小學(xué)STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中概念教學(xué)的探索

黃文華

獲得正確概念對小學(xué)生而言是一個(gè)復(fù)雜的思維過程，概念的教學(xué)與把握有助于促進(jìn)小學(xué)生獲得對社會(huì)科學(xué)技術(shù)本質(zhì)和世界事物更清晰、更簡潔的理解。它對培養(yǎng)學(xué)生的能力與提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。學(xué)生在STEM項(xiàng)目中如果對當(dāng)中的概念不清，就難以掌握STEM項(xiàng)目的實(shí)質(zhì)，就無法通過運(yùn)用相關(guān)概念的規(guī)律來指導(dǎo)行動(dòng)實(shí)踐。然而，在實(shí)際教學(xué)中，沒有什么比花幾個(gè)小時(shí)教學(xué)生一個(gè)概念更糟糕的了，往往他們在幾個(gè)星期或幾天內(nèi)就忘記了這個(gè)概念。所以我在STEM項(xiàng)目“校園雨水收集與利用”，對概念的教學(xué)作了有益的嘗試。

一、在任務(wù)開始時(shí)提供概念列表，并了解學(xué)生的認(rèn)知度

STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)從項(xiàng)目的確定就蘊(yùn)含要么具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性和挑戰(zhàn)性的綜合化大概念，要么是直接指向項(xiàng)目本質(zhì)問題的普適性概念。因此，指導(dǎo)學(xué)生梳理出與本項(xiàng)目主題相關(guān)的概念，將有利于學(xué)生對知識(shí)概念的學(xué)習(xí)或重構(gòu)、也有利于該項(xiàng)目研究的開展。例如，STEM項(xiàng)目“校園雨水收集與利用”，該項(xiàng)目要求學(xué)生理解雨水收集和雨水利用的相關(guān)概念。我使用頭腦風(fēng)暴法，讓學(xué)生和老師根據(jù)主題提出相關(guān)的概念，比如收集系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)、價(jià)值、儲(chǔ)水、壓力、太陽能、溫度、降雨量、回收、水位開關(guān)、安全、環(huán)保、自動(dòng)化等，并把它填入一個(gè)列表。雖然學(xué)生可能沒有時(shí)間學(xué)習(xí)列表中的所有概念，但是我們?nèi)匀话阉胚M(jìn)列表里，目的是讓學(xué)生在項(xiàng)目研究中能找到項(xiàng)目相關(guān)的概念，包括那些原本并不打算進(jìn)行講解學(xué)習(xí)或深入探究的概念。這樣學(xué)生就可以對其談?wù)摚⒖赡茉陧?xiàng)目研究當(dāng)中為了項(xiàng)目的達(dá)成而主動(dòng)的學(xué)習(xí)這些概念。因此，把全部概念都放進(jìn)列表里，匯總與學(xué)生項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題相關(guān)的術(shù)語和概念顯得至關(guān)重要。

在生成了STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)“校園雨水收集與利用”概念列表后，我利用課堂互動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了學(xué)生對概念認(rèn)識(shí)程度的測試，測試分為“理解”“不理解”“聽過”“沒聽過”四個(gè)維度了解學(xué)生對各個(gè)概念的認(rèn)知情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，參與項(xiàng)目的學(xué)生有47%理解相關(guān)概念。通過數(shù)據(jù)分析，使學(xué)生對本項(xiàng)目主題的相關(guān)概念有一定的了解，這對本項(xiàng)目的開展非常有利，也給項(xiàng)目概念教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)指明了方向，這樣就可以更有針對性地進(jìn)行概念教學(xué)，學(xué)生懂的不講，學(xué)生不懂的也不一定要講，視學(xué)生自我理解難度而定，力爭把概念的學(xué)習(xí)與內(nèi)化交給學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中去習(xí)得。

二、在項(xiàng)目活動(dòng)任務(wù)中內(nèi)化已知概念，學(xué)習(xí)未知概念

概念理解是學(xué)生將知識(shí)轉(zhuǎn)化應(yīng)用到其他情況的必要條件。輔導(dǎo)老師首要目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)生提升自己對研究主題概念性知識(shí)的理解和提高自身將這些知識(shí)運(yùn)用到其他情況的能力。

