STEAM理念在小學科學項目式學習活動中的實踐策略研究

作者簡介：曹永鋒（1970～），男，漢族，浙江蕭山人，浙江省杭州市蕭山區(qū)浦陽鎮(zhèn)徑游中心小學，研究方向：小學科學教學與研究。

摘 要：STEAM理念是科學教育改革的指引，項目式學習是科學課程的重要組織方式。在STEAM理念的指引下，教師組織開展小學科學項目式教學，引導學生綜合運用多學科知識進行科學探究，能有效培養(yǎng)學生的綜合能力，特別是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進一步增強科學教學效果。文章以《用沉的材料造船》為例，闡述STEAM理念下小學科學項目式學習活動的實施策略。

關(guān)鍵詞：小學科學；STEAM理念；項目式學習活動；實施策略

中圖分類號：G623.6? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1673-8918（2023）17-0006-04

《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出四個跨學科概念，分別為物質(zhì)與能量、結(jié)構(gòu)與功能、系統(tǒng)與模型、穩(wěn)定與變化，指明了“以跨學科概念為中心，開展以探究實踐為主要方式的教學活動，驅(qū)動學生進行跨學科學習”的科學教學方向。同時，新課標在解讀跨學科概念時，在“學習活動建議”欄目提出諸多建議，項目研究便是其中之一。由此可見，項目式學習活動是進行跨學科學習的依托，是學生們掌握跨學科概念的載體?，F(xiàn)今，科學教育改革深入發(fā)展，教育領(lǐng)域早已提出STEAM理念，指引教師融合科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學學科，實施跨學科教學。因此，在新課標的指引下，教師要樹立STEAM理念，并在其指引下，組織項目式學習活動，驅(qū)動學生進行實踐探究，掌握科學知識，發(fā)展綜合素質(zhì)。我們通過反復(fù)的教學實踐取得了一定的成果，即在STEAM理念的指引下，結(jié)合科學教學活動特點，以小組合作學習為主要方式，沿著分析、實施、評價等階段，通過確定項目主題，設(shè)定項目目標，引導學生進入項目、探究活動、制訂計劃、制作作品、展示作品、反思評價，促使學生掌握科學知識，發(fā)展綜合素質(zhì)。下面我們以教學“用沉的材料造船”為例，闡述STEAM理念下的小學科學項目式學習活動的實施策略。

一、 依托現(xiàn)實生活，確定項目主題

項目主題是項目式學習活動的核心。簡單地說，在項目主題的作用下，教師才能有針對性地設(shè)定項目目標，繼而創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的項目式學習活動。新課標指明了科學學科與現(xiàn)實生活的關(guān)系，要求教師創(chuàng)設(shè)真實情境，引導學生在生活中進行科學探究，現(xiàn)實生活正是教師確定項目主題的來源。因此，在分析階段，教師要梳理科學教學內(nèi)容與現(xiàn)實生活的關(guān)系，以此確定項目主題。

“用沉的材料造船”是教科版小學科學教材五年級下冊第二章《船的研究》第三課內(nèi)容。該單元涉及船的演化史、船只發(fā)展歷程，旨在引導學生們動手設(shè)計、制作，體驗人類為了提升船只的載重量、穩(wěn)定性、動力性能，對造船材料、內(nèi)外部構(gòu)造、動力裝置等進行的不斷改進和發(fā)明。本節(jié)課屬于造船材料的改進與發(fā)明這一內(nèi)容，隸屬于技術(shù)與工程領(lǐng)域，旨在引導學生們遷移生活經(jīng)驗，選用橡皮泥、錫箔造船，并不斷改變船的形狀增加其承重量。眾所周知，船是日常生活中常見的水上交通運輸工具。在體驗現(xiàn)實生活的過程中，學生們早已借助多種渠道，如影視節(jié)目、繪本、報刊等了解了船，尤其認識了用不同材料造的船，如木船、紙船、鋼鐵船等，知道了不同材料的船有不同的承重量。學生的生活認知，為探究本課內(nèi)容提供了便利。因此，教師結(jié)合單元內(nèi)容、課時內(nèi)容以及學生生活經(jīng)驗，確定了“水上交通工具——船”的項目主題，借此創(chuàng)設(shè)相關(guān)活動，促使學生進入造船活動。

