基于项目的STEAM课程构建策略

STEAM教育的显著特点是跨学科教学，侧重真实情境的创设，重视学生解决实际问题能力的培养。项目式学习指的是以真实世界为基础，依托不同的资源开展相应的教学活动，让学生在一定时间内解决问题。以真实情境为核心的项目式学习要求学生利用跨学科思维完成相关项目，将具有分散特点的学科问题融合在一起，将复杂的问题逐一解决。基于此，本文以“走向深蓝”项目为例，探究基于项目的STEAM课程构建策略，让学生从课程学习中获得真实的学习体验，提高自主探究能力和解决实际问题的能力。

一、基于项目的STEAM课程构建策略

（一）课程设计

本课程是以“STEAM教育理念”为指导思想的生物学课程，课程名称是“走向深蓝”， 属于科学实践课程。“走向深蓝·STEAM”课程主题场馆主要包括三个重要组成部分，一是门厅部分，二是楼道装饰，三是主题教室。门厅部分建有中国空间站模型，学生能够通过这一模型直观体验“太阳系”和“中国空间站”；主题教室包括这样几个部分：一是深海教室，二是人工智能教室，三是天宫一号主题教室，四是新能源教室，五是以虚拟现实技术为核心的小平科技创新实验室。这个主题场馆能够将学生带到真实的情境中，从沉浸式课堂中发现、提出并解决相关问题，由此增强问题意识和创新意识，利用科学思维解决现实生活中的问题。

（二）课程目标

“走向深蓝·STEAM”课程指的是将语文、物理、数学、化学和信息技术等相关学科的知识在“走向深蓝”的探究活动中进行运用，借助校园中已经配备的信息及劳动技术教室、物化生实验室等向学生展示一种真实的情景，让学生从情景中发现问题，设计相应的实践活动，以此培养学生的实践能力和解决实际问题的能力，在增强其社会责任意识的同时，促进其科学素养的培养。“走向深蓝·STEAM”课程目标如下：

1.通过该课程的学习，增强学生的实践意识，让他们亲自参与到项目探究活动中，提高实践能力。

2.通过劳动技术教室、信息技术教室、物化生实验室等向学生展示一种真实的情境，让学生从模拟、探究和工程设计活动中发现问题、分析问题，提高解决实际问题的能力。

3.借助“走向深蓝·STEAM”课程主题场馆组织的项目探究活动，在探究中增强创新意识，实现对学生科学思维的培养。

4.通过“走向深蓝·STEAM”课程的学习，围绕项目课程学习需求，增强学生的团队合作意识，提高学生的协作能力。

（三）课程框架及内容

本课程共包括四个基本环节，划分为10个课时，具体的课程框架如表1所示。

1.创设问题情境，激发探究兴趣。

首先，教师为学生播放关于“走向深蓝”的主题场馆，让学生思考几个问题，如为什么要开展“走向深蓝·STEAM”课程？这一课程能够培养哪些能力？如何设计“走向深蓝·STEAM”课程才能加强对科学素养的培养？其次，教师讲述开展“走向深蓝·STEAM”课程的背景：国家为了推动科技强国战略，以学生为核心，在其心中树立立志报国的理念，这需要从培养学生创新能力的角度出发，促进其科学素养的培养。基于此，为了丰富学生的学习体验，让学生在沉浸式的空间中学习，学校计划构建“走向深蓝·STEAM”课程。再次，教师向学生展示“走向深蓝·STEAM”主题场馆，介绍场馆的构成，包括门厅、楼道及主题教室等。同时，向学生讲述：“从门厅设计来看，厅内设有两个重要模型，一个是太阳系模型，另一个是中国空间站模型，并且主题实验室分为多个部分，不仅有劳动技术教室和信息技术教室，还设有物化生实验室。”最后，教师讲解完“走向深蓝”主题场馆后，让学生对“走向深蓝”这一项目式学习的开展形式进行思考，如开展探究活动，了解项目式学习的开展流程，为“走向深蓝·STEAM”课程的开展奠定基础。另外，让学生思考该课程的开展步骤，并对相关过程进行优化，借助主题实验室向学生展示真实情景，让学生根据情景进行深入思考，激发其对项目式学习活动的兴趣。

