黃健儀

【摘要】綜合實踐活動與STEM教育培養(yǎng)目標與課程特質(zhì)有著相通之處，在小學綜合實踐課堂開展STEM項目學習極具可行性，對培養(yǎng)學生的獨立思考能力和創(chuàng)新思維有著重大的意義。設(shè)計制作作為綜合實踐活動課程的主要活動方式之一更是與STEM項目學習有著異曲同工之妙，因此，筆者認為在設(shè)計制作活動中實施STEM教育具有較強的可操作性。本文中，筆者嘗試在設(shè)計制作活動的課程內(nèi)容、教學步驟、學習支架、評價方式上闡述如何在設(shè)計制作活動中實施STEM項目學習。

【關(guān)鍵詞】綜合實踐活動；設(shè)計制作；STEM

提高學生的實踐水平和創(chuàng)造力是我國素質(zhì)教育中是值得重視的問題。綜合實踐活動是從學生實際出發(fā)，強調(diào)運用各種學科知識解決現(xiàn)實問題的課程，是具有自主型、實踐性、整合型等特點的跨學科實踐性課程。而STEM也是一種跨學科整合的教育模式。學生在在特定的情景中運用相關(guān)學科知識，解決現(xiàn)實生活中的問題，這與綜合實踐活動的課程理念不謀而合。因此，在小學綜合實踐課堂開展STEM項目學習極具可行性，對培養(yǎng)學生的獨立思考能力和創(chuàng)新思維有著重大的意義。

《中小學綜合實踐活動課程綱要》中提出：“學校與教師要根據(jù)課程目標，并根據(jù)學生發(fā)展的實際需要，設(shè)計活動主題和具體內(nèi)容，并選擇考察探究、社會服務(wù)、職業(yè)體驗或設(shè)計制作等活動形式。其中，設(shè)計制作指學生運用各種工具、工藝（包括信息技術(shù)）進行設(shè)計，并動手操作，將自己的創(chuàng)意、方案付諸現(xiàn)實，轉(zhuǎn)化為物品或作品的過程，如動漫制作、編程、陶藝創(chuàng)作等，它注重提高學生的技術(shù)意識、工程思維、動手操作能力等。在活動過程中，鼓勵學生手腦并用，靈活掌握、融會貫通各類知識和技巧，提高學生的技術(shù)操作水平、知識遷移水平，體驗工匠精神等。”設(shè)計制作的關(guān)鍵要素包括：創(chuàng)意設(shè)計；選擇活動材料或工具；動手制作；交流展示物品或作品，反思與改進。而STEM項目學習一般以制作手工作品為起點，在教師的指導下，學生按自己的設(shè)計思路，采用科學的方法完成作品設(shè)計。學生在完成作品的過程中運用各學科知識，進行系列的探究與設(shè)計活動。因此，筆者認為，設(shè)計制作活動與STEM項目學習的基本理念是一致的，在設(shè)計制作活動中實施STEM教育具有較強的可操作性。

如何在設(shè)計制作活動中實施STEM項目學習？筆者在課程內(nèi)容、教學步驟、學習支架、評價方式上做了思考與實踐。

一、開發(fā)讓學生運用多學科知識解決實際問題的課程內(nèi)容

跨學科性是STEM最重要的核心特征，意味著教師在STEM教育中不再將重點放在某個特定學科或者過于關(guān)注學科界限，而將重心放在特定問題上，強調(diào)利用科學、技術(shù)、工程或數(shù)學等學科的關(guān)聯(lián)知識解決問題，實現(xiàn)跨越學科界限，從多學科知識綜合應(yīng)用的角度提高學生解決實際問題的能力的教育目標。（趙中建，2017）

筆者在二年級《神奇的密封袋》主題活動中，讓學生通過觀察、探究活動了解密封袋的原理后，設(shè)計了讓學生自制密封袋活動。密封袋是學生生活中常見的用品，通過不同的連接方式，使兩個部分牢固的鎖在一起，起到密封的作用。學生通過觀察和研究常見的各種密封袋，了解密封袋的原理，了解在設(shè)計需要考慮其用途和條件的限制，這個項目中，學生圍繞如何自由的打開和閉合密封袋這個實際問題，運用了科學、設(shè)計與技術(shù)等知識來設(shè)計密封袋。

