融合STEM理念的项目化学习实践

在STEM教育理念的指导下，教师要以课堂教学为主阵地，以项目化学习内容为载体，引导学生在真实情境中发现问题，整合跨学科知识去解决问题，在解决过程中又发现新的问题。这样往复、持续的探索过程能培养学生的知识迁移应用能力、解决问题能力、合作创新能力等关键能力。在“小小工程师”单元“设计建造塔台”内容中，我们尝试在项目化学习中融合STEM理念，整合不同学科，丰富课堂资源，使学生积极主动地参与学习，进而有效提升他们的科学素养。

一、项目实施

科学教师要善于将STEM理念融入项目化学习，并有效应用于科学常态课中。“设计建造塔台”内容就非常适合开展项目化学习。

1.结合生活情境，确定项目主题

项目化学习能引导学生在真实情境中发现问题、解决问题，又在解决问题的过程中发现新的问题，从而持续不断地探索。项目化学习的第一步，是结合教材和真实生活确定主题。对小学生而言，这是学习的起点，也是学习的方向。教师要基于学科特点、性质和教材内容，同学生一起明确适合他们、能够激发他们学习动力的任务。六年级学生正处于理性思维发展的重要阶段，为了提升他们的学习兴趣，教师可以结合教材，创设一个生活情境，把项目任务融入其中。同时，项目任务要有一定的可操作性和可检测性，也要让学生对其有一定的熟悉度。

对于六年级学生来说，工程既熟悉又陌生。他们听过工程，有的还对工程有一定了解，但是对于工程的具体要求、实施步骤等又很模糊。在明确任务之前，教师从学生熟悉的住房入手，让他们先明确建房也是一项工程，再了解建房的具体步骤。接着，学生以查阅等方式收集资料，认识我国的一些大工程，并梳理出工程之间的共性特征。在学生对工程有了一定了解之后，教师创设了一个生活情境（如图1）：“学校要在操场上建一座塔台，以供足球教练站在塔台上指挥队员训练。现向所有学生征集方案。”“设计建造塔台”这个任务将学习融入学生的生活中，学生的积极性一下子就被激发出来了，一个个都跃跃欲试，兴趣高涨。

2.强化小组合作，设计项目方案

小组合作是项目化学习必不可少的，但一个班级人数较多，学生的水平也参差不齐。为了让学生人人参与，同时发挥不同学生的特长，我们重组了原来的学习小组，遵循了“组内异质、组间同质”的原则，便于组内帮扶，也便于组间竞争。

确定合作小组后，进行项目化学习的第二步——设计项目方案。由于学生对工程还不是很熟悉，在制订方案前，学生先通过范本学习（如图2）了解项目竞标书所包含的内容、制订时的注意事项等。然后，教师出示塔台项目评价标准，让学生小组展开头脑风暴，结合项目要求和实际环境，讨论如何设计有效可行的塔台设计方案。

有了范本的铺垫和明确的评价标准，学生在设计时就会从塔台的稳固性、塔台的形状、选用什么样的材料、如何做到稳固与成本兼顾等多方面去考虑问题。有的小组还加上了很多细节，例如，设计方便足球教练上下的楼梯，楼梯怎么搭建会不占空间等。

学生完成方案的设计后，教师要为他们搭建一个平台展示小组的方案。这样既可以提高学生的表达交流能力，又可以让小组之间取长补短，优化自己的设计。

在本环节中，教师要注意一些问题。①要让学生结合项目要求和实际进行小组交流。②要让学生清楚小组成员的优势，做好分工。例如，美术功底好的学生画设计图，计算能力强的学生计算成本。这样不仅人人有事可做，还可以发挥小组成员的特长，增强学生的自信心。③项目化学习不是完全脱离教师帮助的探究活动，只是教师尽量不干预学生活动，但在他们遇到困难时要给予一定的指导。

3.跨学科知识融合，实践项目方案

结合设计，实施方案，完成既定的任务，是项目化学习中一个重要的环节。对于“设计建造塔台”这个项目，可以分两个步骤完成：一是结合自己的设计，选取合适的材料，二是对照设计图纸和方案实施搭建。

根据设计方案搭建塔台是项目化学习的一个过程，教师应有序组织，提出具体要求。①应严格按照设计方案实施，这是训练将头脑中的设计转换成实际成品，又是工程的规范。②如果在搭建过程中发现问题或碰到困难，要在组内商讨，让思维的火花相互碰撞，利用团队智慧完成任务，得出解决策略。

