俞曉東

【摘 ? 要】小學(xué)科學(xué)教材中技術(shù)與工程領(lǐng)域的部分內(nèi)容能夠?yàn)閷W(xué)生開(kāi)展STEM學(xué)習(xí)提供較為典型的項(xiàng)目素材。教師可以從“項(xiàng)目的進(jìn)化”“目標(biāo)的升華”“思維的分化”“評(píng)價(jià)的優(yōu)化”等方面探索基于小學(xué)科學(xué)教材中技術(shù)與工程內(nèi)容的STEM教學(xué)策略，以STEM教學(xué)理念優(yōu)化教材組織形式，更有效地落實(shí)課程目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);STEM;技術(shù)與工程;教學(xué)策略

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》在實(shí)施建議部分提出“倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式”，其對(duì)STEM教學(xué)給出了明確的解釋，鼓勵(lì)科學(xué)教師嘗試運(yùn)用于自己的教學(xué)實(shí)踐。小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容具有實(shí)踐性、綜合性等特點(diǎn)，在教學(xué)理念上與STEM教育的理念不謀而合。建構(gòu)基于小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程內(nèi)容的STEM教學(xué)策略，嘗試小學(xué)科學(xué)課融合STEM教學(xué)，能夠更有效地促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的發(fā)展。這也是目前小學(xué)普及STEM教育的可行之路。

一、項(xiàng)目的進(jìn)化——基于技術(shù)與工程領(lǐng)域，孕育STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目

小學(xué)科學(xué)教材的技術(shù)與工程領(lǐng)域包含很多制作、建造類活動(dòng)，能夠?yàn)镾TEM學(xué)習(xí)提供項(xiàng)目素材。如做一張葉畫(huà)、做個(gè)指南針、做個(gè)太陽(yáng)能熱水器、設(shè)計(jì)制作小賽車(chē)等。但教材中的活動(dòng)不是成熟的STEM項(xiàng)目，它們?cè)诔Ｒ?guī)科學(xué)課中往往以課堂探究活動(dòng)的方式出現(xiàn)。其中，一個(gè)探究活動(dòng)往往聚焦一個(gè)單一性問(wèn)題，一個(gè)問(wèn)題的研究結(jié)論往往指向一個(gè)科學(xué)概念。而STEM項(xiàng)目的學(xué)習(xí)主線是“暴露問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題”，并且這個(gè)過(guò)程是循環(huán)往復(fù)的。學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)中會(huì)產(chǎn)生多個(gè)問(wèn)題，且這些問(wèn)題的指向是多維、發(fā)散的。

比如，某教師在執(zhí)教教科版《科學(xué)》四年級(jí)上冊(cè)《聲音的變化》一課時(shí)，試圖弱化對(duì)“聲音的變化與哪些因素有關(guān)”這一問(wèn)題的探究，用STEM項(xiàng)目——“做一個(gè)小樂(lè)師”替換原先的科學(xué)課。然而最終，課堂上并沒(méi)有出現(xiàn)教師期待的“小樂(lè)師”。原因在于學(xué)生在嘗試制作小樂(lè)器的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諸多問(wèn)題：聲音的高低怎么調(diào)節(jié)？聲音的強(qiáng)弱如何變化？制作材料如何改進(jìn)……這些問(wèn)題中，涉及科學(xué)原理的，需要通過(guò)若干個(gè)探究過(guò)程來(lái)解決;涉及設(shè)計(jì)、制作方案的，需要通過(guò)計(jì)算與合作交流來(lái)完成;涉及評(píng)價(jià)的，需要制定規(guī)則來(lái)進(jìn)行?？梢哉f(shuō)，無(wú)論是按教材來(lái)學(xué)習(xí)，還是將其轉(zhuǎn)換成STEM項(xiàng)目，學(xué)生對(duì)聲音高低、強(qiáng)弱的探究過(guò)程都是必不可少的。STEM項(xiàng)目包含科學(xué)探究活動(dòng)，并且相較于科學(xué)探究活動(dòng)，它的理念更清晰，過(guò)程更完整。因此，教材活動(dòng)到STEM項(xiàng)目的進(jìn)化需要從學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行，絕不是簡(jiǎn)單延長(zhǎng)探究時(shí)間，或者增加實(shí)驗(yàn)材料就能完成的。

