项目式学习理念下的STEAM教学活动设计

◇郑晓英 孔 晶（广东：佛山科学技术学院人文与教育学院）

在信息技术迅猛发展的时代，社会对人才的素养与要求在不断提高，项目式学习成为培育人才的重要方式。

本研究以桌面吸尘器项目为例，对学生特征进行剖析，将项目式学习理念有机融合在STEAM 教学活动中，践行生活即教育的理念，提升学生的问题解决能力，促进学生高阶思维能力的发展。

一、项目式学习与STEAM教学

（一）项目式学习

项目式学习在开启环节有一个与现实情境贴切的驱动或引发性的问题；在知识获取过程中注重学生之间的协作学习，关注的是多学科交叉的知识；在项目终止阶段形成一个或一系列最终成品。钟志贤、刘景福等人将项目式学习的基本流程分为选定项目、制订计划、活动探究、作品制作、成果交流和活动评价等六个基本步骤。

（二）STEAM教学

STEAM 教学是科学、技术、工程、艺术和数学五个相关领域有机融合的综合性教学，与分科教学相区别，STEAM 教学超越各学科之间的界限，从多学科知识综合应用于趣味性、挑战性的问题角度培养学生的创新性思维，实现培养学生解决实际问题能力的教育目标。

（三）项目式学习理念下的STEAM教学

STEAM 教学与项目式学习两者在科学、技术、工程、艺术和数学之间存在自然交叠的地方，在基于项目的STEAM 学习中，学生往往聚焦于现实世界中的真实问题类型的探究活动。学生在项目实施过程中，不仅可以获得跨学科的知识和技能，还可以提升创造运用知识的社会性能力。项目式学习强调参与项目的所有人员相互合作，构建学习共同体。本文认为，将跨学科知识寓于项目活动之中，有益于推进STEAM 教学活动的实施。项目的设计是关键环节，基于项目的学习模式是实现STEAM 教学的有效途径。

二、项目式学习理念下的小学STEAM 教学活动设计

（一）教材分析

主题选自粤教版科学六年级下册教材第一单元“我是小小设计师”中第六课《巧改废弃物》的内容，主要目标是引导学生在生活中综合运用以前学习的科学原理和本单元所学的设计知识与技能，为我们的生活带来更多便利，学会将理论知识运用于实际问题的解决。

（二）学情分析

1.小学生的思维处于具体运算阶段

从皮亚杰的认知发展理论可知，处于具体运算阶段的小学生具有内化性、可逆性、守恒性及整体性等特征。依据这一认知规律，在制作桌面吸尘器时，学生可以联系生活中吸尘器的工作原理，参考吸尘器的设计图纸，设计桌面吸尘器的图纸，增进对本实践项目的理解。

2.小学生好奇心较强

桌面吸尘器的制作涉及科学、技术、工程等范畴，小学生对于未深入了解的事物有一种强烈的求知欲，能够付诸实际行动，他们采取查阅资料、询问老师等多种方式获取知识，期望能够解决问题。

3.小学生独立性较弱

针对小学生独立性弱的特点，我们倡导让学生承担组内不同的任务，如器材数量的整理、提出个人见解、独立完善解决方案等，都是锻炼学生独立性的重要机会。

（三）教学重难点与教学目标

本文研究对象为小学六年级学生，我们根据科学课程标准与学情确定本项目的教学目标和教学重难点。项目教学重点为：掌握伯努利定律，将伯努利定律应用于桌面吸尘器制作。教学难点为：伯努利定律的应用，培养学生分析问题、解决问题、动手实践的能力。

依据三维目标将该项目教学目标分解为学生借助书籍和网络资源、动手实验来理解伯努利定律，通过自主探究与团队协作方式拟定项目方案、设计草图，掌握制作桌面吸尘器的过程，理解桌面吸尘器的工作原理，在项目合作探究过程中提升问题解决能力，学会迁移。学生参照工程设计和技术制作过程，共同合作完成设计任务——制作并测试简易桌面吸尘器，最后依据测试结果改善设计方案。

（四）项目式学习理念下小学STEAM 教学活动设计的五个环节

1.确定项目主题，明确问题和任务

本项目主题来源于社会实践活动，具有趣味性、挑战性等主要特征，遵循最近发展区原则，综合考虑学生的学习风格、课程标准、学习目标等要素。

在我们日常生活中，桌面上存在碎屑垃圾，例如铅笔屑、橡皮屑等，提问学生会采取什么方法解决，这时学生想到如果能够制作一个清理桌面碎屑的工具，就可以恢复原来的整洁度。为了营造干净的桌面环境，清除碎屑，于是我们选定制作简易桌面吸尘器为本项目的主题。