二、 結(jié)合學科內(nèi)容，設(shè)定項目目標

項目目標是項目式學習活動的導向。一般情況下，教師會依據(jù)項目目標，有針對性地創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的項目活動，引導學生實踐探究，借此達成預(yù)期目標，增強項目式學習活動的實施效果。項目式學習活動的目的之一是引導學生進行跨學科學習。因此，在分析階段，教師要以STEAM理念為指引，結(jié)合科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學學科以及教學內(nèi)容，設(shè)定項目目標。

在實施“水上交通工具——船”項目式學習活動之前，教師設(shè)定了科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學學科的具體項目目標。

科學知道增大船浸入水中的體積，減小船的重量，提高載重量；知道降低船的重心，合理布局，提高船的穩(wěn)定性。

技術(shù)能選用適宜的沉的材料進行造船，感受船的載重量大小與船艙大小之間的關(guān)系。

工程能設(shè)計、制作一艘載重量大，運行平穩(wěn)的小船；不斷測驗，優(yōu)化設(shè)計，達成可重復(fù)檢測的要求。

藝術(shù)設(shè)計、制作一艘美觀的小船。

數(shù)學通過測量、估算，得出船的體積，設(shè)計、制作符合要求的小船；根據(jù)小船的體積，估算控制耗材；通過統(tǒng)計評分，提高口算水平。

在這樣多學科目標的導向下，我們再創(chuàng)設(shè)相應(yīng)活動，從而驅(qū)動學生們進行實踐探究。

三、 進行綜合分析，明確項目問題

項目問題是項目式學習活動的依據(jù)。在體驗項目式學習活動的過程中，教師要引導學生發(fā)揮自主性，不斷地探究，解決相關(guān)問題，由此順其自然地應(yīng)用多學科知識，建構(gòu)良好認知，發(fā)展綜合素質(zhì)。所以，在分析階段，教師依據(jù)項目主題、教學內(nèi)容以及項目目標，明確項目問題，助推項目式學習活動的開展。

“水上交通工具——船”項目式學習活動的目的是“造一艘小船”。在造小船的過程中，學生們需運用多學科知識，進行設(shè)計、制作，選用合適的沉的材料，造出一艘小船，并用適宜的方法增大船的載重量。對此，教師確定三大核心問題：一是沉的材料怎樣才能浮在水面上？二是怎樣設(shè)計、制作一艘小船？三是如何增大小船的載重量？這三個問題緊扣教學內(nèi)容與教學目標，助力教師創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的活動?；顒右唬鹤尦恋牟牧显谒懈∑饋??；顒佣涸O(shè)計、制作一艘小船?；顒尤涸黾有〈妮d重量。在實施階段，教師以這些活動作為立足點，應(yīng)用適宜的方式引導學生進行實踐探究。

四、 應(yīng)用多樣方法，實施項目活動

實施項目活動是組織項目式學習活動的重頭戲。實施階段包括進入項目、探究活動、制訂計劃、制作作品、展示作品五大環(huán)節(jié)。教師以具體活動為立足點，以這五大環(huán)節(jié)為著手點，發(fā)揮教學智慧，引導學生體驗項目式學習活動。下面以活動二“設(shè)計、制作一艘小船”為例，實施項目式學習活動。

（一）溫故知新，引導學生進入項目

進入項目是學生體驗項目式學習活動的第一步。引導學生進入項目的方式多種多樣，如溫故知新法。在實施項目式學習活動時，教師要依據(jù)活動需要，選擇不同的方法，引導學生進入項目。