二、目標(biāo)的升華——從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等維度，定位學(xué)習(xí)目標(biāo)

STEM教育的內(nèi)涵可以理解為以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)工程，解讀科學(xué)和技術(shù)。因此，從科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)維度，制定小學(xué)科學(xué)課技術(shù)與工程領(lǐng)域中STEM內(nèi)容的學(xué)習(xí)目標(biāo)，是將教材內(nèi)容改造為STEM項(xiàng)目的重要步驟。

比如，在“設(shè)計(jì)制作一個(gè)保溫杯”項(xiàng)目中，教師可以為學(xué)生制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，如表1。

表1 ? “設(shè)計(jì)制作一個(gè)保溫杯”STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)

[科學(xué) 認(rèn)識(shí)不同材料的傳熱本領(lǐng)不同，熱的不良導(dǎo)體能夠減緩熱量散失

認(rèn)識(shí)固體、液體、氣體的主要傳熱方式

補(bǔ)充學(xué)習(xí)更多的熱學(xué)原理，并嘗試將其運(yùn)用到保溫杯的設(shè)計(jì)制作中去 技術(shù) 尋找適合制作保溫杯的材料，測(cè)試、比較材料的保溫性能;嘗試用多種方式處理材料，制作個(gè)性化的作品 工程 合理分工，有組織地分析項(xiàng)目實(shí)施的步驟和可能面臨的困難;能及時(shí)、有效地交流意見(jiàn)

合理規(guī)劃材料、設(shè)計(jì)圖紙，并根據(jù)實(shí)際制作情況調(diào)整、改進(jìn)設(shè)計(jì)圖 數(shù)學(xué) 對(duì)材料測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、統(tǒng)計(jì)、分析

合計(jì)成本，有依據(jù)地為產(chǎn)品進(jìn)行估值 ]

從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等維度制定STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)，能將科學(xué)概念、科學(xué)方法和科學(xué)情感有機(jī)融合，使其貫穿項(xiàng)目始終，為學(xué)生在知識(shí)、能力、思維等方面的發(fā)展指明方向。在“STEM+”的理念下，教師也可以動(dòng)態(tài)地、循序漸進(jìn)地加入藝術(shù)、人文等目標(biāo)維度。比如，在“設(shè)計(jì)制作一個(gè)保溫杯”這一項(xiàng)目中，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)目標(biāo)是核心目標(biāo)，只有在這四個(gè)維度目標(biāo)的指引下，才能建構(gòu)起保溫杯模型，而當(dāng)模型升級(jí)為產(chǎn)品時(shí)，藝術(shù)、人文的要素就會(huì)凸顯出來(lái)。

三、思維的分化——高度開(kāi)放的項(xiàng)目實(shí)施路徑，誘發(fā)思維的深入和創(chuàng)新

從技術(shù)與工程領(lǐng)域的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)邏輯（如圖1）來(lái)看，現(xiàn)實(shí)需求引發(fā)項(xiàng)目的啟動(dòng);現(xiàn)實(shí)需求的差異促使項(xiàng)目成果朝多元化發(fā)展。這就決定了學(xué)生在STEM學(xué)習(xí)中重在思考，而非制作;完成的作品是思維發(fā)展和創(chuàng)新的成果，而非手工復(fù)制品。成果創(chuàng)新要求思維分化，而學(xué)習(xí)路徑的高度開(kāi)放才能為思維個(gè)性化發(fā)展創(chuàng)造最大可能性。學(xué)習(xí)路徑的開(kāi)放性主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)空、學(xué)習(xí)方法三個(gè)方面。

