基于STEM理念的科學(xué)課程項(xiàng)目式教學(xué)活動探析

莊夢園

［摘 要］STEM理念是當(dāng)前科學(xué)教學(xué)的重要理論指導(dǎo)，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和實(shí)踐能力有重要作用。在科學(xué)教學(xué)過程中，教師可適當(dāng)引入項(xiàng)目式教學(xué)活動，在項(xiàng)目活動內(nèi)容整合、項(xiàng)目活動程序設(shè)計(jì)、項(xiàng)目活動實(shí)驗(yàn)組織、項(xiàng)目活動訓(xùn)練拓展、項(xiàng)目活動生活對接等方面進(jìn)行探索，為學(xué)生順利進(jìn)入科學(xué)學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好條件，讓項(xiàng)目式教學(xué)活動助力科學(xué)課程教學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心的素養(yǎng)提升。

［關(guān)鍵詞］小學(xué)科學(xué)；STEM理念；項(xiàng)目式教學(xué)活動

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2023）03-0080-03

作為基于科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科而產(chǎn)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，STEM理念成為當(dāng)前科學(xué)教學(xué)的重要理論指導(dǎo)，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和實(shí)踐能力有重要作用。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中引入項(xiàng)目式教學(xué)活動，與STEM理念形成高度對接，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多學(xué)習(xí)實(shí)踐的機(jī)會，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。教師可以從項(xiàng)目活動內(nèi)容整合、項(xiàng)目活動程序設(shè)計(jì)、項(xiàng)目活動實(shí)驗(yàn)組織、項(xiàng)目活動訓(xùn)練拓展、項(xiàng)目活動生活應(yīng)用等方面展開探索，充分發(fā)揮STEM理念的助學(xué)效果。

一、整合內(nèi)容，建立STEM教學(xué)機(jī)制

科學(xué)課程教學(xué)中，教師要適時(shí)引入并整合項(xiàng)目式活動內(nèi)容，使項(xiàng)目式活動與科學(xué)教學(xué)相契合，使之不偏離學(xué)生學(xué)習(xí)的基本要求，讓學(xué)生在項(xiàng)目式活動中獲得成長。在整合項(xiàng)目式活動內(nèi)容時(shí)，教師要深潛教材之中，對科學(xué)教材、教學(xué)活動、教學(xué)方法等展開關(guān)聯(lián)性分析，在其中滲透STEM理念，為學(xué)生參與項(xiàng)目式教學(xué)活動創(chuàng)造良好條件。在整合項(xiàng)目式教學(xué)活動內(nèi)容時(shí)，教師還要考慮學(xué)生的實(shí)際學(xué)情。唯有與學(xué)生的學(xué)習(xí)需求形成高度對接，才能通過項(xiàng)目式教學(xué)活動建立科學(xué)教學(xué)成長點(diǎn)。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級上冊《整理我們的天氣日歷》一課時(shí)，教師可先進(jìn)行學(xué)情調(diào)查：“大家還記得上周二的天氣是怎樣的嗎？”學(xué)生大多記不清了，教師隨即引入本課內(nèi)容：“如果要記住上周，乃至前兩周的天氣情況，就要做天氣日歷，把相關(guān)的天氣指數(shù)都記錄下來。那么，制作天氣日歷需要關(guān)注哪些與天氣相關(guān)的指數(shù)呢？”學(xué)生在教師的引導(dǎo)下開始討論，并總結(jié)出需要記錄的天氣指數(shù)包括降水、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向等。接著，教師引出天氣符號，引導(dǎo)學(xué)生對天氣符號進(jìn)行觀察并解讀。在學(xué)生能夠掌握較為基礎(chǔ)的天氣符號后，教師讓學(xué)生利用這些天氣符號，制作今天的天氣日歷。學(xué)生開始觀察天氣并制作天氣日歷，學(xué)習(xí)活動順利展開。在課堂展示環(huán)節(jié)，教師先組織學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行交流，相互比較，看看自己制作的天氣日歷和其他同學(xué)制作的天氣日歷是否有不同之處，并進(jìn)行對比分析，如果出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差，就需要做驗(yàn)證處理。學(xué)生沒有精密的儀器，無法準(zhǔn)確測量氣溫、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，此時(shí)教師可提供相應(yīng)的幫助。通過合作交流，學(xué)生對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集體評估，這在一定程度上能夠提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有助于學(xué)生在討論中形成清晰的天氣概念。經(jīng)過反復(fù)推敲討論，學(xué)生逐漸達(dá)成共識。于是，教師鼓勵學(xué)生主動介紹自己設(shè)計(jì)的天氣日歷，學(xué)生熱情響應(yīng)，課堂氣氛活躍。

