基于STEM理念的“DIY酸奶”課程

包士娟

摘 要：STEM是以項(xiàng)目和問題解決為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在運(yùn)用知識來應(yīng)對世界重大挑戰(zhàn)時(shí)，他們設(shè)計(jì)、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。本文以“DIY酸奶”為例來分析基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)。學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)——做酸奶，全身心投入，積極參與，體驗(yàn)成功，獲得發(fā)展?；谡鎸?shí)問題展開的學(xué)習(xí)活動(dòng)，能更好地提升學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神和能力。

關(guān)鍵詞：STEM 跨學(xué)科 DIY酸奶課

基于項(xiàng)目的STEM課程是一種深度的探究活動(dòng)，旨在促進(jìn)兒童全身心的、合作性的問題解決及創(chuàng)造性與批判性思維的發(fā)展，為學(xué)生成為積極、主動(dòng)、靈活的學(xué)習(xí)者奠基。通過引導(dǎo)學(xué)生在多元化、多學(xué)科的學(xué)習(xí)情境中進(jìn)行“設(shè)計(jì)”學(xué)習(xí)，在眾多孤立的學(xué)科中建立一個(gè)新的橋梁來為學(xué)生提供整體認(rèn)識世界的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題能力是STEM教育的最重要的目標(biāo)。[1]從科學(xué)教育走向STEM教育，這是時(shí)代發(fā)展對培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”的呼喚，是將學(xué)生學(xué)習(xí)引向深度學(xué)習(xí)的必要的行動(dòng)選擇。

一、STEM課程的特點(diǎn)

1.強(qiáng)調(diào)問題的真實(shí)性

STEM課程注重在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)。在具體的情境中提出需要解決的問題，指出任務(wù)要求，呈現(xiàn)科學(xué)家與工程師工作的意義和方式。在給予足夠知識鋪墊的情境下引導(dǎo)學(xué)生按照任務(wù)要求設(shè)計(jì)和制作，再按照工程思維分步實(shí)施設(shè)計(jì)和制作，確保了學(xué)生的STEM課程學(xué)習(xí)問題的真實(shí)性。

2.強(qiáng)調(diào)課程的整合性

目前的學(xué)校教育是分學(xué)科的，但學(xué)生在學(xué)習(xí)所有學(xué)科的過程中應(yīng)該發(fā)展出一個(gè)相對完整的問題解決思維。STEM課程以項(xiàng)目的形式組織實(shí)施跨學(xué)科學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中融合運(yùn)用各學(xué)科知識，進(jìn)行整合性的深度學(xué)習(xí)。[2]

3.強(qiáng)調(diào)過程的完整性

STEM課程的學(xué)習(xí)時(shí)間跨度較長，學(xué)習(xí)實(shí)踐體現(xiàn)為工程與實(shí)踐，設(shè)計(jì)是工程學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐創(chuàng)新能力、在真實(shí)情境中合作解決問題能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在真實(shí)生活中，人們往往要積累多次失敗的經(jīng)驗(yàn)才能獲得成功，因此，STEM課程注重反思課程實(shí)踐的過程，并在實(shí)踐中發(fā)展理性思維，加深對跨學(xué)科知識的理解和靈活運(yùn)用能力，以此發(fā)展高階思維能力。

為此，筆者將工程思想和實(shí)踐引入科學(xué)課程，結(jié)合“DIY酸奶”案例，嘗試帶領(lǐng)學(xué)生通過開發(fā)解決方案、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)合理性、權(quán)衡方案、討論修正等過程發(fā)展工程設(shè)計(jì)能力。

二、項(xiàng)目背景

“DIY酸奶”課程來自蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級上冊第一單元“顯微鏡下的世界”第二課時(shí)的內(nèi)容，通過做酸奶活動(dòng)，引入“細(xì)菌”概念，把學(xué)到的微生物知識運(yùn)用到生活中。本課程通過“你能為家人制作一款健康、安全的酸奶嗎？”這個(gè)驅(qū)動(dòng)問題，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)真實(shí)生活。通過整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四大學(xué)科領(lǐng)域知識，帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

三、項(xiàng)目目標(biāo)