在活動二之前，學生們體驗了活動一，建構(gòu)了科學認知，掌握了沉的材料在水中浮起來的方法。同時，在學習本單元內(nèi)容的過程中，學生們了解了浮的材料，以及用浮的材料制作船的方法。學生的已有認知，是其探究活動二的輔助。因此，在進行活動二時，教師立足學生的已有認知，應(yīng)用溫故知新法，引導其進入項目。教師利用交互式電子白板播放工程師設(shè)計船、工人制作船的視頻。生動形象的視頻內(nèi)容，很容易抓住學生們的眼球。尤其，在觀看的過程中，不少學生為設(shè)計師、工人的智慧所折服，產(chǎn)生設(shè)計、制作一艘船的欲望。教師把握時機，向?qū)W生們提出問題：“你想用什么樣的材料制作一艘船？”在已有認知的輔助下，學生們暢所欲言，描述自己用浮的材料、沉的材料制作船的方法。有學生提道：“沉的材料是可以浮在水面上的，我們可以用沉的材料造船?！苯處熢诳隙ǖ耐瑫r追問：“你打算怎樣用沉的材料造船？”在問題的作用下引發(fā)學生深思。

采用適宜的方式，不但可以使學生們輕松地進入項目，還可以使學生們產(chǎn)生強烈的探究欲望，便于推動項目式學習活動深入。

（二）課堂提問，引導學生探究活動

活動探究是學生體驗項目式學習活動的重要環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)，學生們需要了解活動的基本情況，繼而與小組成員合作進行探究，對活動內(nèi)容建構(gòu)初步認知，為進行后續(xù)活動做好準備。教師是學生探究活動的引導者，實踐證明，教師引導學生探究活動的方式要多樣化，如提出問題。在活動中，教師要依據(jù)具體情況提出相關(guān)問題，引導學生探究活動。

活動二的主要目標是：選用適宜的沉的材料進行造船；設(shè)計、制作一艘美觀的小船；不斷測驗，優(yōu)化設(shè)計，達成可重復(fù)檢測的要求；根據(jù)小船的體積，估算控制耗材。立足于此目標，教師有層次性地向?qū)W生們提出一些問題：“選用哪些材料制作小船？你們小組想要設(shè)計、制作什么樣的小船？你們對自己設(shè)計、制作的小船哪些方面最滿意？設(shè)計、制作的小船怎樣才能滿足載量大、平穩(wěn)且美觀的需求？”在這些問題的推動下，學生們開動腦筋，建立個性認知，并主動地與小組成員交流。在交流的過程中，學生們因個性差異的影響，提出了不同的看法，由此迸發(fā)出思維火花。在思維火花的作用下，學生們的探究欲望愈加強烈，開放思維，積極思考，聯(lián)想豐富，積極交流，逐步達成統(tǒng)一認知。

在各組達成統(tǒng)一認知后，教師鼓勵孩子們大膽陳述本組的設(shè)想。一個小組描述：“我們準備用橡皮泥制作一艘大船。這艘船有船艙、夾板等，尤其是船的底面要寬、大?！绷硪粋€小組描述：“我們準備用錫箔紙制作一艘船，這艘船的底面是尖的，身體是寬大的，能裝很多貨物。”教師對此不做評價，而是鼓勵學生們小組間進行交流，判斷各自的設(shè)想是否可行，并就此完善設(shè)想。

如此做法，不但使學生們經(jīng)歷了科學探究活動，還使學生們切實地發(fā)揮自主性，積極想象，踴躍表達，有利于發(fā)展想象能力、表達能力等。同時，學生們通過體驗活動，建構(gòu)初步設(shè)想，為進行設(shè)計、制作做好準備，有利于推動項目式學習活動的深入發(fā)展。