在上述教學(xué)中，教師充分整合項(xiàng)目式教學(xué)活動內(nèi)容，將項(xiàng)目式教學(xué)活動設(shè)定為與科學(xué)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的天氣日歷，并與學(xué)生一起對活動內(nèi)容進(jìn)行研究、分析、實(shí)踐、解讀，鼓勵學(xué)生勇于展示自己設(shè)計(jì)的天氣日歷，將項(xiàng)目式教學(xué)活動推向高潮。教師合理設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)活動內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，讓學(xué)生在具體實(shí)踐中逐漸形成科學(xué)的認(rèn)知。

二、設(shè)計(jì)程序，明確STEM教育目標(biāo)

在設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)活動的程序時(shí)，教師要有梳理意識，不僅要對項(xiàng)目內(nèi)容做規(guī)劃，還要仔細(xì)分析項(xiàng)目活動的每一個(gè)環(huán)節(jié)，評估其可操作性，并且要在各項(xiàng)目活動環(huán)節(jié)中滲透STEM理念。首先，要組建項(xiàng)目式教學(xué)活動的團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目式教學(xué)活動是具有合作性質(zhì)的活動，合作團(tuán)隊(duì)的組建是項(xiàng)目式教學(xué)活動順利展開的基礎(chǔ)。其次，要合理分配項(xiàng)目式教學(xué)活動任務(wù)，設(shè)定明確的任務(wù)目標(biāo)，讓活動順利展開。最后，要設(shè)計(jì)活動程序，對活動展開的順序進(jìn)行梳理，明確每一個(gè)項(xiàng)目活動環(huán)節(jié)的具體任務(wù)，形成完整的項(xiàng)目活動程序。此外，教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知積累。只有將所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目任務(wù)與學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)相對接，才能給學(xué)生帶來全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級上冊《測量氣溫》一課時(shí)，教師利用多媒體播放一段本地的天氣預(yù)報(bào)視頻，要求學(xué)生關(guān)注氣溫等相關(guān)內(nèi)容。學(xué)生對氣溫有生活認(rèn)知積累，能夠積極投入觀看視頻與記錄氣溫的活動中。視頻播放結(jié)束，教師拿出溫度計(jì)并分發(fā)給每一個(gè)小組，要求學(xué)生以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生先觀察溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，思考如何使用溫度計(jì)，以及使用過程中有哪些注意事項(xiàng)等。學(xué)生展開觀察研究，教師巡視班級，適時(shí)提醒學(xué)生留意溫度計(jì)液柱的變化，研究溫度計(jì)的讀數(shù)。為了給學(xué)生帶來更直觀的體驗(yàn)，教師讓學(xué)生到室外進(jìn)行氣溫的測量，學(xué)生興致勃勃地前往室外展開實(shí)驗(yàn)操作。教師組織學(xué)生到不同位置測量氣溫，并記錄和對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同位置、不同區(qū)域的氣溫存在差異的原因。學(xué)生分別在太陽下、樹蔭下、池塘邊、操場上等不同地方測出了不同的氣溫?cái)?shù)值。在分析環(huán)節(jié)，教師提示學(xué)生結(jié)合影響氣溫的多種因素對測量結(jié)果進(jìn)行分析。在具體討論中，學(xué)生重點(diǎn)關(guān)注了太陽光直射這一因素，研究太陽光直射對局部地區(qū)氣溫的影響，從而發(fā)現(xiàn)有太陽光直射的地方氣溫比沒有太陽光直射的地方氣溫要高。在這個(gè)項(xiàng)目式教學(xué)活動的實(shí)踐過程中，教師全程跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，從技術(shù)角度進(jìn)行指導(dǎo)，組織學(xué)生展開集體討論，引導(dǎo)學(xué)生逐漸學(xué)習(xí)并內(nèi)化本課的知識。

在上述教學(xué)中，教師明確項(xiàng)目式教學(xué)活動的目標(biāo)，以此為基礎(chǔ)推出項(xiàng)目式教學(xué)活動內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生展開具體操作，每一個(gè)步驟和環(huán)節(jié)都有對應(yīng)的知識梳理，幫助學(xué)生進(jìn)入高效學(xué)習(xí)狀態(tài)。學(xué)科認(rèn)知積累需要一定的過程，教師在項(xiàng)目式教學(xué)活動實(shí)踐中全程跟進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，適當(dāng)對學(xué)生的操作進(jìn)行指導(dǎo)，確保項(xiàng)目式教學(xué)活動順利開展。

三、組織實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的操作體驗(yàn)

