真實(shí)·創(chuàng)新·感悟

張明臣

2017年頒布的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，明確指出：STEM是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問(wèn)題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科有機(jī)地融為一體，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。然而，在許多項(xiàng)目學(xué)習(xí)或STEM背景的課堂教學(xué)中，出現(xiàn)了許多問(wèn)題，表現(xiàn)為：過(guò)分重視作品和成果，忽視創(chuàng)造力的培養(yǎng);學(xué)生設(shè)計(jì)制作的產(chǎn)品無(wú)法真實(shí)地解決問(wèn)題;學(xué)生的實(shí)踐體驗(yàn)、感受較多但感悟較少等。這些問(wèn)題導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)比較淺顯和表面化，缺少對(duì)科學(xué)概念、探究過(guò)程、科學(xué)本質(zhì)的深度理解。

2019年7月8日至18日，浙江與美國(guó)印第安納州再次舉辦了暑期“STEM教學(xué)平移項(xiàng)目”。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)包含的學(xué)科有科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)，選擇了5個(gè)班的學(xué)生，采用走班制教學(xué)，每天每門(mén)學(xué)科1節(jié)課，共10天。項(xiàng)目主題是“利用空間設(shè)計(jì)一個(gè)高性價(jià)比且符合大眾需求的多功能產(chǎn)品”。筆者作為中方助教，參與了此次活動(dòng)。通過(guò)對(duì)課程設(shè)計(jì)的部分翻譯整理，以及與美方教師的教學(xué)交流和教學(xué)觀察、實(shí)踐，筆者對(duì)如何開(kāi)展基于STEM理念的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“真實(shí)、創(chuàng)新、感悟”的科學(xué)實(shí)踐有了更深的體會(huì)。

從解決“真問(wèn)題”到問(wèn)題“真解決”

基于STEM理念的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)從解決真實(shí)的問(wèn)題入手，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活相聯(lián)系，利用多學(xué)科知識(shí)，通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。筆者在實(shí)踐過(guò)程中觀察了多個(gè)實(shí)驗(yàn)案例，發(fā)現(xiàn)真實(shí)的問(wèn)題有了，但學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中并沒(méi)有真正地解決問(wèn)題。學(xué)生提出的方案或制作的產(chǎn)品，有的天馬行空、不切實(shí)際，有的徒具其形。在這次平移課程中，美方教師不僅從解決真問(wèn)題出發(fā)，還特別關(guān)注學(xué)生的方案和產(chǎn)品的效能，使其具備相應(yīng)的功能與價(jià)值，可以真正地解決問(wèn)題。

1.明確標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)分析

此次項(xiàng)目學(xué)習(xí)的主題是“利用空間設(shè)計(jì)一個(gè)高性價(jià)比且符合大眾需求的多功能產(chǎn)品”。學(xué)生往往重點(diǎn)關(guān)注“多功能產(chǎn)品”，即具備哪些功能，如何實(shí)現(xiàn)這些功能，而對(duì)于“高性價(jià)比”和“符合大眾需求”兩個(gè)條件缺乏關(guān)注與思考。教師重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)條件，并解釋什么是“高性價(jià)比”和“符合大眾需求”，讓學(xué)生明確這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的重要性。這樣的教學(xué)，促使學(xué)生在調(diào)查研究、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材制作、產(chǎn)品介紹等各個(gè)環(huán)節(jié)，都能考慮到這兩個(gè)限制條件，以保證制作的產(chǎn)品可以真的解決實(shí)際問(wèn)題。

2.迭代設(shè)計(jì)，指向真實(shí)

在設(shè)計(jì)方案交流環(huán)節(jié)，每個(gè)小組輪流向全班同學(xué)展示方案，并接受師生的提問(wèn)和質(zhì)疑。在交流前，教師強(qiáng)調(diào)要從真實(shí)的問(wèn)題入手，介紹本組的設(shè)計(jì)方案，其他同學(xué)要針對(duì)設(shè)計(jì)方案是否可以很好地解決問(wèn)題，提出質(zhì)疑或給出建議。在學(xué)生提問(wèn)與解釋中，教師主要關(guān)注作品設(shè)計(jì)的每一個(gè)方面是否都有考慮，是否進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。有的小組考慮不全，或者設(shè)計(jì)不足，教師就通過(guò)不斷追問(wèn)引發(fā)學(xué)生思考，鼓勵(lì)他們進(jìn)行改進(jìn)，使設(shè)計(jì)方案更加完善，以更有效地解決問(wèn)題。對(duì)于較好的設(shè)計(jì)，教師也會(huì)追問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何進(jìn)一步優(yōu)化。