例如，为了将“走向深蓝·STEAM”课程实施过程清晰地呈现出来，教师以生物学中的“研制永生花”为例，设置了这样一个问题情境：首先，提出两个问题：“怎样才能将鲜花的保存时间延长？通过什么方式获得大自然中不存在的一些特殊颜色的鲜花？”其次，教师将“永生花”的图片或视频展示给学生，帮助学生了解“永生花”的相关背景，涵盖产业规模、市场价格和实用价值等。

再次，教师介绍制作“永生花”的步骤，主要分为四步：第一步是材料的选择；第二步是脱水和脱色的处理；第三步是染色；第四步是干燥。在对鲜花脱色的过程中，使用最多的是甲醇和乙醇的混合液体（下文称之为“A液”），不仅能将鲜花水分脱去，还可以将花瓣颜色褪去，让花瓣变得透明，然后使用聚乙二醇（下文称之为“B液”）来替代鲜花中的水分，这种液体具有两个优点：一是不易挥发，二是安全性好。通过B液处理后的鲜花，细胞变得更加充盈，因而永生花的质感能够长期保持。将颜色不同的染色剂加入B液后，就能够获得着色保鲜液，通过浸泡改变鲜花的本色。干燥阶段需要使用干燥剂对浸泡后的花朵进行干燥处理，当鲜花定型后则形成“永生花”。

最后，在讲授“永生花”的制作原理及方法时，教师让学生思考影响“永生花”品质的因素，比如A液是甲醇和乙醇的混合液体，那么，两者的配比是多少？在对鲜花进行脱水或脱色处理时，试剂的处理时间是否会对脱水效果、脱色效果及花朵外观等产生影响？教师将班级学生划分为几个小组，围绕两个问题展开探究，为深入探究如何提升“永生花”的品质以及优化制作方案奠定基础。教师要引导学生思考如何拓展“永生花”的市场空间，减少其产销成本支出，并通过“走向深蓝·STEAM”主题场馆中的生物实验室，让学生感受上述真实情景，触发学生进一步思考，让学生对探究活动产生兴趣。

2.开展合作探究，提高协作能力。

在这一环节的教学中，教师将学生划分为几个小组，并引导各个小组搜集关于“走向深蓝·STEAM”课程的文献资料，同时结合上述相关问题自主设计探究活动。为了减少探究时间，降低探究成本，教师可以借助已有的“走向深蓝·STEAM”主题场馆开展相应的探究活动。例如，在讲解“永生花”的制作过程时，教师组织学生到“走向深蓝·STEAM”主题场馆的主题实验室，现场观摩“永生花”的制作过程。在探究活动开始之前，教师根据探究活动的需求将学生分为几个小组，并以小组合作的方式查阅关于“永生花”制作的文献资料，同时结合提及的问题自主设计实验方案。为了提高实验探究效率、减少成本支出，教师引导学生将花瓣作为原材料开展实验，了解各个影响因素是如何影响鲜花脱水与脱色效果及外观的。在使用醇类溶液处理完鲜花后，花瓣重量也会随着溶液的使用而出现显著变化，这种重量的改变能够体现花瓣组织中溶液的置换程度，因此，学生可以根据花瓣重量的改变情况定量分析醇类溶液的脱水效果。不仅如此，在对经过脱色及脱水处理后的花瓣做出感官评价时，学生可以将花瓣脱色、皱褶及完整程度等作为依据。

各个探究小组在实验期间需要做好实验数据的详细记录，并利用课余时间使用计算机软件进行数据分析，如绘制折线图和柱状图等，并填写实验报告单。在这一过程中，学生的实践能力和团队协作能力得以提高。

3.关注实践探究，提高科学素养。

以STEAM理念为核心的项目式教学倡导学生利用综合思维探究相关问题。“走向深蓝·STEAM”探究活动中的任何一个项目都需要认真解读，同时认真分析提出的问题，并解决其中的疑难问题。在这一项目式学习中，学生始终是课堂的主体，对不同学科的知识进行迁移与运用，从一定程度上加快了科学素养的培养。

