莫宇紅

STEM教學(xué)將分散的多門課程深度融合，以解決實際問題為目標，是基于項目的參與式學(xué)習(xí)，被世界各國置于優(yōu)先發(fā)展的位置，在我國亦發(fā)展迅速，成為近年來科學(xué)教育的熱詞。

小學(xué)科學(xué)教師有責(zé)任和義務(wù)成為STEM教育的先行者，也有條件和能力成為STEM教育的中堅力量。面對沒有專設(shè)的課程時間，沒有完善的課程內(nèi)容，筆者將STEM項目學(xué)習(xí)融入日常的科學(xué)教學(xué)，從現(xiàn)行的蘇教版小學(xué)《科學(xué)》教材出發(fā)，進行STEM微項目的開發(fā)與研究。所謂“微項目”即立點小、用時少、流程相對簡化的項目。通過慧選項目內(nèi)容，慧思項目設(shè)計，慧玩項目實施，帶領(lǐng)學(xué)生開啟STEM慧玩之旅。

慧選項目內(nèi)容，突出工程問題背景

2017版《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》指出，技術(shù)與工程領(lǐng)域的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生有機會綜合所學(xué)的各方面知識，體驗科學(xué)技術(shù)對個人生活和社會發(fā)展的影響。無獨有偶，美國《K-12科學(xué)教育框架》明確了兩條科學(xué)教育標準——學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何獲得科學(xué)知識，以及如何探索科學(xué)解釋;學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何應(yīng)用科學(xué)，特別是借助于工程設(shè)計進行學(xué)習(xí)。將工程、技術(shù)、設(shè)計引入科學(xué)教學(xué)，有利于學(xué)生深度體驗廣泛的STEM技能，有利于學(xué)生逐步領(lǐng)會工程、技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用之間的區(qū)別與聯(lián)系，從而強化科學(xué)概念。

STEM項目學(xué)習(xí)走進科學(xué)課堂，前提在于選擇和開發(fā)合適的教學(xué)內(nèi)容或主題。閱覽整套教材，一二年級新版教材中每一冊都有《像工程師那樣》《像科學(xué)家那樣》的專項學(xué)習(xí)單元，除此之外，三至六年級教材中每一冊均有不少內(nèi)容隱含工程、設(shè)計等元素（如表1）。智慧選擇項目內(nèi)容，尤其需要突出工程問題背景，恰當(dāng)背景的內(nèi)容適于學(xué)生設(shè)計制作一件產(chǎn)品或作品，便于學(xué)生體驗項目學(xué)習(xí)的基本流程。

教材中適合開發(fā)STEM微項目的內(nèi)容還有不少，科學(xué)教師可以每學(xué)期精選2～3個內(nèi)容嘗試STEM項目學(xué)習(xí)，每個項目用1～3個課時，既不影響科學(xué)課的整體教學(xué)，又能讓學(xué)生真正參與工程設(shè)計，體驗、融入項目學(xué)習(xí)，運用多學(xué)科知識來解決現(xiàn)實生活中的工程設(shè)計問題，讓科學(xué)學(xué)習(xí)更富有價值和現(xiàn)實意義。

慧思項目設(shè)計，融入項目學(xué)習(xí)過程

建構(gòu)主義認為，在具體問題的解決中，學(xué)習(xí)者會根據(jù)自己的經(jīng)驗背景對外部信息進行再加工和再創(chuàng)造。STEM項目學(xué)習(xí)，就是學(xué)生在真實的任務(wù)情境中，和團隊一起發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。STEM項目學(xué)習(xí)過程包括問題與聚焦、調(diào)查與研究、設(shè)計與制作、展示與評價、拓展與應(yīng)用等環(huán)節(jié)。即使開展微項目學(xué)習(xí)，科學(xué)教師也需將項目學(xué)習(xí)過程盡可能完整地融入教學(xué)，精心設(shè)計教學(xué)流程，思考整體設(shè)計，巧設(shè)問題背景，開展調(diào)查研究，設(shè)計制作模型，測試優(yōu)化作品。

例如一年級下冊《玩泥巴》一課，教材安排了四個活動：挖泥土活動，調(diào)動學(xué)生玩泥巴的經(jīng)驗，交流玩泥巴的方法;篩泥土活動，篩選出適合做泥人的泥土，了解泥土的組成成分;和泥、捏泥活動，學(xué)生親歷玩泥巴過程，自制自己喜歡的泥土作品;泥塑燒制分享活動，知道泥塑可以燒制出陶器，了解陶瓷發(fā)展歷史并豐富制作工藝。

就本課開展STEM微項目學(xué)習(xí)，可以安排2～3個課時，聯(lián)合美術(shù)、綜合實踐活動等教師共同參與效果更佳。第一課時，科學(xué)教師從無錫非遺文化“惠山泥人展”的情境導(dǎo)入，以“你想設(shè)計什么樣的泥人作品？”來聚焦問題，通過“制作泥人需要哪些材料？怎么制作？”展開調(diào)查研究，學(xué)生篩選泥土、明確制作泥人的注意事項，以小組為單位設(shè)計制作流程，畫泥人、捏泥人、展示泥人，學(xué)生在互相點評中改進完善作品。此時的泥人作品當(dāng)然還不是學(xué)生的理想型，于是第二課時走進美術(shù)課堂，由美術(shù)教師引導(dǎo)學(xué)生將作品進一步美化，有條件的還可以燒制泥人。第三課時，由班主任或綜合實踐活動教師組織舉行“班級泥人展銷會”，展示并銷售學(xué)生自制的泥人作品，匯總統(tǒng)計銷售款項作為愛心基金。還可以讓學(xué)生將自制的泥人作品帶回家，美化后再另選時間展銷。

