小学STEM项目式学习中概念教学的探索

文中山市西区烟洲小学 黄文华

获得正确概念对小学生而言是一个复杂的思维过程，概念的教学与把握有助于促进小学生获得对社会科学技术本质和世界事物更清晰、更简洁的理解。它对培养学生的能力与提高学生的科学素养具有重要意义。学生在STEM 项目中如果对当中的概念不清，就难以掌握STEM 项目的实质，就无法通过运用相关概念的规律来指导行动实践。然而，在实际教学中，没有什么比花几个小时教学生一个概念更糟糕的了，往往他们在几个星期或几天内就忘记了这个概念。所以我在STEM 项目“校园雨水收集与利用”，对概念的教学作了有益的尝试。

一、 在任务开始时提供概念列表，并了解学生的认知度

STEM 项目式学习从项目的确定就蕴含要么具有相当的复杂性和挑战性的综合化大概念，要么是直接指向项目本质问题的普适性概念。因此，指导学生梳理出与本项目主题相关的概念，将有利于学生对知识概念的学习或重构、也有利于该项目研究的开展。例如，STEM项目“校园雨水收集与利用”，该项目要求学生理解雨水收集和雨水利用的相关概念。我使用头脑风暴法，让学生和老师根据主题提出相关的概念，比如收集系统、过滤系统、灌溉系统、价值、储水、压力、太阳能、温度、降雨量、回收、水位开关、安全、环保、自动化等，并把它填入一个列表。虽然学生可能没有时间学习列表中的所有概念，但是我们仍然把它放进列表里，目的是让学生在项目研究中能找到项目相关的概念，包括那些原本并不打算进行讲解学习或深入探究的概念。这样学生就可以对其谈论，并可能在项目研究当中为了项目的达成而主动的学习这些概念。因此，把全部概念都放进列表里，汇总与学生项目学习主题相关的术语和概念显得至关重要。

在生成了STEM 项目学习“校园雨水收集与利用”概念列表后，我利用课堂互动系统进行了学生对概念认识程度的测试，测试分为“理解”“不理解”“听过”“没听过”四个维度了解学生对各个概念的认知情况。据统计，参与项目的学生有47%理解相关概念。通过数据分析，使学生对本项目主题的相关概念有一定的了解，这对本项目的开展非常有利，也给项目概念教学的侧重点指明了方向，这样就可以更有针对性地进行概念教学，学生懂的不讲，学生不懂的也不一定要讲，视学生自我理解难度而定，力争把概念的学习与内化交给学生在项目实践中去习得。

二、 在项目活动任务中内化已知概念，学习未知概念

概念理解是学生将知识转化应用到其他情况的必要条件。辅导老师首要目标是引导学生提升自己对研究主题概念性知识的理解和提高自身将这些知识运用到其他情况的能力。

1.在项目活动全过程强调列表中的概念。

从STEM 项目学习的角度来看，所有问题的复杂性和挑战性都会在项目研究的过程中呈现出来，学生面对真实而复杂的问题情境，需要全面考虑问题的各个方面，自行为项目开展规划方案，并将其分解成若干层次待解决的子问题。这样一个过程，概念不再是一个简单的概念，而是基于学习情境意义的建构，学生在概念之间建立及时的联系，并根据项目要求对零散的概念性知识片段进行有意义的结构化重组的过程，这正是传统教学所缺乏的。概念会培养提高学生的批判性思维，从STEM 项目学习活动主题的全局和更为广泛的含义可以进行分析思考，从而不断提升对研究项目主题宽度和深度的理解。概念与许多事实相关，可以用作学习任务的焦点或组织要素，类似地，“如果学习内容本质上是逻辑的——而不是不相关的——那么学生可以建立自己对主题、概念或学科的深刻认识和理解”。所以在项目研究中，每一环节我都给学生强调已在列表中的的相关概念，把相关概念与项目情境有机的结合在一起，鼓励学生主动学习不理解的概念及应用已解理的概念，这对学生对概念的理解与内化有着重要的意义。如在设计和制作雨水回收系统时，我针对性对学生强调降雨量、回收、储水量等这些熟悉的概念及压力、水位开关这些不理解的概念，让学生在设计和制作系统的实践中建立起这些概念的相关联系，便于加强这些概念的理解，从而提高学生对项目学习主题相关概念的概念性认识。