科學(xué)課程中有不少實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這是開展項(xiàng)目式教學(xué)活動的有利素材。學(xué)生對科學(xué)實(shí)驗(yàn)有較高的參與熱情，教師可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些生活化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用貼近生活的實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。教師基于學(xué)生的實(shí)際學(xué)情，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選、設(shè)計(jì)和組織，能夠幫助學(xué)生更好地習(xí)得科學(xué)知識。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級上冊《測量降水量》一課時(shí)，教師先引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)器材：“這是測量降水量的雨量器，請大家仔細(xì)觀察，看這個(gè)雨量器有什么特點(diǎn)？”學(xué)生饒有興致地觀察雨量器。教師適時(shí)介紹雨量器的裝置特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會辨認(rèn)雨量器的刻度與讀數(shù)。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維，教師將學(xué)生分成幾個(gè)小組，要求學(xué)生以小組合作的形式自行制作一個(gè)雨量器。實(shí)驗(yàn)步驟為：首先，學(xué)生檢查教師所提供的制作材料是否齊全，并對這些材料進(jìn)行具體分析，從技術(shù)角度對材料進(jìn)行取舍；其次，教師與學(xué)生共同明確操作步驟，并對每一個(gè)步驟的操作要領(lǐng)進(jìn)行總結(jié)；再次，教師提示學(xué)生制作雨量器要考慮室外的環(huán)境特點(diǎn)，還要注意投放的位置，減少建筑物、樹木等因素對雨量器測量效果的影響，制作材料也要選取耐水性材料；最后，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過討論，形成具體的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，按照步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，最終制作出具有個(gè)性特色的雨量器。為了檢驗(yàn)制作成果，教師組織學(xué)生利用現(xiàn)有條件進(jìn)行成果檢驗(yàn)，對雨量器的應(yīng)用效果進(jìn)行評估。經(jīng)過反復(fù)操作和檢查，雨量器制作任務(wù)圓滿完成，教師組織學(xué)生進(jìn)行成果展示，學(xué)生都能夠積極響應(yīng)。

在上述教學(xué)中，教師設(shè)計(jì)并組織了貼近生活實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，為學(xué)生提供實(shí)操的機(jī)會。教師對操作步驟、注意事項(xiàng)等內(nèi)容進(jìn)行適時(shí)引導(dǎo)，讓學(xué)生介紹自己的實(shí)驗(yàn)成果，尤其側(cè)重介紹雨量器的制作技巧和應(yīng)用功能等。在這一項(xiàng)目式活動中，學(xué)生的多種感官得到了調(diào)動，接收到的信息更為豐富，學(xué)習(xí)認(rèn)知也更為深刻。

四、拓展訓(xùn)練，開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野

教師要適當(dāng)拓展項(xiàng)目式教學(xué)活動的內(nèi)容，對活動形式進(jìn)行創(chuàng)新，讓科學(xué)課程與其他學(xué)科形成多點(diǎn)對接，在STEM學(xué)習(xí)中開闊學(xué)生的視野，有效推動項(xiàng)目式教學(xué)活動的順利展開。教師要在不同的訓(xùn)練環(huán)節(jié)滲透STEM理念，為學(xué)生提供更多方法支持，促進(jìn)項(xiàng)目式教學(xué)活動的高效運(yùn)行，促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維和能力的發(fā)展。

例如，教學(xué)教科版科學(xué)教材三年級上冊《水能溶解多少物質(zhì)》一課時(shí)，教師為學(xué)生設(shè)計(jì)的訓(xùn)練任務(wù)為：“在日常生活中，我們經(jīng)常會看到水溶解物質(zhì)的現(xiàn)象，也知道一些物質(zhì)是不能溶于水的。講臺上有一些材料，請大家判斷一下，哪些材料可以溶于水？”學(xué)生開始觀察教師準(zhǔn)備的材料，紛紛做出猜想，課堂學(xué)習(xí)氛圍濃厚。經(jīng)過一番討論，學(xué)生回答：“沙子、石塊、塑料是不能溶于水的，而食鹽、面粉、糖塊是可以溶于水的?！苯處熇^續(xù)追問：“將這些物質(zhì)分別放入水中，它們將會以什么樣的姿態(tài)出現(xiàn)呢？是否會出現(xiàn)溶解、沉淀、懸浮等現(xiàn)象？能否用過濾的方法將它們與水分離？”學(xué)生在問題的引導(dǎo)下繼續(xù)討論和思考。經(jīng)過反復(fù)論證，學(xué)生得出答案：“沙子、石塊、塑料等物質(zhì)，都不能溶于水，塑料會懸浮，沙子和石塊會沉到水底。面粉、食鹽、糖塊會均勻地分布水中，食鹽、糖塊會溶解，面粉會懸浮在水中?！睘榱私o學(xué)生留下深刻的印象，教師再次拓展訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生自行尋找更多的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前先對所選取的材料是否溶于水的情況進(jìn)行猜測，再通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，看誰的猜則更為準(zhǔn)確；如出現(xiàn)誤判，則要對誤判的情況進(jìn)行分析，找出造成誤判的原因。

