基于問(wèn)題化學(xué)習(xí)理念的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)與教學(xué)研究

陳曦 郭偉 張露丹

一、基于問(wèn)題化學(xué)習(xí)理念的

STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)研究背景

問(wèn)題化學(xué)習(xí)是在復(fù)雜問(wèn)題情境中，以學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題為生長(zhǎng)點(diǎn)，以學(xué)科的問(wèn)題為根基，以教師的問(wèn)題為引導(dǎo)，生成具有層次性、結(jié)構(gòu)性、擴(kuò)展性、可持續(xù)的有價(jià)值的問(wèn)題系統(tǒng)并貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，從而促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)并解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移與建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維、邏輯思維、發(fā)散思維、審辨思維。問(wèn)題化學(xué)習(xí)的能力目標(biāo)指向問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)力、問(wèn)題的建構(gòu)力、問(wèn)題的解決力、問(wèn)題的反思力、問(wèn)題的設(shè)計(jì)力。問(wèn)題的擴(kuò)展和可持續(xù)性關(guān)鍵在于師生從不同維度和視角進(jìn)行有深度的追問(wèn)，同時(shí)學(xué)生要持續(xù)、辯證、系統(tǒng)地思考。在課堂上，學(xué)生之間互動(dòng)生成問(wèn)題，利用審辨式思維、求真的態(tài)度、開(kāi)放的思想，以充分的理由和證據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性分析，修正自己的認(rèn)知。

問(wèn)題化學(xué)習(xí)并不等同于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。問(wèn)題化學(xué)習(xí)主要涉及單一學(xué)科，問(wèn)題是學(xué)習(xí)和教學(xué)的核心，而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)起始于現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題，并尋找解決問(wèn)題的多種方案。基于問(wèn)題化學(xué)習(xí)理念的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)整合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，在模糊任務(wù)和問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，帶著明確的目標(biāo)，通過(guò)迭代的方案設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試優(yōu)化、合作與反思去解決一系列問(wèn)題，并通過(guò)學(xué)生合作完成的項(xiàng)目考核學(xué)生對(duì)跨學(xué)科概念的掌握程度。在學(xué)習(xí)與建構(gòu)知識(shí)的同時(shí)，要培養(yǎng)學(xué)生在知識(shí)體系的范圍里去尋找問(wèn)題，去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題并解決問(wèn)題，使兩者得到了較好的結(jié)合。師生都要明確自己的角色，即：教師是學(xué)習(xí)的支持者、學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和學(xué)習(xí)的陪伴者;學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。真實(shí)性的評(píng)價(jià)理念貫穿整個(gè)STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠評(píng)價(jià)自己的學(xué)習(xí)，能夠管理自己的學(xué)習(xí)。但STEM教學(xué)設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?；趩?wèn)題化學(xué)習(xí)理念的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)是實(shí)施STEM教育的基石，情景創(chuàng)建、問(wèn)題確定、自主設(shè)計(jì)、構(gòu)建模型、測(cè)試與優(yōu)化、展示與交流、評(píng)價(jià)與反思、拓展遷移是教學(xué)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵程序。在此，以自主研發(fā)的STEM課程“霧霾口罩”為例，說(shuō)明其教學(xué)設(shè)計(jì)方法。

二、“霧霾口罩”課例簡(jiǎn)介

【涉及領(lǐng)域】 科學(xué)、工程、技術(shù)、人文、數(shù)學(xué)

【建議年級(jí)】小學(xué)五、六年級(jí)

【授課時(shí)間】120分鐘

【材料】棉花、棉布、紗布、無(wú)紡布、活性炭布、熔噴布、耳掛、鼻夾、PM2.5空氣質(zhì)量檢測(cè)儀、針線或膠槍、記錄單

1.教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)目標(biāo)。了解霧霾是一種災(zāi)害性天氣，學(xué)會(huì)預(yù)防霧霾的措施;了解不同材料過(guò)濾空氣的效果不同，材料的不同組合方式也會(huì)影響空氣的過(guò)濾效果;加深對(duì)人與環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和責(zé)任感。

技術(shù)目標(biāo)。能利用材料和工具制作出結(jié)構(gòu)完整的口罩;能通過(guò)調(diào)整材料的組合方式改變口罩的空氣過(guò)濾效果;能對(duì)口罩進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。

工程目標(biāo)。能根據(jù)限制因素，制作簡(jiǎn)易口罩;能通過(guò)迭代，不斷優(yōu)化口罩的制作方法;制作方法具備可復(fù)制性。

數(shù)學(xué)目標(biāo)。能適當(dāng)修剪材料面積大小;能準(zhǔn)確記錄測(cè)試前后空氣PM2.5的含量;能計(jì)算測(cè)試前后空氣PM2.5含量的降低值與過(guò)濾百分比。

2.教學(xué)重點(diǎn)

不同材料過(guò)濾空氣的效果不同，材料的不同組合方式也會(huì)影響空氣的過(guò)濾效果，利用數(shù)學(xué)知識(shí)分析材料的過(guò)濾效果。

3.教學(xué)難點(diǎn)

采用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法，能通過(guò)調(diào)整材料的組合方式改變口罩的空氣過(guò)濾效果。

三、教學(xué)過(guò)程

“霧霾口罩”的教學(xué)包括八個(gè)步驟（見(jiàn)表1），每一項(xiàng)教師活動(dòng)與學(xué)生活動(dòng)對(duì)應(yīng)，教師提出一系列問(wèn)題，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下思考并完成設(shè)計(jì)與制作任務(wù)。用表2的學(xué)生小組評(píng)價(jià)記錄單記錄制作霧霾口罩所消耗的材料和防霧霾測(cè)試結(jié)果，表3是根據(jù)測(cè)試對(duì)結(jié)果與過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)的量表。

四、小結(jié)

人們生活在一個(gè)充滿問(wèn)題的世界，問(wèn)題無(wú)處不在，思維的價(jià)值就體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以及解決問(wèn)題的過(guò)程中?；趩?wèn)題化學(xué)習(xí)理念的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)就是通過(guò)解決一系列的問(wèn)題和任務(wù)來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)，教會(huì)學(xué)生如何學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其終身學(xué)習(xí)的能力，養(yǎng)成不斷自我追問(wèn)與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的習(xí)慣。新課標(biāo)提出的小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)能力的培養(yǎng)，特別強(qiáng)調(diào)了解決問(wèn)題的能力。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題當(dāng)然重要，怎樣解決也很重要，解決問(wèn)題的過(guò)程實(shí)質(zhì)上反映了學(xué)生的思維水平。在評(píng)價(jià)一節(jié)課時(shí)，不是只看教學(xué)設(shè)計(jì)有沒(méi)有缺陷、課堂環(huán)節(jié)是不是順暢，而是要更關(guān)注學(xué)生的思維尤其是高階思維是否得到了發(fā)展。

（責(zé)任編輯? ?郭向和）