在搭建塔台模型时，小组成员分工合作，各施所长，有的搭建底座，有的固定连接，有的测量尺寸。学生都有自我表现的机会，这既激发了他们的学习兴趣，又锻炼了他们的合作能力和动手操作能力。

4.平台展示测评，多元评价成果

成果展示是学生自我认知发展的契机。实施方案之后，教师要为学生提供一个展示的舞台，让他们将自己的独特设计、思维提升、任务成果等以语言交流、作品展示等方式呈现出来，这也是项目化学习最为精彩的环节之一。首先，学生可以对自己的思维、成果进行总结和反思，发现自己的优势和不足，并为进一步改进和继续探索提供方向。这对学生的自我发展和持续探索精神的培养有着积极的影响。

其次，教师可以通过观察学生的成果展示，了解他们在知识掌握、解决难题、思维拓展等方面的表现，进而更好地承担背后“助力者”的角色。

最后，展示不仅是简单呈现作品的环节，更是一次交流和学习的机会，学生的语言组织能力、表达交流能力、自我反思能力都可以得到提升，有效倾听能力、作品鉴赏能力也可以得到发展。学生可以从其他同学的作品中获取灵感，发现自己作品的不足之处，从而不断提升设计水平。

塔台模型搭建完成后，我们在每个班都进行了一节成果展评课。每个小组都带上自己的作品（如图3），在全班同学面前展示从设计到实施的过程、遇到的困难及解决方法、自己小组的设计优势等，再结合项目评价表测试成品。

5.评估改进设计，拓展升华成果

改进环节是工程师发现设计中的缺陷，提出更加完善的设计方案的环节。项目化学习的最后，学生要根据展示的测评结果，对自己小组的任务完成情况（成果）进行评估改进与拓展完善。小组能够解决的问题就在小组内部商讨修改，不能解决的就由组间互帮互助解决，这是项目化学习的一大优势。通过改进优化，可以让学生更好地理解设计的核心要素，提高设计的可操作性，减少设计中的失误，为以后的工程设计打下基础，又可以让项目化任务得以延续。塔台模型展示结束后，教师要拓展学生的思维，让他们将工程内容与学科知识体系联系起来，评估并改进自己的设计，为后续项目实施做准备。

二、项目成效

1.培养了学生的自主学习能力

将STEM理念融入项目化学习就是在一个任务的驱动下，把跨学科知识与不同技能融合来完成主题。活动中，学生要使用信息技术收集工程资料，了解塔台数据，还要结合学校的实际环境，利用数据进行分析，完成切实可行的设计方案，这就要求学生有较强的自主学习能力。有了设计建造塔台这一具体目标，学生的探究热情被激发，小组成员积极查找资料、提出创意、设计方案。从明确问题到制作测试的过程，就是学生自主学习能力不断提升的过程。

2.培养了学生的动手操作技能

将STEM理念融入项目化学习的含义就是，将传统的“以知识讲授为主”的教学过程转变为“在活动中获得知识、提升能力”的学习过程。该学习方式以一个项目为中心，以任务驱动学生，让他们体会科学知识、技术与工程等不同学科互相支撑、依赖并补充的意义。在“设计建造塔台”项目的制作过程中，学生要经历选取合适材料，计算精准数据，动手操作将材料制成成品的过程，还要考虑材料的成本，稳定牢固程度，美观程度等。学生不断经历“尝试—失败—改进”的过程，就是他们思维不断发展、动手操作技能不断提升的过程。

3.培养了学生的小组合作意识

有团队合作意识的人更能适应社会竞争。在一个充满合作和信任的团队中，成员可以更好地沟通和合作，更能激发创造力。在完成项目学习的过程中，学生体会到团队需要领导者，需要依据特长分工合作，发现问题后成员之间需要有效沟通，只有这样才能提高效率。为了更好地完成任务，学生学会了取长补短，学习了有效倾听、高效沟通。项目有序完成的过程，也是学生的合作意识不断深化的过程。

（作者单位：余京华，浙江省龙泉市教育研究培训中心；张水香，浙江省龙泉市绿谷教育集团）

参考文献

[1]夏雪梅.项目化学习设计[M].北京：教育科学出版社，2018.

[2]约瑟夫.S.科瑞柴科.中小学科学教学——项目式学习的方法与策略[M].北京：北京师范大学出版社，2021.

[3]王素，等.STEAM教育这样做[M].北京：教育科学出版社，2019.