1.通過觀察酸奶包裝盒、社會(huì)調(diào)查、查閱資料、參觀訪談等方式了解酸奶的種類，知道酸奶的主要成分及其作用，學(xué)會(huì)從健康角度選擇酸奶。

2.通過觀看視頻、請教專家，了解乳酸菌的形態(tài)，知道有益菌和有害菌，形成對微生物的初步感知。

3.動(dòng)手實(shí)踐，為家人制作一款健康、安全的酸奶，樹立食品安全意識和健康飲食的觀念。

4.提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，培養(yǎng)小組合作探究、創(chuàng)新能力。

四、項(xiàng)目準(zhǔn)備

1.聯(lián)系酸奶廠，設(shè)計(jì)參觀學(xué)習(xí)單。

2.請教食品安全方面的專家，提供專業(yè)知識。

五、項(xiàng)目實(shí)施

1.引入問題與確定需求

酸奶是最受學(xué)生喜歡的飲品之一。六年級的學(xué)生通過科學(xué)教材初步了解了制作酸奶所需的物品以及簡單的制作方法，但對于酸奶的成分、種類以及與健康的關(guān)系不是特別了解，根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，聯(lián)系生活，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)問題：為自己的家人制作一款健康、安全的酸奶，口味符合他人的需求，容量100 g。

2.調(diào)查研究與學(xué)習(xí)支持

活動(dòng)一：酸奶的秘密

（1）觀察酸奶包裝盒，了解酸奶里有什么？

通過調(diào)查表（見表1）的記錄、思考，學(xué)生又提出了很多問題：酸奶保質(zhì)期的長短跟什么有關(guān)？為什么有的酸奶濃，有的酸奶??？是不是成分越多酸奶的品質(zhì)就越好？為什么要有那么多配料？酸奶中的添加劑有哪些？這些問題像一根根導(dǎo)火索，直指核心概念，同學(xué)們根據(jù)問題提出了自己的觀點(diǎn)和理由，在交流、思辨中不斷深化對高品質(zhì)酸奶的認(rèn)識。

（2）查閱資料、請教專家，了解酸奶與健康的關(guān)系。

同學(xué)們提出了很多問題，如：酸奶中的這些成分有什么用？與身體健康有什么關(guān)系？查閱資料后，學(xué)生對搜集到的資料又提出了質(zhì)疑：喝酸奶真的可以減肥嗎？這些問題引導(dǎo)著孩子們一步步研究酸奶與健康的關(guān)系。同學(xué)們還圍繞“加的菌是不是越多越好多？”進(jìn)行了小型辯論會(huì)。從中我們了解到：并非一種酸奶里含有的菌種越多就越好。酸奶的優(yōu)劣要看菌種的種類和性能。目前國際上公認(rèn)的乳酸菌，被認(rèn)為是最安全的菌種，也是最具代表性的腸內(nèi)益生菌，酸奶中以乳酸菌為代表的益生菌越多越好。

活動(dòng)二：參觀酸奶廠

參觀美天乳業(yè)公司，了解制作流程，比較與手工制作的異同點(diǎn)。

對酸奶有了一定的研究后，制作活動(dòng)馬上就要開始了，出于食品安全考慮，有學(xué)生建議去酸奶廠參觀。在師生共同努力下，我們參觀了美天乳業(yè)公司，揭開了酸奶廠制作酸奶的奧秘。通過參觀酸奶制作流程，同學(xué)們了解了工廠生產(chǎn)酸奶的過程。走進(jìn)酸奶廠實(shí)驗(yàn)室，知道了市面上出售的各種類型的酸奶是在這里通過無數(shù)次的調(diào)試才研發(fā)出來的。工作人員還介紹了菌種的相關(guān)知識。通過參觀，一些同學(xué)對自制酸奶和酸奶廠專業(yè)做酸奶這兩種不同的方法進(jìn)行了深入研究，完成了研究報(bào)告，學(xué)會(huì)了從發(fā)酵的溫度、原料奶是否殺菌、發(fā)酵的原料三個(gè)方面對比了兩者的不同（見表2）。

3.分析觀點(diǎn)與建立模型

活動(dòng)三：嘗試用一種方法自制酸奶

明確活動(dòng)任務(wù)，了解制作酸奶所需材料的成本，明確評價(jià)要求，建立評價(jià)量表（見表3）。評價(jià)量表的設(shè)計(jì)目的在于引導(dǎo)學(xué)生在制作過程中關(guān)注食材的選擇、制作的過程等因素，用評價(jià)表優(yōu)化酸奶制作過程。