（三）任務(wù)驅(qū)動，引導學生制訂計劃

制訂計劃是項目式學習活動的第三環(huán)節(jié)，是學生們選擇材料、設(shè)計方案的重要環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)，學生會充分發(fā)揮主觀能動性，遷移已有認知，繼續(xù)與他人交流，完善認知，就此選擇材料，設(shè)計方案，順其自然地制訂制作計劃，為進行動手制作奠定堅實的基礎(chǔ)。在制訂計劃環(huán)節(jié)，教師仍需發(fā)揮教學引導作用，選擇恰當?shù)姆绞?，如任?wù)驅(qū)動法，提出任務(wù)，驅(qū)動學生制訂計劃。

在學生們完善設(shè)想后，教師提出任務(wù)：“請和小組成員合作，依據(jù)設(shè)想設(shè)計小船，并從材料包中選擇材料?！痹谔岢鋈蝿?wù)后，給予學生們充足時間。在充足時間的保障下，學生們繼續(xù)與小組成員合作，討論設(shè)想，發(fā)現(xiàn)問題，不斷完善。在明確設(shè)想后，各組成員展現(xiàn)藝術(shù)素養(yǎng)，動手設(shè)計小船。為使學生們順利地設(shè)計出小船，教師順勢提出要求：“請大家在設(shè)計小船的時候，先畫出小船的大致形狀，再畫出小船的各個部分，然后標注出小船各部分的尺寸、使用的材料以及創(chuàng)意點?！贝艘鬄閷W生們指明了設(shè)計方向。大部分小組成員依據(jù)要求，分工合作，有的負責畫船的整體形狀，有的負責畫船的各部分，有的負責測量船的各部分尺寸并進行記錄。如此分工合作，提高了設(shè)計效率。在規(guī)定的時間內(nèi)，大部分小組完成了設(shè)計。同時，他們依據(jù)設(shè)計圖自選材料，做好了動手制作的準備。

教師利用希沃教學助手拍攝、上傳每組的設(shè)計圖，引導學生們進行集體討論，發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，提出完善建議。在此過程中，教師根據(jù)各組的設(shè)計情況，向他們提出問題：“為什么大家覺得將橡皮泥、錫箔紙等制作成船的樣子，可以使其浮在水面上？”“怎樣做小船能裝載的貨物會更多些？”“大家預(yù)計本組在制作小船時，會使用多少材料？”等。在這些問題的推動下，各組成員繼續(xù)探究。在探究的過程中，各組成員遷移科學認知，應(yīng)用數(shù)學運算能力，著力解決問題，完善設(shè)計內(nèi)容。同時，在學生們解決問題后，教師鼓勵其作答，并就此進行點撥，如：“將沉的材料制作成小船，可以增加排開的水量使其浮力增大，就能浮在水面上了?！?/p>

在展示設(shè)計圖后，我們給予學生們一些時間，鼓勵其完善設(shè)計圖。

實踐表明，在進行設(shè)計的過程中，學生們靈活地融合科學、藝術(shù)和數(shù)學學科，增強了學科認知，實現(xiàn)了學科間的融會貫通。同時，學生們也因此做好動手制作準備，有利于促進項目式學習活動的進一步發(fā)展。

（四）小組合作，引導學生制作作品

制作作品是項目式學習活動的重中之重，是學生們將設(shè)計轉(zhuǎn)化為實物的重要途徑。在此過程中，學生們會在已有經(jīng)驗的輔助下，應(yīng)用不同的方法進行動手操作，享受到科學探究的樂趣，增強科學認知，尤其實現(xiàn)學科間的融會貫通，有利于提高綜合素質(zhì)發(fā)展水平。對此，教師要引導學生與小組成員合作制作作品。