2.把学生不理解的概念融入项目的实践中，使抽象变具体。

对于学生只听说过或没有听说过的概念，即与他们现有知识水平脱节的概念，学生往往不知所措，失去了参与活动和处理问题的兴趣，我们必须在活动中把握学生的原认识，创造一种有效的学习方式来解决学生的认知问题。因此，STEM 项目学习中我通过利用体验方式帮助学生进行概念建构，将概念与实际背景和现实世界联系起来，使得相关概念从抽象变为具体，利于对概念的全面理解。如“压力”这一概念，是指物体间由于相互挤压而垂直作用在物体表面上的力，小学生难于理解，我让学生与项目结合起来，即用多少力可以把水压上10 米、20米、用多少力把水从地面的净水池里压到放在教学楼顶的储水罐里。

3.利用小组协作，强化概念的理解

随着STEM 项目任务的开展，教师的行为由概念教学向支架式教学转变，学生的行为由知识学习向能力发展转变，学习形式也由个体延伸到集体（如同伴、团体、小组）。小组为单位的协作式学习是一种非常有效的措施，让学生以小组为单位，共同搜集和分析研究资料、提出和验证假设、评价自己的学习成果；同时，学习者通过会话商讨如何才能完成项目规定的学习目标任务，结合项目活动前形成的相关概念列表，共同去了解并掌握相关的概念以解决项目活动中的实际问题，学生对概念理解有差异也能很好的在小组中得到平衡。

例如，在设计和制作一个储水系统时，我积极引导学生进行小组讨论，利用互联网，查找相关书籍或寻求科学老师的帮助，理解他们不懂的概念，然后设计储水系统。这些概念是基于学生完成任务所需的概念，学生积极主动，对概念的初步理解与任务同时进行，这自然加深了学生对相关概念的理解。如在“设计制作智能浇灌系统”中，六年级学生没有学习过“压力”这一概念，但在安装储水罐与选择抽水泵时学生可以在这个概念列表中找到这一概念，通过研究小组合作讨论、查找相关资料，对应测量出教学楼的高度，计算水的压力、选择楼顶安装储水罐和相应抽水泵过程中，理解能力强的学生带领着理解能力弱的同学，在实践中不断学习与强化“压力”等概念。

三、 在成果中检验学生对概念的理解

STEM 项目学习的成果是学生团队基于复杂的项目，综合运用各种知识形成的创造性想法，这是学生调动所有的知识、能力、素质等条件创造性地解决问题的成就，它包含了学生对相关概念和学习过程的深刻理解。这也是他们在面对人类现实世界中的新情况和新问题时能够传递有用知识概念的结晶，而不仅仅是固守某一学科的虚假和僵化的知识和技能。因此，当学生们展示他们的成就时，当他们设计并制作“校园雨水收集和利用系统”模型时，每个人都自信、自豪、慷慨地介绍自己的作品，介绍中相关概念自然而然地出现在介绍词中，因为这是对他们成果的更准确地描述。如：介绍雨水收集系统的，通过对近三年中山市的月降雨量的分析，我们选取了中山市最大降雨量的5、6 月的雨量数据作为储水量来设计储水灌；介绍浇灌系统时用水位器控制压力泵自动把水抽到楼顶储水灌，再通过利用太阳能控制的自动喷淋系统进行智能浇花等等，这介绍中把项目中相关的概念都融入其中，体现出学生对概念的理解。

该STEM 项目展览结束后，我对学生们对项目概念的理解进行了后测，测试内容与维度与前测相同，从统计结果显示，95%参与活动的学生对有关概念建立了理解，可见这样的模式对学生掌握概念是非常有效的。