STEAM理念在小学科学项目式学习活动中的实践策略研究

作者简介：曹永锋（1970～），男，汉族，浙江萧山人，浙江省杭州市萧山区浦阳镇径游中心小学，研究方向：小学科学教学与研究。

摘 要：STEAM理念是科学教育改革的指引，项目式学习是科学课程的重要组织方式。在STEAM理念的指引下，教师组织开展小学科学项目式教学，引导学生综合运用多学科知识进行科学探究，能有效培养学生的综合能力，特别是创新能力的培养，进一步增强科学教学效果。文章以《用沉的材料造船》为例，阐述STEAM理念下小学科学项目式学习活动的实施策略。

关键词：小学科学；STEAM理念；项目式学习活动；实施策略

中图分类号：G623.6   文献标识码：A   文章编号：1673-8918（2023）17-0006-04

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）提出四个跨学科概念，分别为物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化，指明了“以跨学科概念为中心，开展以探究实践为主要方式的教学活动，驱动学生进行跨学科学习”的科学教学方向。同时，新课标在解读跨学科概念时，在“学习活动建议”栏目提出诸多建议，项目研究便是其中之一。由此可见，项目式学习活动是进行跨学科学习的依托，是学生们掌握跨学科概念的载体。现今，科学教育改革深入发展，教育领域早已提出STEAM理念，指引教师融合科学、技术、工程、艺术、数学学科，实施跨学科教学。因此，在新课标的指引下，教师要树立STEAM理念，并在其指引下，组织项目式学习活动，驱动学生进行实践探究，掌握科学知识，发展综合素质。我们通过反复的教学实践取得了一定的成果，即在STEAM理念的指引下，结合科学教学活动特点，以小组合作学习为主要方式，沿着分析、实施、评价等阶段，通过确定项目主题，设定项目目标，引导学生进入项目、探究活动、制订计划、制作作品、展示作品、反思评价，促使学生掌握科学知识，发展综合素质。下面我们以教学“用沉的材料造船”为例，阐述STEAM理念下的小学科学项目式学习活动的实施策略。

一、 依托现实生活，确定项目主题

项目主题是项目式学习活动的核心。简单地说，在项目主题的作用下，教师才能有针对性地设定项目目标，继而创设相应的项目式学习活动。新课标指明了科学学科与现实生活的关系，要求教师创设真实情境，引导学生在生活中进行科学探究，现实生活正是教师确定项目主题的来源。因此，在分析阶段，教师要梳理科学教学内容与现实生活的关系，以此确定项目主题。

“用沉的材料造船”是教科版小学科学教材五年级下册第二章《船的研究》第三课内容。该单元涉及船的演化史、船只发展历程，旨在引导学生们动手设计、制作，体验人类为了提升船只的载重量、稳定性、动力性能，对造船材料、内外部构造、动力装置等进行的不断改进和发明。本节课属于造船材料的改进与发明这一内容，隶属于技术与工程领域，旨在引导学生们迁移生活经验，选用橡皮泥、锡箔造船，并不断改变船的形状增加其承重量。众所周知，船是日常生活中常见的水上交通运输工具。在体验现实生活的过程中，学生们早已借助多种渠道，如影视节目、绘本、报刊等了解了船，尤其认识了用不同材料造的船，如木船、纸船、钢铁船等，知道了不同材料的船有不同的承重量。学生的生活认知，为探究本课内容提供了便利。因此，教师结合单元内容、课时内容以及学生生活经验，确定了“水上交通工具——船”的项目主题，借此创设相关活动，促使学生进入造船活动。

二、 结合学科内容，设定项目目标

项目目标是项目式学习活动的导向。一般情况下，教师会依据项目目标，有针对性地创设相应的项目活动，引导学生实践探究，借此达成预期目标，增强项目式学习活动的实施效果。项目式学习活动的目的之一是引导学生进行跨学科学习。因此，在分析阶段，教师要以STEAM理念为指引，结合科学、技术、工程、艺术、数学学科以及教学内容，设定项目目标。

在实施“水上交通工具——船”项目式学习活动之前，教师设定了科学、技术、工程、艺术、数学学科的具体项目目标。

科学知道增大船浸入水中的体积，减小船的重量，提高载重量；知道降低船的重心，合理布局，提高船的稳定性。

技术能选用适宜的沉的材料进行造船，感受船的载重量大小与船舱大小之间的关系。

工程能设计、制作一艘载重量大，运行平稳的小船；不断测验，优化设计，达成可重复检测的要求。

艺术设计、制作一艘美观的小船。

数学通过测量、估算，得出船的体积，设计、制作符合要求的小船；根据小船的体积，估算控制耗材；通过统计评分，提高口算水平。

在这样多学科目标的导向下，我们再创设相应活动，从而驱动学生们进行实践探究。

三、 进行综合分析，明确项目问题

项目问题是项目式学习活動的依据。在体验项目式学习活动的过程中，教师要引导学生发挥自主性，不断地探究，解决相关问题，由此顺其自然地应用多学科知识，建构良好认知，发展综合素质。所以，在分析阶段，教师依据项目主题、教学内容以及项目目标，明确项目问题，助推项目式学习活动的开展。