3.效能評(píng)估，市場(chǎng)調(diào)研

在制作、測(cè)試過(guò)程中，教師深入每個(gè)小組巡視，觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，幫助有困難的小組。學(xué)生有些作品設(shè)計(jì)缺少實(shí)用性，例如，造價(jià)太貴、浪費(fèi)空間或者操作復(fù)雜等，教師不會(huì)直接指出問(wèn)題，或者告訴問(wèn)題的答案，而是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，了解消費(fèi)者的看法和意見(jiàn)，如：

師：進(jìn)行得怎么樣了？

生：快完成了。

師：你們?cè)O(shè)計(jì)的沙發(fā)與常見(jiàn)的沙發(fā)相比，有什么優(yōu)勢(shì)，別人會(huì)買你們的產(chǎn)品嗎？

生：會(huì)啊，我們這個(gè)是多功能的，節(jié)約空間，而且價(jià)格只貴了一點(diǎn)點(diǎn)。

師：你可以去做一個(gè)市場(chǎng)調(diào)研，問(wèn)問(wèn)那邊的老師或同學(xué)。如果他們是消費(fèi)者，會(huì)購(gòu)買這款沙發(fā)嗎？了解消費(fèi)者的意見(jiàn)，可以幫助你們更好地完善產(chǎn)品。

市場(chǎng)調(diào)研是營(yíng)銷管理的重要手段。學(xué)生進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，傾聽(tīng)消費(fèi)者的聲音，了解產(chǎn)品的效能是否符合實(shí)際需要，既學(xué)習(xí)了一種方法，又保證了產(chǎn)品的實(shí)用性。

從“頭腦風(fēng)暴”到“全程創(chuàng)新”

創(chuàng)造力的培養(yǎng)是科學(xué)教育的核心目標(biāo)之一。基于STEM理念的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，其流程大體為：提出問(wèn)題—設(shè)計(jì)方案—制作測(cè)試—展示評(píng)價(jià)—拓展應(yīng)用?！霸O(shè)計(jì)方案”環(huán)節(jié)，教師會(huì)讓學(xué)生進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，根據(jù)情境和材料等進(jìn)行創(chuàng)新思考，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。在平移課堂中可以清晰地看到，美方教師特別重視學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)，不只是在項(xiàng)目前期進(jìn)行“頭腦風(fēng)暴”，而從開(kāi)始到結(jié)束的多個(gè)環(huán)節(jié)都關(guān)注這一點(diǎn)。

1.重調(diào)研，完善創(chuàng)新方案

在確定“多功能家具的設(shè)計(jì)”這一主題之后，教師組織學(xué)生利用平板電腦、網(wǎng)絡(luò)調(diào)查目前社會(huì)中已有的多功能家具，看看它們解決了什么樣的問(wèn)題，并著重強(qiáng)調(diào)“深入全面的調(diào)查，有利于創(chuàng)造性解決方案的構(gòu)想”。教師給了學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行調(diào)查研究，學(xué)生基于調(diào)查研究設(shè)計(jì)出小組的初步設(shè)計(jì)方案。在調(diào)查研究的過(guò)程中，學(xué)生邊搜集資料邊小組討論，教師則在各個(gè)小組中巡視，傾聽(tīng)學(xué)生的想法，通過(guò)追問(wèn)引發(fā)學(xué)生思考，同時(shí)提示學(xué)生基于調(diào)查設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，不能和已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品相吻合，不能完全模仿已有的成品。

2.明標(biāo)準(zhǔn)，激發(fā)創(chuàng)新思維

學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)之后，教師強(qiáng)調(diào)制作的作品需要有創(chuàng)新，不能照搬或者照抄現(xiàn)實(shí)生活中已有的物品。如果仿真度較高，在評(píng)價(jià)中，分?jǐn)?shù)會(huì)降低。教師通過(guò)參與小組的討論，了解學(xué)生的設(shè)計(jì)與想法，對(duì)已有的設(shè)計(jì)進(jìn)行甄別，并引導(dǎo)他們進(jìn)行創(chuàng)新思考。在初步方案完成后，教師會(huì)進(jìn)行批閱，對(duì)于缺少創(chuàng)意或者照搬的作品要求重新設(shè)計(jì)，對(duì)于缺少創(chuàng)意或者無(wú)法實(shí)現(xiàn)的地方給予批示，希望學(xué)生能改進(jìn)。教師會(huì)一直督促學(xué)生完成設(shè)計(jì)，直到設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新，符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)才可以繼續(xù)學(xué)習(xí)。

3.善追問(wèn)，引導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐

在進(jìn)行制作、測(cè)試、迭代以及作品展示等各個(gè)環(huán)節(jié)中，教師會(huì)持續(xù)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展情況和創(chuàng)新想法，鼓勵(lì)引導(dǎo)他們將想法實(shí)現(xiàn)。如果學(xué)生出現(xiàn)困難，教師就利用追問(wèn)的方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行再思考，尋求解決問(wèn)題的辦法。