（一）開(kāi)放學(xué)習(xí)內(nèi)容，為思維分化打下基礎(chǔ)

STEM學(xué)習(xí)倡導(dǎo)在“做中學(xué)，學(xué)中思”，有時(shí)還可能是“因做而學(xué)”。當(dāng)已有知識(shí)儲(chǔ)備不能支持STEM項(xiàng)目繼續(xù)實(shí)施時(shí)，學(xué)生就會(huì)從更開(kāi)放的資源庫(kù)中搜索學(xué)習(xí)資源，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，從而為思維個(gè)性化發(fā)展埋下種子。

比如，教師將教科版《科學(xué)》五年級(jí)下冊(cè)《制作一個(gè)一分鐘計(jì)時(shí)器》一課改造為STEM項(xiàng)目——《做一個(gè)計(jì)時(shí)器》，為學(xué)生提供注射器、紙板、小球、棉線、細(xì)沙、紙杯等豐富的材料。學(xué)生可以根據(jù)這一單元中的水鐘、沙漏、擺鐘等已有模型，有選擇性地進(jìn)行升級(jí)改造。各小組在這個(gè)STEM項(xiàng)目中的學(xué)習(xí)內(nèi)容是由升級(jí)改造的目標(biāo)決定的。

（二）開(kāi)放學(xué)習(xí)時(shí)空，為思維分化醞釀條件

學(xué)習(xí)時(shí)空的開(kāi)放是指學(xué)習(xí)時(shí)間的開(kāi)放和學(xué)習(xí)空間的開(kāi)放。在做一頂帽子、設(shè)計(jì)制作小賽車(chē)、制作小桿秤等項(xiàng)目中，要在40分鐘內(nèi)完成一件作品，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較困難的。即便完成了，也只能停留在簡(jiǎn)單模型的層面，并且這些模型往往趨同。因?yàn)閷W(xué)生沒(méi)有充足的時(shí)間思考和醞釀，組員之間沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)行充分的交流研討。

因此，將教材中技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容改造成STEM項(xiàng)目后，學(xué)生應(yīng)該得到更充裕的學(xué)習(xí)時(shí)間和更開(kāi)放的學(xué)習(xí)空間。以STEM項(xiàng)目“造一座橋”為例，教師應(yīng)該為學(xué)生觀察生活中不同結(jié)構(gòu)、不同造型、不同規(guī)模的橋創(chuàng)造條件。這能為學(xué)生規(guī)劃、設(shè)計(jì)一座橋提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)。也曾有學(xué)校組織學(xué)生到室外搭建一座跨度超過(guò)5米，可以承受人的重量的橋。從教室到操場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，延伸了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，給學(xué)生提供了理論嫁接現(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)。

（三）開(kāi)放學(xué)習(xí)方法，為思維分化疏通要道

探究并非學(xué)習(xí)科學(xué)的唯一方式，探究式學(xué)習(xí)也并不等同于實(shí)驗(yàn)研究。查閱資料、實(shí)地考察、采訪調(diào)查等都可以作為學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)的方法。在STEM項(xiàng)目實(shí)施的特定階段，學(xué)生可以通過(guò)一些傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法完成任務(wù)，如師徒相授、實(shí)踐訓(xùn)練，也可以應(yīng)用超出現(xiàn)階段理解能力的原理和技術(shù)等。

比如在學(xué)習(xí)“做一個(gè)太陽(yáng)能熱水器”STEM項(xiàng)目時(shí)，學(xué)生可以先到商店參觀各種款式的太陽(yáng)能熱水器，聽(tīng)一聽(tīng)導(dǎo)購(gòu)員對(duì)太陽(yáng)能熱水器主要功能的介紹，再上網(wǎng)查閱資料，尋找這些功能背后的科學(xué)信息。目的不在于讓學(xué)生理解所有的科學(xué)原理，而是為了豐富本單元光與熱的科學(xué)信息，為太陽(yáng)能熱水器模型的建構(gòu)創(chuàng)造多種可能性。當(dāng)學(xué)生不滿足于教材提供的簡(jiǎn)易太陽(yáng)能熱水器模型時(shí)，創(chuàng)造性思維由此延伸。