“水上交通工具——船”项目式学习活动的目的是“造一艘小船”。在造小船的过程中，学生们需运用多学科知识，进行设计、制作，选用合适的沉的材料，造出一艘小船，并用适宜的方法增大船的载重量。对此，教师确定三大核心问题：一是沉的材料怎样才能浮在水面上？二是怎样设计、制作一艘小船？三是如何增大小船的载重量？这三个问题紧扣教学内容与教学目标，助力教师创设相应的活动。活动一：让沉的材料在水中浮起来。活动二：设计、制作一艘小船。活动三：增加小船的载重量。在实施阶段，教师以这些活动作为立足点，应用适宜的方式引导学生进行实践探究。

四、 应用多样方法，实施项目活动

实施项目活动是组织项目式学习活动的重头戏。实施阶段包括进入项目、探究活动、制订计划、制作作品、展示作品五大环节。教师以具体活动为立足点，以这五大环节为着手点，发挥教学智慧，引导学生体验项目式学习活动。下面以活动二“设计、制作一艘小船”为例，实施项目式学习活动。

（一）温故知新，引导学生进入项目

进入项目是学生体验项目式学习活动的第一步。引导学生进入项目的方式多种多样，如温故知新法。在实施项目式学习活动时，教师要依据活动需要，选择不同的方法，引导学生进入项目。

在活动二之前，学生们体验了活动一，建构了科学认知，掌握了沉的材料在水中浮起来的方法。同时，在学习本单元内容的过程中，学生们了解了浮的材料，以及用浮的材料制作船的方法。学生的已有认知，是其探究活动二的辅助。因此，在进行活动二时，教师立足学生的已有认知，应用温故知新法，引导其进入项目。教师利用交互式电子白板播放工程师设计船、工人制作船的视频。生动形象的视频内容，很容易抓住学生们的眼球。尤其，在观看的过程中，不少学生为设计师、工人的智慧所折服，产生设计、制作一艘船的欲望。教师把握时机，向学生们提出问题：“你想用什么样的材料制作一艘船？”在已有认知的辅助下，学生们畅所欲言，描述自己用浮的材料、沉的材料制作船的方法。有学生提道：“沉的材料是可以浮在水面上的，我们可以用沉的材料造船。”教师在肯定的同时追问：“你打算怎样用沉的材料造船？”在问题的作用下引发学生深思。

采用适宜的方式，不但可以使学生们轻松地进入项目，还可以使学生们产生强烈的探究欲望，便于推动项目式学习活动深入。

（二）课堂提问，引导学生探究活动

活动探究是学生体验项目式学习活动的重要环节。在此环节，学生们需要了解活动的基本情况，继而与小组成员合作进行探究，对活动内容建构初步认知，为进行后续活动做好准备。教师是学生探究活动的引导者，实践证明，教师引导学生探究活动的方式要多样化，如提出问题。在活动中，教师要依据具体情况提出相关问题，引导学生探究活动。

活动二的主要目标是：选用适宜的沉的材料进行造船；设计、制作一艘美观的小船；不断测验，优化设计，达成可重复检测的要求；根据小船的体积，估算控制耗材。立足于此目标，教师有层次性地向学生们提出一些问题：“选用哪些材料制作小船？你们小组想要设计、制作什么样的小船？你们对自己设计、制作的小船哪些方面最满意？设计、制作的小船怎样才能满足载量大、平稳且美观的需求？”在这些问题的推动下，学生们开动脑筋，建立个性认知，并主动地与小组成员交流。在交流的过程中，学生们因个性差异的影响，提出了不同的看法，由此迸发出思维火花。在思维火花的作用下，学生们的探究欲望愈加强烈，开放思维，积极思考，联想丰富，積极交流，逐步达成统一认知。

在各组达成统一认知后，教师鼓励孩子们大胆陈述本组的设想。一个小组描述：“我们准备用橡皮泥制作一艘大船。这艘船有船舱、夹板等，尤其是船的底面要宽、大。”另一个小组描述：“我们准备用锡箔纸制作一艘船，这艘船的底面是尖的，身体是宽大的，能装很多货物。”教师对此不做评价，而是鼓励学生们小组间进行交流，判断各自的设想是否可行，并就此完善设想。

如此做法，不但使学生们经历了科学探究活动，还使学生们切实地发挥自主性，积极想象，踊跃表达，有利于发展想象能力、表达能力等。同时，学生们通过体验活动，建构初步设想，为进行设计、制作做好准备，有利于推动项目式学习活动的深入发展。

（三）任务驱动，引导学生制订计划

制订计划是项目式学习活动的第三环节，是学生们选择材料、设计方案的重要环节。在此环节，学生会充分发挥主观能动性，迁移已有认知，继续与他人交流，完善认知，就此选择材料，设计方案，顺其自然地制订制作计划，为进行动手制作奠定坚实的基础。在制订计划环节，教师仍需发挥教学引导作用，选择恰当的方式，如任务驱动法，提出任务，驱动学生制订计划。