例如，当学生做完实验后，以小组合作的形式参与项目式学习，并就实验结果展开互动，综合对比各组获得的实验数据，得出“研制永生花”的优化方案。“走向深蓝·STEAM”探究活动中的所有小组都要依据优化后的方案研制2朵以上完整的“永生花”，并以研制“永生花”的每一个过程为依据进行反思与总结，如实填写实验报告。这种科学实践探究活动的开展能够提高学生的科学探究能力。

4.整合多学科知识，增强社会责任感。

“走向深蓝·STEAM”课程实践要保持协同与创新。然而，对于专业知识基础薄弱的学生而言，他们并不关注小组协作，以至于在项目学习中比较消极。为此，教师要为其提供“走向深蓝·STEAM”课程任务清单，合理拆分情境任务，并坚持因材施教的原则，让每个学生均能全程参与“走向深蓝·STEAM”课程的学习，高质量地完成相应的学习任务。另外，在小组合作期间，组员之间分工明确，通过彼此合作提出自己对探究活动的想法，从某种程度上激发了课程学习兴趣，增强了社会责任感。

例如，在“研制永生花”这一项目学习过程中，为了提高团队之间的合作质量，教师对小组分工进行了细化，让学生科学设计“永生花”的产销方案，并利用周末时间来收集“永生花”的制作材料，同时准备一些能够循环利用的材料，如玻璃罩、木板、废旧饮料瓶等。各个小组成员共同参与“永生花”的制作过程，有的学生制作“花篮”，有的学生制作“扇子”，还有的学生制作了一些吊坠。制作完成后，小组成员在实验报告单上粘贴“永生花”的图片，同时简短地描述设计理念。通过产品销售情景的模拟，学生结合自身的兴趣爱好综合考虑产品产销策略，完成产品设计，展现工程思维的同时体现艺术思维。

在这一项目学习过程中，学生感受到艺术和科学带来的美感，体现了STEAM 教育理念。并且，在循环利用废旧材料时，能够唤起学生对环境保护工作的重视，增强学生的环境保护意识。

在此基础上，学生小组还可以借助“走向深蓝·STEAM”主题场馆，使用多媒体工具模拟一场“永生花”的“产品发布会”，对“永生花”进行宣传及市场推广。其他小组从产品美观性、环保性、创新性、市场前景、汇报情况等角度对“永生花”这一产品做出评价，并选出等级不同的产品，使奖项与产品等级相对应。

通过这一探究活动的开展，学生对“走向深蓝·STEAM”课程的学习充满兴趣，并主动参与团队合作。同时，学生在对产品成本、能否大量生产、环保与否等问题的探究中表现出一定的工程思维和数学思维，环保意识有所增强，体现了STEAM 教育理念。

（四）课程评价

在“走向深蓝·STEAM”课程的教学中，教师采用多元评价方式：一是学生自评，二是小组互评，三是教师评分。这种评价方式促进了学生之间的合作及自主学习，增强了团结协作意识。具体的评分占比如表2所示。

二、“走向深蓝·STEAM”课程的实施建议

在讲授“走向深蓝·STEAM”课程之前，教师需要做一些预实验，主要目的是优化教学方案。首先，教师要做好相应的准备工作，比如在探究活动开展前做好分组、预约“走向深蓝·STEAM”主题场馆等，并重点强调探究活动的注意事项，引导学生养成良好的科学探究习惯。其次，借助“走向深蓝·STEAM”主题场馆中的生物实验室，结合图文及视频等为学生讲述“永生花”的基本知识，借助真实情景激发学生对“走向深蓝·STEAM”课程的学习兴趣，让其主动参与学习过程，并利用相关文献资料指导学生顺利完成“走向深蓝·STEAM”课程的学习任务。最后，教师利用课后时间收集学生填写的实验报告单，对其实践能力、创新能力和科学素养等的提升情况进行总结与评价。由此可见，“走向深蓝·STEAM”课程的核心理念为STEAM教育理念，通过多个学科知识及技术的融合应用，借助项目式学习法，组织学生进行分组合作学习，有利于推动教学改革，提高学生的科学素养，增强其社会责任感。