1.在項(xiàng)目活動(dòng)全過程強(qiáng)調(diào)列表中的概念。

從STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的角度來看，所有問題的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性都會(huì)在項(xiàng)目研究的過程中呈現(xiàn)出來，學(xué)生面對真實(shí)而復(fù)雜的問題情境，需要全面考慮問題的各個(gè)方面，自行為項(xiàng)目開展規(guī)劃方案，并將其分解成若干層次待解決的子問題。這樣一個(gè)過程，概念不再是一個(gè)簡單的概念，而是基于學(xué)習(xí)情境意義的建構(gòu)，學(xué)生在概念之間建立及時(shí)的聯(lián)系，并根據(jù)項(xiàng)目要求對零散的概念性知識(shí)片段進(jìn)行有意義的結(jié)構(gòu)化重組的過程，這正是傳統(tǒng)教學(xué)所缺乏的。概念會(huì)培養(yǎng)提高學(xué)生的批判性思維，從STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)主題的全局和更為廣泛的含義可以進(jìn)行分析思考，從而不斷提升對研究項(xiàng)目主題寬度和深度的理解。概念與許多事實(shí)相關(guān)，可以用作學(xué)習(xí)任務(wù)的焦點(diǎn)或組織要素，類似地，“如果學(xué)習(xí)內(nèi)容本質(zhì)上是邏輯的——而不是不相關(guān)的——那么學(xué)生可以建立自己對主題、概念或?qū)W科的深刻認(rèn)識(shí)和理解”。所以在項(xiàng)目研究中，每一環(huán)節(jié)我都給學(xué)生強(qiáng)調(diào)已在列表中的的相關(guān)概念，把相關(guān)概念與項(xiàng)目情境有機(jī)的結(jié)合在一起，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)不理解的概念及應(yīng)用已解理的概念，這對學(xué)生對概念的理解與內(nèi)化有著重要的意義。如在設(shè)計(jì)和制作雨水回收系統(tǒng)時(shí)，我針對性對學(xué)生強(qiáng)調(diào)降雨量、回收、儲(chǔ)水量等這些熟悉的概念及壓力、水位開關(guān)這些不理解的概念，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)和制作系統(tǒng)的實(shí)踐中建立起這些概念的相關(guān)聯(lián)系，便于加強(qiáng)這些概念的理解，從而提高學(xué)生對項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題相關(guān)概念的概念性認(rèn)識(shí)。

2.把學(xué)生不理解的概念融入項(xiàng)目的實(shí)踐中，使抽象變具體。

對于學(xué)生只聽說過或沒有聽說過的概念，即與他們現(xiàn)有知識(shí)水平脫節(jié)的概念，學(xué)生往往不知所措，失去了參與活動(dòng)和處理問題的興趣，我們必須在活動(dòng)中把握學(xué)生的原認(rèn)識(shí)，創(chuàng)造一種有效的學(xué)習(xí)方式來解決學(xué)生的認(rèn)知問題。因此，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中我通過利用體驗(yàn)方式幫助學(xué)生進(jìn)行概念建構(gòu)，將概念與實(shí)際背景和現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系起來，使得相關(guān)概念從抽象變?yōu)榫唧w，利于對概念的全面理解。如“壓力”這一概念，是指物體間由于相互擠壓而垂直作用在物體表面上的力，小學(xué)生難于理解，我讓學(xué)生與項(xiàng)目結(jié)合起來，即用多少力可以把水壓上10米、20米、用多少力把水從地面的凈水池里壓到放在教學(xué)樓頂?shù)膬?chǔ)水罐里。

