基于STEAM教育理念的“五角星”項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐與反思

顧彩梅 (浙江省杭州外國語學(xué)校 310023)

近年來，許多教育工作者展開了對(duì)STEAM教育的研究，他們的工作主要集中在對(duì)STEAM教育理念的定義及內(nèi)涵的探索、對(duì)國外STEAM教育的歷程以及發(fā)展進(jìn)行分析，而對(duì)實(shí)踐方面的研究很少.筆者所在的學(xué)校是浙江省中小學(xué)STEAM教育項(xiàng)目種子學(xué)校，致力于將STEAM教育理念落地課堂教學(xué)實(shí)踐，以期提供STEAM教育理念下的實(shí)踐樣本，并且形成有效教學(xué)框架.筆者有幸也參與其中，開設(shè)了以“五角星”為主題的項(xiàng)目教學(xué)展示課，課程從一個(gè)驅(qū)動(dòng)性問題出發(fā)，把數(shù)學(xué)作為STEAM教育的核心和基礎(chǔ)，同時(shí)融合其他學(xué)科，采用項(xiàng)目式教學(xué)的方式展開教學(xué)，課后教研組展開深入交流，現(xiàn)將教學(xué)實(shí)踐過程和教學(xué)反思整理如下.

1 STEAM教育理念與項(xiàng)目式教學(xué)

1986年美國國家科學(xué)基金會(huì)在《大學(xué)的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育報(bào)告》中首次提出“科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和技術(shù)”教育的綱領(lǐng)性建議，即STEM教育.后經(jīng)發(fā)展，將代表人文藝術(shù)的Arts融入其中，形成了STEAM教育理念.該教育理念不是將幾門學(xué)科簡(jiǎn)單地疊加，而是彼此之間進(jìn)行融合，組成為一個(gè)有機(jī)整體.項(xiàng)目式教學(xué)是探索STEAM教育理念的一種新型教學(xué)和學(xué)習(xí)方法，它以真實(shí)問題為驅(qū)動(dòng)任務(wù)，以制作作品為目的，學(xué)習(xí)和研究學(xué)科核心概念和原理，在實(shí)踐中應(yīng)用知識(shí)、獲得知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生問題解決的能力.基于項(xiàng)目的STEAM兼顧STEAM和PBL兩部分，既有STEAM跨學(xué)科融合、基于現(xiàn)實(shí)問題、參與度高等優(yōu)勢(shì)，又能充分在學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)過程中體現(xiàn)“項(xiàng)目”二字，使學(xué)習(xí)和研究過程局限在一定范圍內(nèi)，更加有針對(duì)性.

2 教學(xué)設(shè)計(jì)案例

2.1 確定研究問題

驅(qū)動(dòng)性問題的獲得來自一份生日禮物的分享——“用塑料管折疊的小星星”，學(xué)生們好奇為什么這樣折疊得到的是立體五角星？于是他們首先自主探究完成了“紙帶平結(jié)是正五邊形”的證明(主問題)，然后經(jīng)自由討論發(fā)散出若干個(gè)子問題(表1中“教學(xué)內(nèi)容”)：尋找折疊正五邊形(五角星)的其他方法；探索足球上的幾何圖形；探索多邊形的穩(wěn)定性；認(rèn)識(shí)正多邊形、正多面體；了解正五邊形的尺規(guī)作圖和工業(yè)制圖畫法.

2.2 確定基于學(xué)情的教學(xué)目標(biāo)

筆者以課外討論班的形式組織八年級(jí)部分學(xué)生參加本課題的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備一定的幾何知識(shí)基礎(chǔ)、幾何直觀和數(shù)學(xué)抽象能力，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯推理，求知欲望強(qiáng)烈，學(xué)習(xí)興趣濃厚.教師根據(jù)學(xué)生自主討論得出的不同主題，結(jié)合《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》(以下簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》)明確學(xué)習(xí)目標(biāo)(表1).

表1 教學(xué)設(shè)計(jì)案例涉及的問題及對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)

項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)相關(guān)學(xué)科主問題證明“紙帶平結(jié)”得到的五邊形是正五邊形了解等腰三角形、正五邊形的概念,會(huì)用恰當(dāng)?shù)姆椒ㄅ卸▋蓚€(gè)三角形全等數(shù)學(xué)子問題1折疊五角星等不同的平面和立體圖形作品了解折疊的數(shù)學(xué)原理技術(shù)、數(shù)學(xué)子問題2認(rèn)識(shí)足球上的幾何圖形了解正五邊形、正六邊形概念,會(huì)用方程解決問題體育、歷史、數(shù)學(xué)子問題3認(rèn)識(shí)穩(wěn)定性,探索四邊形及多邊形的唯一存在性了解多邊形全等、三角函數(shù)的概念,會(huì)解直角三角形科學(xué)、數(shù)學(xué)子問題4認(rèn)識(shí)正多邊形、正多面體了解正多邊形和正多面體的概念數(shù)學(xué)子問題5畫出正五邊形(五角星)了解尺規(guī)作圖的步驟和原理,了解工程制圖的近似作法工程、數(shù)學(xué)、美術(shù)

