STEM模式下的小学科学项目式学习摭谈

摘 要：随着STEM理念的提出，小学科学在项目式学习的基础上，迎来了STEM模式。教师可以在STEM模式下的小学科学项目式学习中，使学生掌握科学基本知识，发展科学必备品格和关键能力；使学生的科学素养、技术素养、工程素养、数学素养获得全面发展。文章以STEM模式下的小学科学项目式学习为主题，界定相关概念，分析实施原则，开发学习资源，研究指导策略，提出STEM模式下的小学科学项目式学习观点，旨在促进小学科学教学的进步。

关键词：小学科学；STEM模式；项目式学习

中图分类号：G427                                文献标识码：A                                       文章编号：2097-1737（2023）26-0029-03

科学、技术、工程、数学之间存在一种相互支撑、协同发展的关系，因此，在学习科学课程时，除了关注科学本身外，还应发挥技术、工程、数学的支持作用。STEM模式提倡科学、技术、工程、数学的一体化。教师可以在STEM模式下，改进小学科学项目式学习策略。而实现此目标，教师需要在把握STEM模式、项目式学习概念的基础上，加强对STEM模式下小学科学项目式学习原则分析、资源开发与指导研究。

一、相关概念界定

（一）STEM模式

STEM模式也称STEM学习模式。STEM是Scie-nce、Technology、Engineering、Mathematics四个英文单词首字母的缩写，即科学、技术、工程、数学英文首字母的缩写，体现了一种跨学科理念，即关心科学、技术、工程、数学四门学科的密切联系，打破学科壁垒，构建一个整体的学习机制，使学习者在走近其中任何一门学科时，都能借助其他学科的元素增强学习效果[1]。该理念被广泛应用于国内外教育教学工作，进而形成了STEM模式。在当前国内教育环境中，STEM模式已经被视为课程改革和优化学习的重要模式。

（二）项目式学习

项目式学习是一种学习模式，也是一种教学方法。项目式学习的内部逻辑是在一个具有挑战的项目主题下，落实以学生为中心的课程活动，让学生尝试独立解决问题，并且在这一过程中充分学会获取和运用知识，发展相关综合能力。项目式学习的生本性、实践性、探究性与发展性，与国内新一轮课程改革理念高度一致。但是在新课标背景下，单一地在小学科学课程中落实项目化学习，并不能满足学生日益增长的发展需要，故教师可以结合STEM模式完善小学科学项目式学习。

二、STEM模式下小学科学项目式学习实施原则分析

小学科学是义务教育科学课程的重要组成部分，对学生终身发展和适应社会起着关键作用。分析《义务教育科学课程标准（2022年版）》（简称《课程标准》）可知，小学科学课程应通过整合启发式、探究式、互动式、体验式和项目式等各种教与学的方式，达到指向核心素养的进阶目标。教师应根据《课程标准》指导思想，积极探索小学科学课程改革理念，优化学生学习模式。而实践创新与跨界融合原则是在STEM模式下进行小学科学项目式学习的重要原则。

（一）实践创新原则

STEM模式、小学科学与项目式学习内部，均体现了实践与创新思想。在STEM模式中，要想实现科学、技术、工程、数学的有机结合，教师必须在实践中积累经验，不断创新。在小学科学课程中，要想使学生深入理解科学，发展学科核心素养，教师必须将实践与创新落在实处。在项目式学习中，实践与创新是推动学习进程的核心力量。这要求教师在STEM模式下的小学科学项目式学习引导中，坚持实践创新原则，鼓励学生大胆尝试，发散思维[2]。

（二）跨界融合原则

跨界融合是指消除学科边界，促进信息、思维、方法等融合。STEM模式的本质便是学科的跨界融合。小学科学属于综合性课程，学习资源豐富，具有跨界融合的特点。而在项目式学习方面，学生在学习过程中，经常会应用到跨界资源。这说明，STEM模式下的小学科学项目式学习应遵守跨界融合原则，避免在单一维度探究问题。

三、STEM模式下小学科学项目式学习资源的开发

在明确应坚持的原则后，STEM模式下的小学科学项目式学习，要求教师努力开发课程资源。在此过程中，教师首先应以教材为线索，其次应依托学校实践活动基地。以教科版小学科学教材为例，教材虽然提供了丰富的课程资源，但是在学生基于STEM模式不断深入的项目式学习中，教材资源不能满足学生更高层次的学习需求。这要求教师在高度利用教材资源基础上，及时为学生提供适当的课外资源。