此項目的整體設(shè)計新穎有趣，多學(xué)科教師接龍式參與，各自立足不同的學(xué)科推進項目，集合資源優(yōu)勢，又相對獨立不受干擾。STEM在許多教師心目中是學(xué)科整合的代名詞，其實整合并不是越多越好，STEM也倡導(dǎo)分科教學(xué)，倡導(dǎo)拓展延伸，鼓勵讓項目學(xué)習(xí)走進家庭、走進社區(qū)、走進工坊?？茖W(xué)教師應(yīng)精選教材內(nèi)容，巧妙轉(zhuǎn)化項目設(shè)計，通過項目學(xué)習(xí)讓學(xué)生潛移默化地獲得工程師、設(shè)計師工作流程的熏陶，促進學(xué)生的系統(tǒng)思維、設(shè)計制作、實踐創(chuàng)新等能力的自然生長。

慧玩項目實施，發(fā)展解決問題能力

STEM視野下，知識是不斷更新的，是動態(tài)和發(fā)展的。STEM從現(xiàn)實問題出發(fā)，在與現(xiàn)實生活世界的接觸中，促進學(xué)生內(nèi)在知識體系的創(chuàng)新生成，有助于學(xué)生靈活運用已有知識，提高解決問題的能力。活學(xué)活用、解決現(xiàn)實問題是STEM項目學(xué)習(xí)的價值所在，項目學(xué)習(xí)的效果如何，項目實施是關(guān)鍵。玩轉(zhuǎn)STEM微項目，科學(xué)教師尤其需要關(guān)注課堂中項目實施情況，助力學(xué)生認知能力和解決問題能力的發(fā)展。

例如五年級下冊《建橋梁》一課，教師開展微項目學(xué)習(xí)，在學(xué)生初步認識橋梁結(jié)構(gòu)和特點后，靈活引入問題情境——隨著城市交通的飛速發(fā)展，我市一座大橋橋面太狹窄，嚴重影響了車輛正常通行，現(xiàn)拆除橋面后準備保留橋基，如何有效利用原有橋基改建一座橋梁？教師出示橋基模型，學(xué)生圍繞問題情境展開探討，紛紛提出自己的設(shè)想。此時，教師追問：“建造怎樣的橋梁？這是一個工程問題，為了設(shè)計一種方案來解決這個工程問題，我們至少需要知道什么？”學(xué)生一下子清晰地意識到解決這個橋梁建設(shè)問題是有條件限制的，于是提出諸多問題：可以使用什么材料？建造經(jīng)費有多少？制作多長時間？怎么樣算設(shè)計成功？……一系列的問題表明學(xué)生的思考走向深入，維度得到拓展，思維趨向理性、嚴謹和縝密。當(dāng)教師相機出示制作材料、明確檢測標準，學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有條件和目標需求以小組為單位展開討論，商討繪制設(shè)計圖，分組交流設(shè)計創(chuàng)意，在思維的碰撞過程中進一步明確各自設(shè)計的優(yōu)勢與不足，再針對不足提出改進建議，優(yōu)化設(shè)計圖。然后，集合全組之力在規(guī)定時間內(nèi)利用現(xiàn)有材料制作橋梁模型，完工后再一同測試改進，最終制成承重力更好、造型更美、成本更低的橋梁模型。整個過程，學(xué)生直面問題，思維活躍，始終保持積極的狀態(tài)，不斷調(diào)整、優(yōu)化方案，直至達成預(yù)定目標，有效解決問題。

正如科學(xué)特級教師曾寶俊所言：STEM項目學(xué)習(xí)，追求更加深入，去探求原理，指向科學(xué);追求更加真實，注重一定的限制，指向工程;追求更加精確，去探求背后的數(shù)理關(guān)系，指向數(shù)學(xué);追求更加生活，強調(diào)實用性，指向技術(shù);追求美和個性，探求個人因素，指向藝術(shù)。當(dāng)這么多追求發(fā)生在一件事情、一個項目上，就強調(diào)了學(xué)科統(tǒng)整，化為一個整體，為項目服務(wù)，為解決問題服務(wù)。

基于小學(xué)《科學(xué)》教材的STEM微項目學(xué)習(xí)，改變了科學(xué)課堂的形式，改變了科學(xué)教學(xué)的模式，改變了師生思維的方式。科學(xué)教學(xué)與實際問題緊密聯(lián)系，與生活經(jīng)驗緊密聯(lián)系，以項目為驅(qū)動，貫通學(xué)科、跨越學(xué)科，讓師生更有活力、課堂更有張力、科學(xué)教育更有生命力。