例如，學(xué)生制作了一個(gè)多功能沙發(fā)，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由翻轉(zhuǎn)功能，于是想到了用折頁(yè)來(lái)代替，教師是這樣引導(dǎo)的：

師：這個(gè)折頁(yè)要解決什么問(wèn)題？

生：用這個(gè)可以讓沙發(fā)靠背轉(zhuǎn)動(dòng)。

師：這個(gè)是現(xiàn)成的材料，不允許使用的。為什么不自己考慮制作一個(gè)？

生：我們做不出來(lái)，所以就直接從家里拿了一個(gè)折頁(yè)。

師：科學(xué)課上學(xué)習(xí)了幾種機(jī)械原理，你覺(jué)得哪種可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？

生：輪軸可以，但是那個(gè)軸我們做不好，紙卷總是變形。

師：用其他材料代替可以嗎？（學(xué)生不語(yǔ)）只要思考，就有辦法。

生：可以用硬吸管加工一下，似乎可以。

師：好主意，去試試。

教師通過(guò)連續(xù)追問(wèn)，了解學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，引導(dǎo)他們思考，尋求解決問(wèn)題的辦法，并進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。這里，追問(wèn)不僅是一種教學(xué)策略，更是一種智慧、一門(mén)藝術(shù)。

從“感受”到“感悟”

基于STEM理念的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)與探索，注重引導(dǎo)學(xué)生獲得感悟。但在教學(xué)中，許多教師過(guò)于考慮教學(xué)內(nèi)容的完整性和教學(xué)進(jìn)度，對(duì)學(xué)生的科學(xué)實(shí)踐指導(dǎo)過(guò)多，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中以體驗(yàn)和感受為主，缺少探索和感悟的機(jī)會(huì)和空間，美方教師的表現(xiàn)則有很大不同。

1.課堂真實(shí)， 引發(fā)真研究

在本次活動(dòng)中，教師以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，沒(méi)有任何教學(xué)表演的痕跡。教學(xué)時(shí)，有時(shí)“一言堂”——大半節(jié)課在講故事或者要求;有時(shí)“一句話”——發(fā)布一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，然后都是小組的學(xué)習(xí)活動(dòng)。教學(xué)的進(jìn)度和教學(xué)環(huán)節(jié)也時(shí)常因不同班級(jí)學(xué)習(xí)情況的不同而進(jìn)行調(diào)整。每天課后，任課教師會(huì)聚在一起開(kāi)展臨時(shí)討論會(huì)，交流教學(xué)情況，調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度、內(nèi)容或者形式等，使教學(xué)更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

課堂上，教師和學(xué)生的對(duì)話平等和藹，無(wú)論是課內(nèi)還是課外，都與成人的交流基本一致。個(gè)別學(xué)生出現(xiàn)紀(jì)律問(wèn)題，教師不會(huì)在全班進(jìn)行批評(píng)教育，而是單獨(dú)約談，或者通過(guò)助教與家長(zhǎng)聯(lián)系，試圖從根源上分析并尋找解決問(wèn)題的辦法。

聽(tīng)課老師問(wèn)任課教師，是否在自己的課堂上也是這樣上？是否因?yàn)橛新?tīng)課老師而進(jìn)行特別的教學(xué)準(zhǔn)備？任課教師回答：基本都一樣，因?yàn)橹挥姓鎸?shí)的課堂，才能觸發(fā)聽(tīng)課老師的思考，才有研究的價(jià)值和意義。

2.接納融合，形成凝聚力

學(xué)生的學(xué)習(xí)有大量的討論與交流，教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽表達(dá)自己的想法，與同學(xué)進(jìn)行充分交流，形成共識(shí)。教學(xué)中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生為了表明自己的觀點(diǎn)正確而去找對(duì)方觀點(diǎn)的漏洞和不足，由討論變成了爭(zhēng)論或爭(zhēng)執(zhí)的現(xiàn)象。任課教師不當(dāng)裁判，不判斷誰(shuí)的想法對(duì)與錯(cuò)或者好與壞，只是強(qiáng)調(diào)每一種想法都是好的，要接納不同的想法并進(jìn)行融合，形成團(tuán)隊(duì)的凝聚力。

例如，一個(gè)5人小組在討論作品設(shè)計(jì)時(shí)，出現(xiàn)了三種不同想法，誰(shuí)都無(wú)法說(shuō)服誰(shuí)，于是，三人誰(shuí)也不理誰(shuí)，另外兩人也很無(wú)奈地隨意擺弄著材料。教師見(jiàn)狀走過(guò)來(lái)：