（一）以教材为线索

教材是小学科学教学的重要参考，也是学生项目式学习资源的主要来源。教科版小学科学教材共12册，每册都有不同的单元和主题，课程资源具有丰富性。教师可以根据单元主题提炼项目主题，然后重组单元内容，加强知识衔接，突出STEM特征，促进学生进行项目式学习。

以教科版三年级（下册）“物体的运动”单元为例，该单元以“运动”为主题，前6节讲解物体的运动科学原理，后2节鼓励学生将这些原理运用于实践创新中。教师可根据单元内容，提炼“搭建一座过山车”项目主题，然后以搭建一座能运动的过山车为任务，引导学生探究物体的运动原理，完成“过山车”作品。

从探究“物体是怎样运动的”到思考“如何搭建一座能运动的过山车”，学生不仅需要在科学层面上分析问题，还需要运用技术、科学、数学等方面的知识。

（二）依托学校实践活动基地

当教材资源不能满足学生需求时，教师可以依托校外实践活动基地，开发STEM模式下的小学科学项目式学习资源。许多学校为了促进STEM模式在传统教学中的渗透，同时助力学生的项目式学习，会主动与社会各界合作，打造实践活动基地，为学生创造广阔的项目式学习空间。教师可由此切入，开发课外资源。例如，在教学教科版六年级（上册）“地球的运动”单元时，教师依托学校“青少年科技馆”等实践活动基地，开发“宇宙的认识”“观察地球的自转与公转”等课外资源，提出“制作地球公转模型”项目式学习任务。通过教材，学生能够认识地球模型，知道地球的自转、公转与四季变化。带着这些学习经验，学生进入学校实践活动基地，能进一步认识地球在宇宙中的运动，拓宽科学视野。教师在此基础上提出项目式学习任务，鼓励学生迁移学校实践活动体验，整合科学、技术、工程与数学知识制作地球的公转模型，使学生将感性收获具象化。

四、STEM模式下小学科学项目式学习指导策略研究

开发充足的学习资源后，STEM模式下的小学科学项目式学习，可以根据学生思维与能力螺旋上升的发展规律，按照“项目驱动—项目实施—项目升华”逻辑展开。教师可以在不同阶段为学生提供不同指导，从而有针对性地促进学生进行项目式学习。

下面，笔者以教科版四年级（上册）“运动和力”单元为例，提炼“设计制作小车”项目主题，并对如何在STEM模式下指导学生进行项目式学习展开讨论。

“设计制作小车”项目式学习目标如下：通过“让小车运动起来”“用气球驱动小车”等课程，学习“运动和力”的科学原理，知道“运动和力”的关系，对小车的运动条件作出假设，然后根据已有知识和经验，在科学、技术、工程、数学四个方面展开探究，设计并制作小车，测试运动功能。

（一）项目驱动阶段：创设体现STEM元素的学习情境

项目式学习项目驱动阶段，通常以情境为载体。在小学阶段，学生心智尚未成熟，更倾向于选择具有趣味性和真实感的学习活动。教师可以通过创设情境，让课程活动适应学生特点，促进小学科学教学顺利开展[3]。而在STEM模式下，教师应使所创设的情境充分体现STEM元素，既符合科学主题，又包含技术、工程、数学元素。

例如，为了在STEM模式下驱动学生进行“设计制作小车”项目式学习，教师通过实物教具和多媒体的配合，创设“运动的小车”情境。在实物教具方面，教师将四驱车、遥控车等带到课堂。教师首先借助多媒体设备展示这些实物教具的设计图纸，其次立足于生活，向学生展示生活中各种各样的“运动的小车”现象，如“正在运动的过山车”“马路上飞驰而过的摩托车”“赛车场上激情过弯的赛车”等。在大量“运动的小车”中，本堂课的科学主题一清二楚，技术、工程、数学元素也有迹可循：四驱车、遥控车等小车的设计图纸，体现数学元素；结合图纸组装小车，体现工程元素；过山车、摩托车、赛车运动时的平衡和刹车，体现技术元素。学生可以观察情境，确定项目式学习内容，同时捕捉STEM元素，进而在STEM模式下，制订正确的项目式学习目标。