2.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施

(1)任務(wù)分工

學(xué)生自主選擇自己感興趣的子問題加入討論小組(共5組)，小組討論解決問題的基本步驟，并合理分工.數(shù)學(xué)教師作為整個(gè)項(xiàng)目的組織者、引導(dǎo)者和合作者，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的進(jìn)度和組內(nèi)成員分工的協(xié)調(diào)，各學(xué)科教師在知識(shí)和方法層面給予指導(dǎo)，家長義工提供社會(huì)資源幫助.

(2)計(jì)劃安排

項(xiàng)目課程安排四周時(shí)間，每周一課時(shí)，學(xué)生在課堂上匯報(bào)小組本周進(jìn)展程度，并確定下周研究內(nèi)容和分工.教師將各小組進(jìn)展情況以“項(xiàng)目墻”的形式展示出來，針對(duì)不同主題的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)以及進(jìn)展情況，進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)，提供解決問題的思路，指明問題所涉及知識(shí)所處的章節(jié)，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)并解決問題.

2.4 成果展示與評(píng)價(jià)

區(qū)別于“項(xiàng)目墻”上的碎片化成果，在四周的項(xiàng)目課程結(jié)束后，學(xué)生要將自己參與研究的子問題的最終研究成果以恰當(dāng)?shù)姆绞较蚶蠋熀屯瑢W(xué)匯報(bào)，成果可以以不同的形態(tài)加以呈現(xiàn)(見圖1).第1組(對(duì)應(yīng)1號(hào)主題，下同)學(xué)生給出了立體五角星的不同折疊方法，經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐折疊出立方體、正四面體、八面體等多種幾何體，并形成題為“折紙中的特殊三角形”小論文.第2組學(xué)生以演講的形式帶領(lǐng)大家了解了足球的發(fā)展史，并從數(shù)學(xué)的角度推導(dǎo)了足球面上正五邊形和正六邊形的個(gè)數(shù).第3組學(xué)生以思維導(dǎo)圖的形式展開從正三角形到正多邊形的研究過程，給出了正多邊形的定義，例舉了很多正多面體的實(shí)物模型.第4組學(xué)生提交了兩份小論文，一份是“物理學(xué)中的物體的穩(wěn)定性”，另一份是“幾何圖形中多邊形的唯一存在性問題”.第5組學(xué)生利用尺規(guī)作圖和工程制圖兩種方法將正五邊形完美地呈現(xiàn)在卡紙上，每幅作品都附有不同的作圖原理.

圖1 學(xué)生項(xiàng)目成果

在項(xiàng)目進(jìn)行的中期和末期，對(duì)每個(gè)小組的項(xiàng)目進(jìn)展情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以保持學(xué)生推進(jìn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力.評(píng)價(jià)以定性評(píng)價(jià)為主，采用師評(píng)、他評(píng)、自評(píng)等多種評(píng)價(jià)方式相結(jié)合，力求發(fā)現(xiàn)學(xué)生在項(xiàng)目過程中所表現(xiàn)的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性，淡化其所不擅長的部分，因勢(shì)利導(dǎo)其擅長的部分，保護(hù)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的興趣和積極性.

3 教學(xué)反思

3.1 實(shí)踐啟示

(1)基于STEAM教育理念的項(xiàng)目式教學(xué)法立足“做中學(xué)”，改變了原先的教學(xué)方法和模式，從“以教為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)方式中走出來，真正做到“以學(xué)為中心”.學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的出發(fā)點(diǎn)依賴于他們的興趣和求知欲，學(xué)習(xí)內(nèi)容的生長點(diǎn)依據(jù)他們?cè)械闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，因此提出問題是“學(xué)為中心”的第一步.五角星項(xiàng)目，問題從學(xué)生中來，再到學(xué)生中去尋求解決問題的辦法.在制定計(jì)劃、小組分工、完成任務(wù)、反思評(píng)價(jià)的過程中，教師的教學(xué)始終以啟發(fā)式引導(dǎo)為主，項(xiàng)目式教學(xué)的全過程都指向以學(xué)生為主體的“學(xué)為中心”模式.