在学生们完善设想后，教师提出任务：“请和小组成员合作，依据设想设计小船，并从材料包中选择材料。”在提出任务后，给予学生们充足时间。在充足时间的保障下，学生们继续与小组成员合作，讨论设想，发现问题，不断完善。在明确设想后，各组成员展现艺术素养，动手设计小船。为使学生们顺利地设计出小船，教师顺势提出要求：“请大家在设计小船的时候，先画出小船的大致形状，再画出小船的各个部分，然后标注出小船各部分的尺寸、使用的材料以及创意点。”此要求为学生们指明了设计方向。大部分小组成员依据要求，分工合作，有的负责画船的整体形状，有的负责画船的各部分，有的负责测量船的各部分尺寸并进行记录。如此分工合作，提高了设计效率。在规定的时间内，大部分小组完成了设计。同时，他们依据设计图自选材料，做好了动手制作的准备。

教师利用希沃教学助手拍摄、上传每组的设计图，引导学生们进行集体讨论，发现设计问题，提出完善建议。在此过程中，教师根据各组的设计情况，向他们提出问题：“为什么大家觉得将橡皮泥、锡箔纸等制作成船的样子，可以使其浮在水面上？”“怎样做小船能装载的货物会更多些？”“大家预计本组在制作小船时，会使用多少材料？”等。在这些问题的推动下，各组成员继续探究。在探究的过程中，各组成员迁移科学认知，应用数学运算能力，着力解决问题，完善设计内容。同时，在学生们解决问题后，教师鼓励其作答，并就此进行点拨，如：“将沉的材料制作成小船，可以增加排开的水量使其浮力增大，就能浮在水面上了。”

在展示设计图后，我们给予学生们一些时间，鼓励其完善设计图。

实践表明，在进行设计的过程中，学生们灵活地融合科学、艺术和数学学科，增强了学科认知，实现了学科间的融会贯通。同时，学生们也因此做好动手制作准备，有利于促进项目式学习活动的进一步发展。

（四）小组合作，引导学生制作作品

制作作品是项目式学习活动的重中之重，是学生们将设计转化为实物的重要途径。在此过程中，学生们会在已有经验的辅助下，应用不同的方法进行动手操作，享受到科学探究的乐趣，增强科学认知，尤其实现学科间的融会贯通，有利于提高综合素质发展水平。对此，教师要引导学生与小组成员合作制作作品。

在各组设计、完善图纸后，教师提出任务：“请大家依据设计图，按照步骤，使用恰当的方法，选定材料，制作出一艘美观的小船，并进行反复检验，确保小船能平稳地漂浮在水面上。”此任务增强了学生们的活动欲望。各组成员纷纷讨论制作步骤与方法，达成统一认知，并就此进行动手操作。在学生制作之际，教师巡视课堂，了解各组的制作步骤和方法，并用希沃教学助手直播记录各小组的制作过程。如，有的小组按照剪切、削锯——组拼、堆叠——黏合、捆绑、插接、围合——装饰、整理这样的步骤，使用多样的方法进行制作。在巡视时，一旦发现小组存在的问题，教师马上有针对性地对其进行引导，帮助其解决问题。

如此做法，不但使学生们获得了动手操作机会，还使学生们在操作的过程中，融合不同学科内容，实现跨学科学习，自然而然地发展工程素养、艺术素养等，有利于提高综合素质的发展水平。

（五）师生互动，引导学生展示评价

展示评价是项目式学习活动的重要环节，在此环节，教师要依据各组的制作情况，使用恰当的方式与学生互动，借此进行评价，和学生们一起了解项目完成情况，发现问题，及时解决问题，实现查漏补缺，增强项目式学习活动的实施效果。

在活动二中，教师在各组成员制作出小船后，引导各组派出代表，轮流到讲台上展示本组的作品。与此同时，教师在希沃白板上播放该组的制作视频。小组代表结合制作过程和作品，介绍本组的制作方法、步骤以及理念。其他小组的同学认真观看、倾听，了解具体情况，同时用批判的眼光发现问题、提出问題。如，有一个小组使用了橡皮泥和木板制作小船。在其代表进行介绍时，其他小组成员提出了问题：“是否可以将木板作为船底？”小组代表及其组员快速交流，认真作答。教师则针对小组代表的作答情况，进行点拨。

这样做不但使各组获得了展示自我的机会，获得心灵满足感，还促使他们发现问题、解决问题、完善作品。同时，不少小组因此获取更多的设计、制作思路，便于开拓思维、丰富认知。

有效实施项目式学习活动，可以促使学生们进行跨学科学习，扎实掌握所学内容，同时发展多种能力，提高综合素质发展水平。对此，在实施小学科学教学时，教师可以在新课标的引导下，树立STEAM理念，应用项目式教学法，联系教学内容，确定项目主题、设定项目目标、明确项目问题、实施项目活动，使学生们通过与小组成员合作，综合应用各学科内容，不断解决问题，完成任务，建构良好认知，发展综合素质，达到科学学习效果。在跨学科组织项目式学习活动中，要将各学科有机地融合在一起，但是要注意不能喧宾夺主，要突出科学学科教学的特质。

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