（二）项目实施阶段：提供蕴含STEM思维的任务和问题

1.任务驱动项目实施

任务是驱动STEM模式下小学科学项目式学习的第一要义。由于认知、思维等存在局限性，在小学科学项目式学习中，学生虽然能够建立一定目标，但是很难将目标转化为具体的任务，从而阻碍STEM模式下的小学科学项目实施[4]。对此，教师可以向学生说明任务。

例如，STEM模式下“设计制作小车”项目式学习，任务主要包括：（1）了解运动和力的关系，知道小车的制作要求和运动条件。（蕴含科学和工程思想）（2）设计和制作小车，使其具有运动功能。（蕴含科学、工程和技术思想）（3）通过比赛检测小车的运动情况，改进设计和制作方案，增强小车动力、平稳性等。（蕴含技术、数学、科学思想）教师可以在讲解单元主题，带领学生梳理课程脉络后，向学生说明以上项目式学习任务，让学生感受STEM思维，进一步明确“做什么”。而关于“怎样做”的指导，教师可以向学生提供蕴含STEM思维的问题。

2.问题促进项目合作

以“设计制作小车”为例，教师有必要在STEM模式下的项目式学习中提供以下问题：（1）怎样让一个静止的物体运动起来并保持平衡？（2）如何制作一辆可以运动的小车？（3）如何完成一幅清晰的小车设计图？（4）怎样让这个小车动起来？（5）怎样观察和记录小车的运动距离与平稳性？（6）如何使小车的运动距离更远，同时避免偏离既定路线？上述问题蕴含STEM思维，在不同程度上体现科学、技术、工程、数学思想，促使学生多角度地思考“设计制作小车”注意事项。学生通过思考发现，仅凭一人之力很难完全解决“设计制作小车”问题，于是建立合作意识，自觉建立项目式学习小组。问题促进项目合作，使学生齐心协力，展开分析教材、查找资料、绘制图纸、组装小车、设计小车的运动比赛、观察并改进小车的运动问题等项目式学习，成功设计和制作“会运动的小车”。此时，观察学生可以发现，他们普遍具有展示欲，

希望通过展示小组作品得到他人认可。教师可以见缝插针，指导学生进入项目升华阶段。

（三）项目升华阶段：搭建STEM项目成果的展示反思平台

在项目升华阶段，教师应根据学生的展示需求，搭建STEM項目成果的展示反思平台。例如，在学生自行组织“小车竞速”比赛并改进小车，使它达到本组满意的运动状态后，教师点拨学生升级比赛——“赛车游戏”。在教师的支持下，学生升级赛道，多个小组同时加入比赛。之后，教师根据小车到达终点总用时及偏离赛道情况，选出优胜小组，使该小组选派代表分享本组的小车设计和制作方案，包括“怎样向小车施加驱动其运动的力（科学经验）”“如何绘制清晰的小车设计图并组装小车（工程经验）”“怎样检测小车运动功能（数学经验）”“如何控制小车速度和平衡性（科学和技术经验）”等。学生先展示、后分享，在分享中反思项目式学习与STEM思维短板，既能满足展示欲，获得成就感与满足感，又能增强实践创新动力，从而升华项目式学习。

五、结束语

STEM模式下的小学科学项目式学习，能够有效增强学生学习效果，进而使小学科学教学充分实现《课程标准》要求。教师有必要在小学科学项目式学习中，

通过坚持实践创新与跨界融合原则，同时以教材为线索，依托校外实践活动基地，开发丰富的资源；然后在项目驱动、实施与升华阶段，加强对学生的STEM实践指导，最大限度地渗透STEM模式，促进学生全面发展。

参考文献

洪少平.STEM理念下小学科学的项目式学习设

计[J].家长，2020（26）：91-92.

张丽，田雪梅.STEM理念下小学科学项目式学习的实践探索[J].小学生，2022（9）：67-69.

沈晓茜.“项目式学习”视域下小学科学有效课堂构建探索[J].小学生，2022（12）：58-60.

夏菁.基于STEM理念的小学科学课项目式学习研究策略[J].新智慧，2020（23）：9.

作者简介：周欣（1989.5-），男，江苏苏州人，任教于苏州市吴江经济技术开发区花港迎春小学，二级教师，本科学历。