3.利用小組協(xié)作，強(qiáng)化概念的理解

隨著STEM項(xiàng)目任務(wù)的開展，教師的行為由概念教學(xué)向支架式教學(xué)轉(zhuǎn)變，學(xué)生的行為由知識(shí)學(xué)習(xí)向能力發(fā)展轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)形式也由個(gè)體延伸到集體（如同伴、團(tuán)體、小組）。小組為單位的協(xié)作式學(xué)習(xí)是一種非常有效的措施，讓學(xué)生以小組為單位，共同搜集和分析研究資料、提出和驗(yàn)證假設(shè)、評價(jià)自己的學(xué)習(xí)成果;同時(shí)，學(xué)習(xí)者通過會(huì)話商討如何才能完成項(xiàng)目規(guī)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)，結(jié)合項(xiàng)目活動(dòng)前形成的相關(guān)概念列表，共同去了解并掌握相關(guān)的概念以解決項(xiàng)目活動(dòng)中的實(shí)際問題，學(xué)生對概念理解有差異也能很好的在小組中得到平衡。

例如，在設(shè)計(jì)和制作一個(gè)儲(chǔ)水系統(tǒng)時(shí)，我積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，利用互聯(lián)網(wǎng)，查找相關(guān)書籍或?qū)で罂茖W(xué)老師的幫助，理解他們不懂的概念，然后設(shè)計(jì)儲(chǔ)水系統(tǒng)。這些概念是基于學(xué)生完成任務(wù)所需的概念，學(xué)生積極主動(dòng)，對概念的初步理解與任務(wù)同時(shí)進(jìn)行，這自然加深了學(xué)生對相關(guān)概念的理解。如在“設(shè)計(jì)制作智能澆灌系統(tǒng)”中，六年級學(xué)生沒有學(xué)習(xí)過“壓力”這一概念，但在安裝儲(chǔ)水罐與選擇抽水泵時(shí)學(xué)生可以在這個(gè)概念列表中找到這一概念，通過研究小組合作討論、查找相關(guān)資料，對應(yīng)測量出教學(xué)樓的高度，計(jì)算水的壓力、選擇樓頂安裝儲(chǔ)水罐和相應(yīng)抽水泵過程中，理解能力強(qiáng)的學(xué)生帶領(lǐng)著理解能力弱的同學(xué)，在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)與強(qiáng)化“壓力”等概念。

三、在成果中檢驗(yàn)學(xué)生對概念的理解

STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的成果是學(xué)生團(tuán)隊(duì)基于復(fù)雜的項(xiàng)目，綜合運(yùn)用各種知識(shí)形成的創(chuàng)造性想法，這是學(xué)生調(diào)動(dòng)所有的知識(shí)、能力、素質(zhì)等條件創(chuàng)造性地解決問題的成就，它包含了學(xué)生對相關(guān)概念和學(xué)習(xí)過程的深刻理解。這也是他們在面對人類現(xiàn)實(shí)世界中的新情況和新問題時(shí)能夠傳遞有用知識(shí)概念的結(jié)晶，而不僅僅是固守某一學(xué)科的虛假和僵化的知識(shí)和技能。因此，當(dāng)學(xué)生們展示他們的成就時(shí)，當(dāng)他們設(shè)計(jì)并制作“校園雨水收集和利用系統(tǒng)”模型時(shí)，每個(gè)人都自信、自豪、慷慨地介紹自己的作品，介紹中相關(guān)概念自然而然地出現(xiàn)在介紹詞中，因?yàn)檫@是對他們成果的更準(zhǔn)確地描述。如：介紹雨水收集系統(tǒng)的，通過對近三年中山市的月降雨量的分析，我們選取了中山市最大降雨量的5、6月的雨量數(shù)據(jù)作為儲(chǔ)水量來設(shè)計(jì)儲(chǔ)水灌;介紹澆灌系統(tǒng)時(shí)用水位器控制壓力泵自動(dòng)把水抽到樓頂儲(chǔ)水灌，再通過利用太陽能控制的自動(dòng)噴淋系統(tǒng)進(jìn)行智能澆花等等，這介紹中把項(xiàng)目中相關(guān)的概念都融入其中，體現(xiàn)出學(xué)生對概念的理解。

該STEM項(xiàng)目展覽結(jié)束后，我對學(xué)生們對項(xiàng)目概念的理解進(jìn)行了后測，測試內(nèi)容與維度與前測相同，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，95%參與活動(dòng)的學(xué)生對有關(guān)概念建立了理解，可見這樣的模式對學(xué)生掌握概念是非常有效的。

責(zé)任編輯 龍建剛EE401D2B-9938-49A4-977A-166D022A6DE3