储备知识探究：教师组织学生开展“闯关”小活动，思考如何将一个茶杯中的乒乓球取出来放在另外一个茶杯中。规则：不能用手以及其他外部工具，也不能碰到茶杯。如果学生已经想到办法如何闯关，则请学生代表进行操作并说出相应的原理，若没有闯关成功，教师则给予一定的提示信息，启发学生的思考。教师在学生思考后再公布答案，借助大气压差的力量将乒乓球取出，即我们从乒乓球上方向另一个杯子方向进行吹气时，杯子上方空气气流速度会大于下方空气气流速度，空气气流速度越大，压力就会越小，我们就能成功取出乒乓球了，这属于我们之前学习过的伯努利定律在生活中的应用。教师利用学习平台发布本次项目学习任务：依据伯努利定律，设计制作桌面吸尘器的详细方案。

2.拟订项目方案，制定活动计划

拟订方案的内容主要包括规划问题解决的流程、组内成员具体任务分配以及详细的时间流程安排。小组合作探究，联系生活中的吸尘器，思考工作原理，例如探究哪些材料适合做桌面吸尘器、桌面吸尘器制作成什么形状。

为了推动制作环节的顺利进行，教师用希沃白板播放布斯与他的真空吸尘器的故事，引导学生将真空吸尘器运作原理的知识迁移至桌面吸尘器的制作过程中。学生借助网络或利用其他途径搜集有关项目作品制作的资料，进行自主探究与合作探究，拟定项目方案。

3.实施项目方案，开展活动探究

在实施过程中，教师担任指引者与协助者的角色，依据学生的项目方案提供制作材料，将学生分为四个小组进行活动探究，引导学生思考制作要点，例如怎么防止灰尘吹进底部的电动机。教师遵循组间同质、组内异质的原则并根据学生动手能力的强弱进行异质分组与分层教学。教师巡视学生制作过程，解答学生疑惑。活动期间，小组之间进行讨论。

在桌面吸尘器制作完成后，教师带领学生小组开展吸尘效果大比拼活动，检测桌面吸尘器的功能。

4.展示作品，交流团队合作成果

成品集成了学习共同体的智慧，在媒介选择上，采用多种媒体配合的方式进行呈现，从而实现最佳展示效果。测验是检测成品的好方法，如果出现问题，小组先在组内讨论并及时改进。为进一步检验学生理论与实践结合的学习成效，教师在这一环节发挥自身的教育智慧，就学生测验后出现的问题进行提问，引导学生再一次进行小组头脑风暴设计解决方案，调动多学科知识解决复杂问题。

5.综合评价，反思并改进方案

在评价环节，我们践行多方评价与多样评价，并关注学生能力方面的发展水平。学生代表需要介绍小组的设计思路、制作过程中遇到的问题以及优化与解决方案，明确小组分工以及完成情况如何。先开展小组自评与互评，最后进行自评。

学生用思维导图描述自己的学习心得，教师及时反馈学生的学习心得并利用问题开阔学生的思维，例如思考加大桌面吸尘器的吸力要加入什么设备？桌面吸尘器制作过程和结果评价表如下表所示。

桌面吸尘器制作和结果评价表

三、结语

本研究的项目主题“制作桌面吸尘器”来自学生在生活中遇到的真实问题，基于此项目开展STEAM 教学活动，为检验学生的理论知识与提高思考动手能力提供了一个契机。在探究环节，学生掌握了学习主动权，教师承担着引导者的角色，符合倡导的“以学生为主体，教师为主导”的改革理念。学生通过查阅资料、合作探究，绘制出小组设计的桌面吸尘器草图。在作品展示环节，每个小组乐于分享、虚心学习，进行思维的碰撞与锻炼。项目式学习作为承载义务教育课程改革理念的重要载体，有效变革了传统的学习方式，从新的视角出发培养人才，提升学生的创新性思维、问题解决能力。通过梳理国内外有关STEAM 教育的研究发现，儿童越早得到STEAM 教育越有利于其自身的发展和社会进步，将项目式学习的理念渗透于STEAM 教学活动，为创新教育模式、推动教育事业发展提供了参考方向。