(2)基于STEAM教育理念的項(xiàng)目式教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)內(nèi)容的深度學(xué)習(xí).例如第4組學(xué)生關(guān)于穩(wěn)定性問題的研究過程，很好地實(shí)現(xiàn)了指向具有概念性質(zhì)的核心知識(shí)的深度理解與遷移.學(xué)生一開始對(duì)“穩(wěn)定性”概念的認(rèn)識(shí)是模糊的，與科學(xué)課程中的“物體的穩(wěn)定性”相混淆，經(jīng)過一周的摸索最終將問題鎖定在“平面幾何圖形的唯一存在性”問題上.三角形的穩(wěn)定性，指向三角形全等的核心知識(shí)；等腰梯形、平行四邊形等特殊四邊形的穩(wěn)定性，指向三角函數(shù)核心概念遷移下的解直角三角形知識(shí)(圖2).學(xué)習(xí)過程的項(xiàng)目化讓學(xué)生的身份從旁觀者切換成親歷者，從置身事外的感性認(rèn)識(shí)者轉(zhuǎn)變?yōu)樯砼R其境的理性思考者和探索者，這更有利于深度學(xué)習(xí)的發(fā)生.

圖2 學(xué)生關(guān)于穩(wěn)定性問題研究的思維導(dǎo)圖

(3)聯(lián)合國教科文組織總干事埃德加·富爾在《學(xué)會(huì)生存》一書中指出：未來的文盲不是不識(shí)字的人，而是沒有學(xué)會(huì)怎樣學(xué)習(xí)的人.基于STEAM教育理念的項(xiàng)目式教學(xué)教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的若干策略.例如，第3組在研究足球表面的幾何圖形時(shí)，不直接由實(shí)物陳述結(jié)論，而是先經(jīng)歷足球從半正多面體發(fā)展而來的歷史，再用數(shù)學(xué)的眼光、從數(shù)學(xué)的角度有序地思考和反復(fù)推理，最終確定幾何圖形的形狀和個(gè)數(shù).從“學(xué)會(huì)”到“會(huì)學(xué)”，讓學(xué)生“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)創(chuàng)造”是STEAM教育理念下的項(xiàng)目式教學(xué)的核心，這種教育模式提供了策略性知識(shí)路徑，而以往的任何一種教育方式都沒有策略性知識(shí)的教與學(xué).

(4)《標(biāo)準(zhǔn)》指出：義務(wù)教育階段數(shù)學(xué)課程的基本理念是“人人都能受到良好的數(shù)學(xué)教育，不同的人得到不同的發(fā)展”.基于STEAM教育理念的項(xiàng)目式教學(xué)法，把課本上的知識(shí)搬到了項(xiàng)目任務(wù)中，大大提高了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，讓每個(gè)學(xué)生發(fā)揮自身的特長并體會(huì)到自我價(jià)值.有選擇地參與不同主題任務(wù)的做法保護(hù)了每個(gè)孩子(尤其是學(xué)困生)的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生不再會(huì)因?yàn)椴幌矚g、沒興趣而缺失學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，這與文獻(xiàn)[2]的研究結(jié)果完全一致.

3.2 教后展望

(1)基于STEAM教育理念的初中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式教學(xué)模式尚處在研究的起步階段，部分教師及學(xué)生對(duì)課程的實(shí)施意義和價(jià)值存在認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，優(yōu)質(zhì)課程資源缺乏，建議學(xué)校鼓勵(lì)廣大教師順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”新時(shí)代特色，積極響應(yīng)新課程理念，充分利用校本課程設(shè)計(jì)的主陣地，大膽探索STEAM課程的實(shí)施與開發(fā).STEAM教育需要教育環(huán)境的改變，環(huán)境的改變是新的教學(xué)模式根植在當(dāng)下這個(gè)時(shí)代得以迅速開花結(jié)果的必要條件.

(2)基于STEAM教育理念的教學(xué)模式讓數(shù)學(xué)學(xué)科告別了唱獨(dú)角戲的舞臺(tái)，這對(duì)廣大數(shù)學(xué)教師提出了更高的要求，迫切要求數(shù)學(xué)教師在提升自身專業(yè)素質(zhì)的同時(shí)，多學(xué)習(xí)，多實(shí)踐，多反思，使得現(xiàn)有的知識(shí)范疇和教學(xué)教法從原先的數(shù)學(xué)學(xué)科拓展到多個(gè)理科學(xué)科，甚至進(jìn)一步到人文和社會(huì)學(xué)科，形成以數(shù)學(xué)為核心的多學(xué)科融合的教學(xué)方式.

(3)基于STEAM教育理念和項(xiàng)目式教學(xué)的特點(diǎn)，教師對(duì)課程評(píng)價(jià)的方式和方法做了大量的設(shè)想和嘗試，更加關(guān)注過程性評(píng)價(jià)和描述性評(píng)價(jià)，但對(duì)過程性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和量綱細(xì)化尚不夠成熟.任何評(píng)價(jià)的目的都是為了促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和改進(jìn)教師教學(xué)方式，保持結(jié)果性評(píng)價(jià)定量化的利好，凸顯過程評(píng)價(jià)描述性的優(yōu)勢(shì)，將兩者結(jié)合，同時(shí)運(yùn)用在課程教學(xué)的最終評(píng)價(jià)上，才能提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度、可信度、意義和價(jià)值.