四、評(píng)價(jià)的優(yōu)化——量性評(píng)價(jià)與質(zhì)性評(píng)價(jià)結(jié)合，提升評(píng)價(jià)效果

量性評(píng)價(jià)與質(zhì)性評(píng)價(jià)結(jié)合的方式能夠同時(shí)發(fā)揮兩種評(píng)價(jià)的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)雙方的不足，使評(píng)價(jià)更精準(zhǔn)、全面、高效。

（一）量性評(píng)價(jià)指引項(xiàng)目的規(guī)劃與實(shí)施

制定明確的量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并且在項(xiàng)目實(shí)施前出示評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)閷W(xué)生規(guī)劃和實(shí)施STEM項(xiàng)目樹(shù)立標(biāo)桿，指引方向。以一年級(jí)STEM項(xiàng)目“做一張葉畫(huà)”的量化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為例，如表2。

推選組長(zhǎng)和分工指向項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)建設(shè);葉的形狀、顏色、名稱指向做葉畫(huà)這一項(xiàng)目中的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容;給葉畫(huà)起個(gè)題目指向作品的創(chuàng)意。量化的評(píng)分表不僅能激發(fā)學(xué)生做葉畫(huà)的興趣和比賽欲望，還能從人員規(guī)劃、材料收集、作品改進(jìn)等方面為學(xué)生實(shí)施STEM項(xiàng)目指出努力的方向。

（二）質(zhì)性評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生的隱性成長(zhǎng)

學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題、解決困難的經(jīng)歷以及交流研討的過(guò)程是難以量化的，但這個(gè)過(guò)程卻演繹了學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。教師應(yīng)為學(xué)生搭建平臺(tái)，對(duì)這些難以量化的學(xué)習(xí)行為進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。

仍然以STEM項(xiàng)目“做一張葉畫(huà)”為例，教師通過(guò)“葉畫(huà)展示交流會(huì)”對(duì)學(xué)生進(jìn)行質(zhì)性評(píng)價(jià)。每個(gè)小組依次介紹落葉的采集過(guò)程，葉來(lái)自什么植物，葉的特點(diǎn)，葉畫(huà)表達(dá)的意思等。匯報(bào)結(jié)束后，每位學(xué)生擁有3顆★貼紙，他們依次在作品陳列區(qū)自主投票。學(xué)生通過(guò)展示、交流，呈現(xiàn)做葉畫(huà)過(guò)程中遇到問(wèn)題、解決困難以及質(zhì)疑論證等難以量化的隱性學(xué)習(xí)成果。民主投票能夠引發(fā)學(xué)生的情感共鳴，作為一種無(wú)聲的交流方式，彌補(bǔ)低年級(jí)兒童語(yǔ)言表述能力的不足。

從已有課例的實(shí)踐效果來(lái)看，在STEM理念下開(kāi)展技術(shù)與工程內(nèi)容的教學(xué)，能夠優(yōu)化常規(guī)科學(xué)課40分鐘的時(shí)間配置，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，搭建更多的實(shí)踐和創(chuàng)新活動(dòng)平臺(tái)。學(xué)生在STEM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和成果豐富性是常規(guī)科學(xué)課望塵莫及的。除此之外，小學(xué)科學(xué)教材中一些以長(zhǎng)周期觀察和以調(diào)查、實(shí)踐為主的學(xué)習(xí)內(nèi)容都具備開(kāi)發(fā)成STEM項(xiàng)目的條件，有待研究和實(shí)踐。

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（浙江省德清縣乾元鎮(zhèn)中心小學(xué) ? 313216）