔者对科教版小学《科学》教材进行分析，发现有一些典型的动手制作的课例，比如三年级《做一个指南针》，四年级《制作风向标和雨量器》，五年级《造一艘船》《设计制作小赛车》，六年级《设计制作一座纸桥》等。在这一类型的课例中，我们会将这些本来可能只需要一个课时完成的教学课例进行项目式升级，采取PBL项目式学习的方式，引导学生体验设计制作的完整流程。

项目学习流程如下：1.明确一个目标任务;2.小组内以头脑风暴的形式开展讨论，搜集相关资料，学习问题相关知识;3.设计出一个最佳方，明确小组分工;4.画出施工设计草图;5.再使用材料、工具，按照设计方案和草图制作出一个作品;6.测试并记录数据，解决测试中存在的问题，不断迭代优化作品;7.以小组为单位进行作品展示，并分享作品（主要包括作品名称、设计背景、团队分工、制作过程、问题解决、创新点、改进之处等）;8.给出评价表或共同讨论一个评价方案，进行评价（采取自评和他评两种形式，评价维度以学生参与评价为主，作品评价为辅）。

四、基于课程的STEM项目设计与分析

以科教版小学《科学》教材五年级《造一艘小船》一课为例。这一课典型地对应课标中的“跨学科概念”和“科学与工程实践”领域，体现了新课标中的精神，突出强调STEM学习在科学教育领域的重要作用。在学习的过程中，让学生整合自己科学、数学、技术及工程四方面的知识，以项目式学习的方式，设计制作出一艘能够承受一定重量的小船，在探究过程中引导学生思考有关沉浮的问题。

在具体实施教学过程中，将这一课进行项目式升级，将课时规划为6课时完成，包括：《船的故事》《绘制设计图》《造一艘小船》《测试、评价小船》。然后设定了如下教学目标：

第1课时《船的故事》：了解船的发展简史。绘制船的发展简史流程图，明确制作一艘集装箱船的任务要求，能够在组内进行合理的分工。

第2-3课时《绘制设计图》：设计与绘制图纸。思考自己所需的材料，学会绘制设计图的基本要素，学会利用数学知识完成比例尺的换算，小组内进行头脑风暴，优化出小组成员最满意的设计方案，然后分工合作完成设计图的绘制，能认识工具并且能选择符合自己的工具;完成STEM项目学习记录单。

第4-5课时《造一艘小船》：按图纸造船。制作过程中如果发现设计有问题，及时调整方案，完善船的设计和制作，制作成功后美化船体外观。

第6课时《测试、分享、评价小船》：测试小船的承重能力，分小组展示交流。共同讨论一个评价方案，进行评价。

五、基于STEM教育的课外实践活动再思考

除了科学课课堂教学，我们也会注意利用课外拓展环节，将STEM教育渗透到学生的日常生活的科学学习中。在一节科学课或者一单元、一学期的科学课教学结束后布置相关的拓展实践任务，多创造机会培养孩子动手能力的提高。比如：学习《简单电路》一课，在学生了解了并联电路和串联电路后，让学生课后用两节电池点亮更多的小灯泡。学习四年级下册《电》这个单元结束后，让孩子们回家在家长的支持下网上选购小电动机，配上家里的废旧环保材料经过创想——设计——制作——施工的过程制作电动小赛车，小船，小飞机等。在一个学期结束后，布置假期自行成立项目小组，完成一项STEM小制作，并且用PPT或者制作过程视频以及电子小报的形式完成制作报告，再利用开学第一周的科学课堂进行作品展评。

结论与建议

本研究以信息化教育环境为支撑，基于STEM教育理念，从学生项目化探究活动出发进行了相关的教学设计与实施，但由于对STEM课程仍处于探索阶段，教师不完全具备STEM课程所需的综合素质以及条件，本次实验的设计只是单组实验，缺少对照组，问卷调查的数据并没有达到预期的效果。之后的研究将从以下几个方面进行改进：（1）建立有效的STEM师资培养机制，强化STEM师资队伍建设，加强教师学科间的融合意识;（2）关注知识学习和能力的综合发展。

参考文献

[1]包昊罡，康佳，李艳燕等（2015）.基于设计的“协作-探究”教学模式创新与实践[J].现代远程教育研究，（6）：70-78.

[2]蔡蕙文（2008）.STEM教学模式应用于国中自然与生活科技领域教学之研究[D].屏东：屏东科技大学技术及职业教育研究所.