科學課教學融入STEM項目學習的“三自”

黃輝杰

葉圣陶先生說，教學要使學生達到“疑難能自決，是非能自辯，斗爭能自奮，高精能自探”的境界。要達到這樣境界，首先要做的，就是讓學生成為學習的主體?，F(xiàn)代教育心理學研究指出，學生的學習過程不應(yīng)該是一個被動接受知識的過程，而應(yīng)該是一個根據(jù)自己的體驗，用自己的思維方式自由、開放地去探究、發(fā)現(xiàn)、再創(chuàng)造有關(guān)知識的過程。只有讓學生成為學習的主人，才能使學生從“學會”轉(zhuǎn)變成“會學”，最終成為終身學習的人。

2017年教育部發(fā)布的《小學課程標準》指出，STEM項目學習有利于學生創(chuàng)新力的培養(yǎng)，科學老師可以嘗試運用于自己的教學實驗。但是，目前3～6年級的科學教材缺少STEM項目學習的內(nèi)容。各校主要是采用從國外翻譯過來的教材進行STEM項目教學，在課堂上難免有“教教材”的情況存在。STEM教育是“真實問題導(dǎo)向”，而不是“教科書導(dǎo)向”。為了充分發(fā)揮STEM項目學習的優(yōu)勢，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，筆者在組織學生進行“小車的防撞裝置”和“廈門塔”項目學習中引導(dǎo)學生自主學習、自主設(shè)計、自主創(chuàng)造，自主評價，讓學生成為學習的主人，受到學生的歡迎，取得了良好的效果。

一、給予充分的時間——自主設(shè)計

設(shè)計是STEM項目學習的一個重要環(huán)節(jié)?！昂⒆釉谠O(shè)計的過程中，能不斷強化自己對產(chǎn)品的構(gòu)想”，主動進行跨學科學習和研究，使得思維變得可見。設(shè)計稿還可以讓學生交流討論，通過不斷修改和優(yōu)化，形成項目的解決方案。

（一）征文式

“小車的防撞裝置”項目發(fā)布項目通告后，學生有一個周末的時間在家進行設(shè)計，下周一再投稿。但是時間太短，學生來不及深入思考，像“收作業(yè)”那樣硬收上來的設(shè)計稿質(zhì)量肯定比較差。特別是缺少原理的解釋和技術(shù)的說明，交上來的往往只是一個簡單的設(shè)計圖。于是，改為“征文”的方式，又延長一周的時間，讓學生根據(jù)自己的興趣設(shè)計好之后，自己決定是否投稿。然后從投稿的作品中挑選優(yōu)秀的作品，邀請設(shè)計者參加下一個階段——項目的動手制作。每個學生的學習興趣和課后時間安排不一樣，不能強制學生參加STEM項目學習。通過征集設(shè)計稿的方式邀請有興趣的學生參加STEM項目學習，才是把學習的自主權(quán)交給了學生，讓學生成為學習的主人。如果我們的STEM項目再豐富一些，就可以給學生更多的選擇。

（二）“頭腦風暴”式

STEM項目學習通常是以小組為單位進行合作性學習，而合作性學習的目的是，通過合作來學習，而不是學習如何合作。不能以小組的學習效果作為個人學習的全部效果來對個體進行評價。這就要求老師在組織STEM項目學習時，要平衡學生個體學習和團隊學習之間的關(guān)系。例如，在“廈門塔”項目學習中，全班學生先進行“頭腦風暴”，提出設(shè)計“廈門塔”要注意的幾個問題。例如，如何提高廈門塔的穩(wěn)定性？如何體現(xiàn)實物與設(shè)計圖之間的比例關(guān)系？如何在設(shè)計圖中體現(xiàn)搭建流程？等等。然后，學生獨立完成自己的初步設(shè)計，個別學生一節(jié)課完成不了，可以課后繼續(xù)完成，第二天再交。老師評閱每個學生的設(shè)計稿，進行過程性評價，然后發(fā)回到學生手中，再讓學生以小組為單位，進行二次“頭腦風暴”，討論每個組員設(shè)計稿的優(yōu)缺點，最終形成小組的設(shè)計方案，上臺進行組間交流。學生在“頭腦風暴”活動中獨立、自主、自由地進行思考、交流和設(shè)計，成了學習的真正主人。

