核心素養(yǎng)視域下的STEM項目學(xué)習(xí)與教學(xué)實踐研究

李陽 郭偉 張芮

一、核心素養(yǎng)視域下的

STEM項目學(xué)習(xí)與教學(xué)研究背景

核心素養(yǎng)以培養(yǎng)全面發(fā)展的人為核心，包含人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。而STEM教育跨學(xué)科整合的學(xué)習(xí)方式與核心素養(yǎng)高度契合，為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)提供了可行的方法與路徑。STEM項目式學(xué)習(xí)是使核心素養(yǎng)落地生根的有效教學(xué)方式，通過創(chuàng)設(shè)復(fù)雜且真實的情境和項目，促進(jìn)學(xué)生在原有認(rèn)知和前概念的基礎(chǔ)上，運用高階思維解決現(xiàn)實問題，使知識結(jié)構(gòu)、運用與創(chuàng)新一體化協(xié)同發(fā)展。

核心素養(yǎng)視域下的STEM學(xué)習(xí)注重課堂教學(xué)認(rèn)知目標(biāo)的構(gòu)建、實施與評價。其中，認(rèn)知目標(biāo)又可分為STEM學(xué)科知識、STEM學(xué)科知識運用與元認(rèn)知能力三個層次。對于STEM學(xué)科知識，可采用傳授與課堂體驗的方式幫助學(xué)生理解與記憶;對于STEM學(xué)科知識的運用，可采用體驗式和探究式學(xué)習(xí)的方式培養(yǎng)學(xué)生的STEM高階思維與科學(xué)精神，提升學(xué)生創(chuàng)新與實踐能力;對于元認(rèn)知能力的提高，可通過課堂中的反思評價、迭代設(shè)計、歸納總結(jié)等方法推動，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)和批判性思考，形成責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)囊庾R。指向核心素養(yǎng)的STEM教學(xué)的認(rèn)知目標(biāo)評價應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展為目的，構(gòu)建多元開放的評價標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮教師和學(xué)生作為多元主體參與教學(xué)的作用。

核心素養(yǎng)視域下的STEM項目學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計要注重認(rèn)知目標(biāo)的的設(shè)定與達(dá)成。而情景創(chuàng)建、問題確定、自主設(shè)計、構(gòu)建模型、測試與優(yōu)化、展示與交流、評價與反思、拓展遷移是教學(xué)設(shè)計中的關(guān)鍵步驟。在此，將結(jié)合自主研發(fā)的STEM課程“吸管排簫”加以說明。

二、“吸管排簫”STEM課例

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

【建議年級】四年級

【授課時間】120分鐘

【材料準(zhǔn)備】粗奶茶吸管、硅膠帽、一次性竹筷、吸管排簫支架、調(diào)音器、記錄單

1.教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)目標(biāo)：發(fā)現(xiàn)吸管排簫的音高與空氣柱長度的關(guān)系。

技術(shù)目標(biāo)：能通過調(diào)整橡膠塞的位置改變吸管排簫的音調(diào);能利用調(diào)音器對吸管排簫進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

工程目標(biāo)：能根據(jù)限制因素制作吸管排簫;能通過迭代，不斷優(yōu)化吸管排簫制作方法;制作方法具備可復(fù)制性。

人文目標(biāo)：能通過繪制設(shè)計草圖體現(xiàn)設(shè)計方案;能清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)與溝通交流。

數(shù)學(xué)目標(biāo)：能測量并記錄不同吸管對應(yīng)音階的空氣柱的長度;能計算吸管排簫總成本。

2.教學(xué)重點

吸管排簫的音高與空氣柱的長短有關(guān)：相同直徑的吸管，空氣柱越長聲音越低;空氣柱越短，聲音越高。

3.教學(xué)難點

通過調(diào)整橡膠塞的位置改變吸管排簫的音調(diào)。

三、教學(xué)過程

“吸管排簫”的教學(xué)過程分為八個步驟（見表1），學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動下，親歷動手實踐的過程，思維逐層遞進(jìn)，通過迭代設(shè)計、制作、測試、優(yōu)化等流程，完成吸管排簫的制作與調(diào)試任務(wù)。學(xué)生將用工作記錄單對完成任務(wù)的過程進(jìn)行記錄（見圖1）。記錄內(nèi)容包括所使用的材料、制作過程、設(shè)計草圖及設(shè)計尺寸，本例的記錄單還提供了一段大家熟悉的歌曲《小星星》的簡譜，以便學(xué)生對照演奏，對吸管排簫進(jìn)行調(diào)試與改進(jìn)。當(dāng)學(xué)生完整地填寫了記錄單，一份吸管排簫制作指南也就初步形成了。

在作品展示階段，將根據(jù)圖2所示的評價量規(guī)，通過自評、互評、師評等多種方式，對每一位學(xué)生制作的吸管排簫在音調(diào)、外觀方面進(jìn)行評價，也要對記錄單的完成情況以及每個小組的合作情況進(jìn)行評價。

四、小結(jié)

核心素養(yǎng)是知識、能力與價值觀的深度整合，核心素養(yǎng)視域下的STEM項目學(xué)習(xí)與教學(xué)重視知識、能力和素養(yǎng)目標(biāo)之間的關(guān)系。因此，教師要抓住各學(xué)科知識的本質(zhì)，創(chuàng)建真實的教學(xué)情景，啟發(fā)學(xué)生學(xué)會深度思考，掌握運用所學(xué)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生STEM思維和動手實踐能力。教師應(yīng)著眼于學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)有利于學(xué)生終身學(xué)習(xí)與發(fā)展的關(guān)鍵品質(zhì)與能力，與我國基礎(chǔ)教育改革的價值取向和課程改革的方向保持一致。

（責(zé)任編輯 ? 郭向和）