在上述教學(xué)中，教師選取了豐富的材料開展實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生先對這些材料進(jìn)行判斷與分析，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證自己的判斷是否準(zhǔn)確。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的操作難度不大，學(xué)生都能夠順利進(jìn)入其中，獲得學(xué)習(xí)成效。教師進(jìn)一步拓展訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生自行選取更多的材料進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，這一過程開闊了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

五、生活應(yīng)用，提升學(xué)生的實(shí)踐品質(zhì)

項(xiàng)目式教學(xué)活動要對接學(xué)生的生活實(shí)際，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)科認(rèn)知的內(nèi)化。在項(xiàng)目式教學(xué)活動中，教師要及時(shí)地對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)和組織，讓學(xué)生順利進(jìn)入生活場景之中，在生活應(yīng)用中建立學(xué)科認(rèn)知，充分地將所學(xué)知識運(yùn)用到生活實(shí)際中。科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科在生活中有廣泛應(yīng)用，如何做好對接設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在生活環(huán)境下展開科學(xué)學(xué)習(xí)，這是教師要重點(diǎn)解決的問題。學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)呈現(xiàn)差異性，教師需要對此進(jìn)行理性地分析，找到適合的切入點(diǎn)，讓學(xué)生順利進(jìn)入科學(xué)學(xué)習(xí)的核心。

例如，在教學(xué)教科版科學(xué)教材四年級上冊《液體之間的溶解現(xiàn)象》一課時(shí)，教師先進(jìn)行學(xué)情調(diào)查：“回想我們之前做過的實(shí)驗(yàn)，食鹽能不能溶解于水中呢？”學(xué)生對這樣的內(nèi)容記憶猶新，脫口而出：“食鹽能溶解于水中”。隨后，教師拿出三個(gè)小瓶子：“這三個(gè)小瓶子里分別裝的是我們在日常生活中常見的醋、食用油和酒精。大家猜想一下，這些液體都能夠溶于水嗎？”學(xué)生根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想：“醋和酒精肯定能夠溶于水，食用油應(yīng)該不能溶于水?！苯處熼_始演示，將這些液體分別倒入水中，要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行互動交流。學(xué)生討論過后，教師繼續(xù)引導(dǎo)：“有些東西看上去能夠相溶，但事實(shí)并非如此，如酒精和水這兩種液體看似能夠相溶，但酒精的密度要比水小一些，因此當(dāng)兩種液體混合時(shí)，酒精會浮在上層。經(jīng)過細(xì)心觀察，你們還有什么新發(fā)現(xiàn)呢？”學(xué)生在教師的指引下，紛紛說出自己的新發(fā)現(xiàn)。有的學(xué)生說：“兩種食物油放在一起，按道理能夠相溶，其實(shí)不然，兩種油并不能完全相溶。”有的學(xué)生說：“兩種飲料大多能夠相溶，特別是帶有色素的飲料，混合之后，液體的顏色會發(fā)生改變，說明兩種飲料相溶得比較充分?！?/p>

在上述教學(xué)中，教師基于學(xué)生的生活常識推出實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生先猜想，后觀察，再總結(jié)，形成完整的學(xué)習(xí)程序，給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)內(nèi)化的機(jī)會。學(xué)生有一定的生活積累，教師聯(lián)系學(xué)生的認(rèn)知實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能夠順利地啟動學(xué)生的思維，學(xué)生通過思考、觀察、歸納總結(jié)等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，逐漸找到內(nèi)化知識的方法。

綜上所述，項(xiàng)目式教學(xué)活動具有實(shí)踐操作性，教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)活動前要做好學(xué)情調(diào)查，要在項(xiàng)目式教學(xué)活動的各個(gè)環(huán)節(jié)滲透STEM理念，為學(xué)生創(chuàng)造更多跨學(xué)科學(xué)習(xí)的機(jī)會，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐操作中培養(yǎng)和提升科學(xué)能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 張碩司.A-STEM理念下的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新教學(xué)：以“電路的研究”一課為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2021（Z1）：120-122.

[2] 袁敏婷.STEM理念下的小學(xué)低年級科學(xué)課教學(xué)研究[J].小學(xué)科學(xué)（教師版），2020（7）：24.

[3] 江劉，呂麗.STEM理念下小學(xué)科學(xué)拓展課程資源的開發(fā)與利用[J].教學(xué)月刊小學(xué)版（綜合），2020（5）：31-34.

（責(zé)編 韋於坊 杜 華）