師：你們出現(xiàn)了什么問(wèn)題？

生：大家意見(jiàn)不一樣，誰(shuí)都說(shuō)服不了誰(shuí)，就生氣不做了。

師：說(shuō)說(shuō)具體的想法是什么？

生：我的想法是……

生：老師，他的想法不對(duì)，如果這樣的話……

生：我覺(jué)得××（第一名同學(xué)）的想法更好一些。

師：（等學(xué)生分別說(shuō)完之后）你們的想法都有一定的道理，沒(méi)有對(duì)與錯(cuò)或好與壞之分，但都可以優(yōu)化?，F(xiàn)在你們需要想一想，能否把這些想法融合，變成一個(gè)更好的設(shè)計(jì)。而且，你們必須形成統(tǒng)一的想法之后，才能進(jìn)行接下來(lái)的活動(dòng)。在達(dá)成共識(shí)之前，不能觸碰材料。

說(shuō)完之后，教師離開(kāi)了，這個(gè)組的學(xué)生繼續(xù)沉寂了10分鐘后，開(kāi)始一起商量，直到形成共識(shí)，然后繼續(xù)學(xué)習(xí)活動(dòng)。

聽(tīng)課老師問(wèn)任課教師，這件事差不多“浪費(fèi)”了半節(jié)課時(shí)間，為什么不幫助他們分析一下他們的想法，從而更高效地進(jìn)行教學(xué)呢？任課教師認(rèn)為，每一個(gè)人的生活經(jīng)歷、家庭背景、認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)等不同，看待問(wèn)題的角度自然有所不同，產(chǎn)生的觀點(diǎn)存在差異很正常，想法沒(méi)有好壞之分，每種想法都可以優(yōu)化。團(tuán)隊(duì)溝通合作的前提是關(guān)注到每一位成員，忽略、拒絕任何人的想法，都會(huì)導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)合作出現(xiàn)問(wèn)題。因此，成員需要接納、融合多種想法，形成更優(yōu)化的團(tuán)隊(duì)方案。這種接納、融合想法的能力，需要在實(shí)踐中鍛煉。所以，這些時(shí)間的“浪費(fèi)”是必要的、有價(jià)值的。

3.接軌生活，實(shí)踐中感悟

科學(xué)課教學(xué)要與社會(huì)生活相聯(lián)系，讓學(xué)生在接近社會(huì)生活的情境下學(xué)習(xí)。例如，一個(gè)學(xué)習(xí)小組因分工問(wèn)題，產(chǎn)生了爭(zhēng)執(zhí)，雙方各不相讓，先是“罷工”，然后各做各的，隨意地玩實(shí)驗(yàn)材料，誰(shuí)也不理誰(shuí)。教師此時(shí)介入進(jìn)來(lái)：

師：出現(xiàn)了什么情況？

生：他們兩個(gè)都要拍照，就吵起來(lái)了。

師：沒(méi)有任務(wù)分工嗎？

生：有的，可是他們不聽(tīng)安排。

師：那今天的組長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)負(fù)起責(zé)任。

生：可是他們不聽(tīng)我的。

師：你們是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，要形成合力。在沒(méi)有解決分工之前，把材料放在盒中，誰(shuí)也不能動(dòng)，我相信你們能解決好。

教師說(shuō)完就離開(kāi)了，過(guò)了大約12分鐘，小組開(kāi)始重新商量，直到分工完畢，繼續(xù)學(xué)習(xí)活動(dòng)。

聽(tīng)課老師十分疑惑：“浪費(fèi)”了十幾分鐘時(shí)間，這個(gè)小組這節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)無(wú)法完成，為什么教師不給予幫助以提高課堂教學(xué)效率？任課教師解釋：在現(xiàn)實(shí)生活中也會(huì)遇到這樣的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)的溝通很重要，這種能力的培養(yǎng)需要在實(shí)踐中練習(xí)、感悟，這個(gè)時(shí)候就是一個(gè)教育契機(jī);學(xué)生因溝通問(wèn)題完不成任務(wù)，是未掌握這種能力的代價(jià)，他們要學(xué)會(huì)承受，這是現(xiàn)實(shí)生活的規(guī)則，也應(yīng)該是學(xué)習(xí)活動(dòng)的規(guī)則。

他山之石，可以攻玉。STEM和項(xiàng)目教學(xué)在各個(gè)國(guó)家有不同的解讀和實(shí)踐樣態(tài)，我們?cè)诮梃b學(xué)習(xí)時(shí)要把握其核心與本質(zhì)，結(jié)合具體實(shí)際情況，創(chuàng)造性地開(kāi)展STEM和項(xiàng)目教學(xué)，更好地促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。