在各組設(shè)計、完善圖紙后，教師提出任務(wù)：“請大家依據(jù)設(shè)計圖，按照步驟，使用恰當?shù)姆椒?，選定材料，制作出一艘美觀的小船，并進行反復(fù)檢驗，確保小船能平穩(wěn)地漂浮在水面上?！贝巳蝿?wù)增強了學生們的活動欲望。各組成員紛紛討論制作步驟與方法，達成統(tǒng)一認知，并就此進行動手操作。在學生制作之際，教師巡視課堂，了解各組的制作步驟和方法，并用希沃教學助手直播記錄各小組的制作過程。如，有的小組按照剪切、削鋸——組拼、堆疊——黏合、捆綁、插接、圍合——裝飾、整理這樣的步驟，使用多樣的方法進行制作。在巡視時，一旦發(fā)現(xiàn)小組存在的問題，教師馬上有針對性地對其進行引導，幫助其解決問題。

如此做法，不但使學生們獲得了動手操作機會，還使學生們在操作的過程中，融合不同學科內(nèi)容，實現(xiàn)跨學科學習，自然而然地發(fā)展工程素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)等，有利于提高綜合素質(zhì)的發(fā)展水平。

（五）師生互動，引導學生展示評價

展示評價是項目式學習活動的重要環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)，教師要依據(jù)各組的制作情況，使用恰當?shù)姆绞脚c學生互動，借此進行評價，和學生們一起了解項目完成情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時解決問題，實現(xiàn)查漏補缺，增強項目式學習活動的實施效果。

在活動二中，教師在各組成員制作出小船后，引導各組派出代表，輪流到講臺上展示本組的作品。與此同時，教師在希沃白板上播放該組的制作視頻。小組代表結(jié)合制作過程和作品，介紹本組的制作方法、步驟以及理念。其他小組的同學認真觀看、傾聽，了解具體情況，同時用批判的眼光發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。如，有一個小組使用了橡皮泥和木板制作小船。在其代表進行介紹時，其他小組成員提出了問題：“是否可以將木板作為船底？”小組代表及其組員快速交流，認真作答。教師則針對小組代表的作答情況，進行點撥。

這樣做不但使各組獲得了展示自我的機會，獲得心靈滿足感，還促使他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、完善作品。同時，不少小組因此獲取更多的設(shè)計、制作思路，便于開拓思維、豐富認知。

有效實施項目式學習活動，可以促使學生們進行跨學科學習，扎實掌握所學內(nèi)容，同時發(fā)展多種能力，提高綜合素質(zhì)發(fā)展水平。對此，在實施小學科學教學時，教師可以在新課標的引導下，樹立STEAM理念，應(yīng)用項目式教學法，聯(lián)系教學內(nèi)容，確定項目主題、設(shè)定項目目標、明確項目問題、實施項目活動，使學生們通過與小組成員合作，綜合應(yīng)用各學科內(nèi)容，不斷解決問題，完成任務(wù)，建構(gòu)良好認知，發(fā)展綜合素質(zhì)，達到科學學習效果。在跨學科組織項目式學習活動中，要將各學科有機地融合在一起，但是要注意不能喧賓奪主，要突出科學學科教學的特質(zhì)。

參考文獻：

［1］林丹玲.從改變學習方式到賦能科學素養(yǎng)——小學科學項目化學習的行與思［J］.小學教學參考，2022（3）：83-85.

［2］鄭靚，秦偉.項目化學習在小學科學教學中的創(chuàng)新應(yīng)用探索——以項目“電子賀卡遞真情”為例［J］.小學教學研究，2021（32）：13-15.

［3］朱依晴.基于項目化迭代設(shè)計的小學科學工程思維培養(yǎng)策略探究［J］.科學咨詢（科技·管理），2021（10）：175-176.

［4］杜燕婷，杜金真.基于“跨界思維”小學科學項目化學習的設(shè)計與實施研究——以校園科技活動為例［J］.新課程，2021（26）：67.

［5］黨海燕.STEAM基于STEAM項目學習理念的小學科學探究活動的教學設(shè)計與實踐［D］.南昌：江西師范大學，2021.

［6］許晨光.基于學科課程項目化重構(gòu)的小學STEAM教學模式研究［D］.長春：東北師范大學，2019.