二、建設(shè)創(chuàng)客空間——自主創(chuàng)造

要開展STEM項目學習就需要專門的教學空間。教學空間的設(shè)計，是學生成為學習主體的關(guān)鍵。如果還在只有黑板的教室里上STEM課，有的老師會習慣性地讓學生看黑板聽課，漸漸地，在STEM課上，學生又失去了自主權(quán)。此外，STEM課可能需要用到一些制作工具和設(shè)備，例如3D打印機、激光雕刻機、電鋸、攪拌器、玻璃器皿等等，需要一個專門的教學空間來放置。例如，在“小車防撞裝置”項目學習時，需要一個大斜坡進行產(chǎn)品測試。教室的空間根本不夠，只有在專門的創(chuàng)客教室里才能放得下。另外，創(chuàng)客教室里測試區(qū)和研制區(qū)相鄰很近，方便學生修改和測試?！皬B門塔”項目學習是在科學教室進行的。這個項目的測試空間要求不高，只需要大桌子就可以。科學教室有六角桌，剛好很合適小組進行項目學習。

近年來，創(chuàng)客教育在校園內(nèi)陸陸續(xù)續(xù)開展起來，各校紛紛建起了“創(chuàng)客教室”。隨著教育部印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，各校也紛紛建起了“智慧教室”。對于空間有限的學校來說，太多功能的教室不僅管理困難，在空間上也是捉襟見肘。學校把這兩種功能教室合并為“創(chuàng)新活動教室”，集錄播功能、信息化學習、創(chuàng)客活動為一體，充分利用有限的空間。在管理上，我們采用網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng)，讓需要使用該教室的老師提前預(yù)約，甚至周末，也我們也開放創(chuàng)客教室給部分有創(chuàng)新項目的學生，讓家長和學生共同參與創(chuàng)客活動。這樣學生就可以利用周末時間到學校使用家里沒有的設(shè)備，制造自己的創(chuàng)新項目。對于越來越多熱衷自主創(chuàng)造的學生和家長，我們采用“會員制”的方式進行管理。完成一項創(chuàng)新作品并獲市級獎的，可以逐次進行升級，“解鎖”更多的制造設(shè)備，進行學習和使用。在活動過程中，如果出現(xiàn)違反使用規(guī)則的行為，由管理員老師進行批評教育和降級警告。經(jīng)過兩年的實踐，我們的“創(chuàng)新活動教室”依托信息技術(shù)和創(chuàng)新管理機制，整合各種功能教室資源，在培養(yǎng)學生自主創(chuàng)造能力方面取得良好的效果。學生自主創(chuàng)造的作品多次獲得市級以上大獎。

三、設(shè)計評價量表——自主評價

STEM項目學習的評價有別于傳統(tǒng)的評價方式。STEM項目評價，不能僅僅側(cè)重對于知識技能的評價，還要對活動進程全面把握，應(yīng)是全方位的、多維度的評價，既要突出形成性評價也要強調(diào)終結(jié)性評價。通過實踐，筆者對評價的意義有了全新的認識：評價使得項目的各個組成部分有機地結(jié)合成為一個整體，維持學生的學習動機和學習共同體的管理。在“小車的防撞裝置”項目學習過程中，為了指導(dǎo)學生進行合作學習的自主管理，筆者引導(dǎo)學生針對團隊活動過程中遇到的問題設(shè)計評價量表，然后進行互評和反饋。在發(fā)布“廈門塔”項目通告的時候，由于學生對項目目標要求的質(zhì)疑，促成了最終項目通告的完善。于是，筆者讓學生也參與最終項目評價表的設(shè)計。根據(jù)“舉手表決，少數(shù)服從多數(shù)”的原則，學生最終確定了項目產(chǎn)品的評價維度，并賦予各個維度不同的分值。最后的評分過程也采用自主評分的方式，先在組內(nèi)討論，后形成共識，以小組為單位，對本組和其他小組進行評分，以各項平均分作為該組STEM項目產(chǎn)品最終的總分。

綜上所述，通過師生共同參與設(shè)計STEM項目學習過程，自主設(shè)計、自主創(chuàng)造、自主評價，逐步培養(yǎng)學生學習的主動性，讓學生成為學習真正的主人。