4. 測試優(yōu)化與解決問題

因?yàn)橹谱魉崮绦枰臅r(shí)間較長，所以制作酸奶的任務(wù)由學(xué)生回家完成，借助學(xué)習(xí)單來支持學(xué)生的課外學(xué)習(xí)?？茖W(xué)課上，學(xué)生將酸奶帶到班級進(jìn)行展示、品嘗與交流。通過交流，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)看似簡單的制作，還存在一些問題，這進(jìn)一步引發(fā)同學(xué)們的思考。如：為什么會(huì)有那么多氣泡？為什么會(huì)結(jié)塊？有乳清是怎么一回事？這些問題讓同學(xué)們繼續(xù)思考與實(shí)踐，直至找到答案。有的同學(xué)認(rèn)為自己做的酸奶太稀了，為此進(jìn)行了酸奶黏稠度調(diào)試實(shí)驗(yàn)（見表4）。

有的同學(xué)覺得口感不好，根據(jù)個(gè)人喜好調(diào)制帶有甜味和果味的酸奶。還有的同學(xué)想創(chuàng)新酸奶的口感，為此他們都一一進(jìn)行調(diào)試與優(yōu)化，直到滿意為止（見表5）。

基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生會(huì)優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)方案，這個(gè)過程要求對照評價(jià)量表，對結(jié)果進(jìn)行分析，在比較自己的預(yù)測和不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，學(xué)生進(jìn)行批判性思考。這是設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵的一部分。當(dāng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)源于自己的經(jīng)歷時(shí)，他們的理解程度會(huì)得到提高。[3]

5. 項(xiàng)目評價(jià)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)以體驗(yàn)、實(shí)踐、活動(dòng)等方式來學(xué)習(xí)，學(xué)生的成績難以用紙筆測驗(yàn)，在案例實(shí)施過程中，筆者積極探索表現(xiàn)性評價(jià)方式，設(shè)計(jì)多樣的評價(jià)方案，在展示學(xué)生項(xiàng)目學(xué)習(xí)成果的同時(shí)，又激勵(lì)學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)：如學(xué)習(xí)檔案袋、科學(xué)小論文、電子小報(bào)展覽、知識競賽、微視頻分享等。

六、反思

STEM課程的活動(dòng)形式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，本案例通過前置學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生在對酸奶種類的調(diào)查以及健康知識的了解的基礎(chǔ)上，建立“什么樣的酸奶是高品質(zhì)的酸奶”的概念，實(shí)現(xiàn)知識與方法的運(yùn)用。

從真實(shí)情境中學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑是開放的，其探索結(jié)果也是開放的，不存在唯一正確的答案。比如在課程實(shí)施過程中，學(xué)生通過查閱資料、參觀、請教專家等方式獲得了很多制作酸奶的技巧。這些多樣化的學(xué)習(xí)方式帶給了孩子們不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

總之，STEM課程以工程設(shè)計(jì)為基石，引導(dǎo)學(xué)生綜合各領(lǐng)域的知識來解決真實(shí)世界中的有意義的問題，通過學(xué)生完整的作品展示來考量學(xué)生對STEM所涉及的學(xué)科概念的掌握情況，發(fā)展學(xué)生的高級思維技能、問題解決能力、協(xié)作技能、創(chuàng)造力，培養(yǎng)對科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)更濃厚的興趣?？茖W(xué)課若以“引入問題與確定需求”“調(diào)查研究與學(xué)習(xí)支持”“分析觀點(diǎn)與建立模型”“測試優(yōu)化與解決問題”的教學(xué)策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，必將促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展與學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升。

（感謝北京師范大學(xué)董艷教授對本文的指導(dǎo)?。?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]葉兆寧，楊元魁.集成式STEM教育：破解綜合能力培養(yǎng)難題[J].人民教育，2015（17）：62-66.

[2]馮凌.促進(jìn)融合的學(xué)習(xí)：小學(xué)STEM教育案例[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2016.

[3]卡普拉羅 R M，卡普拉羅 M M，摩根.基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)：一種整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)方式[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2016.