二、設(shè)計凸顯STEM項目課核心的教學步驟

以工程為框架這一點對于STEM課程來說無可置疑。工程設(shè)計過程是解決STEM項目挑戰(zhàn)的組織方法，這個過程包含從定義問題到創(chuàng)造并開發(fā)最終解決問題的一系列步驟。STEM中的E（工程）就是傳統(tǒng)課程與STEM課程的重要區(qū)別。工程設(shè)計流程可以簡單概括成以下5個步驟：確定問題、確定標準和約束條件、產(chǎn)生得解決方案、建立模型或原型、測試并完善設(shè)計。

以五年級《DIY水過濾器--設(shè)計制作課》為例，闡述如何設(shè)計課堂教學。首先，從談話導入開始，引發(fā)學生思考工程師如何通過過濾去除水中的有害物質(zhì)，確定設(shè)計制作一個過濾器，去除這杯水中的有害物質(zhì)的這個問題。第二步，引導學生思考與討論以下三個問題：水處理在整個水循環(huán)過程中的位置；繪制過濾器的草圖，思考你會采用那些材料制作過濾器；你如何得知你設(shè)計的過濾器能夠起作用？為什么？以此明確確定標準和約束條件是：使用棉球、沙、礫石、活性炭為材料制作的過濾器能把紅色的物質(zhì)過濾，該項活動預(yù)算總開支不能超過5元。第三步，各小組根據(jù)限定條件與標準，討論確認一個方法，并繪制草圖與制訂小組預(yù)預(yù)算計劃。第四步，學生分組制作水過濾器。第五步，對已完成的小組進行測試評判，引導學生思考不足之處，失敗原因。學生根據(jù)新知識，重新設(shè)計水過濾器，完善設(shè)計。

三、建構(gòu)幫助學生完成任務(wù)的學習支架

STEM教育重視學習者學習主體地位的同時，也不忽視教師的指導作用。教師提供必要的學習支架，是確保學生在順利進行學習并解決問題的關(guān)鍵所在。典型的支架包括（閆寒冰，2003）：情境型支架、問題型支架、實驗型支架、信息型支架、知識型支架、程序型支架、策略型支架、范例型支架、訓練性支架等。

在三年級的《設(shè)計制作植物構(gòu)造模型》中，筆者在活動中設(shè)計了讓學生觀察被阻隔陽光的植物，引導學生討論植物生長的必要條件優(yōu)哪些，引發(fā)學生思考植物如何在葉子上制造養(yǎng)分？各種物質(zhì)如何在莖里上下移動？空氣如何進出？為學生設(shè)計了問題型支架，創(chuàng)設(shè)問題情景，幫助學生進入學習，引發(fā)學生思維。在動手制作之前，筆者給學生介紹了植物的構(gòu)造與運作的相關(guān)知識，為學生提供信息型支架，幫助學生了解正確的知識，指導設(shè)計制作產(chǎn)品。學生在老師的引導下，經(jīng)歷確定問題、確定標準和約束條件、產(chǎn)生得解決方案、建立模型或原型、測試并完善設(shè)計等工程設(shè)計流程，實際上是為學生提供了程序型支架，培養(yǎng)學生的工程思維。

四、運用關(guān)注學生的真實能力的評價方式

STEM教學側(cè)重于培養(yǎng)學習者解決實際問題的能力，因此，STEM項目學習的評價應(yīng)更關(guān)注學習者的真實能力。STEM項目學習的教學評價包括形成性評價和總結(jié)性評價。形成性評價注重學生過程表現(xiàn)，較多地使用評價量表等形式了解活動過程中的存在問題，及時反饋，一遍教師調(diào)整教學方案。在STEM項目學習中，評價量規(guī)實較為常見的一種評價方式。筆者圍繞三維目標，對學生的搜集資料能力、質(zhì)疑能力、探究性閱讀能力、口頭表達能力、動手操作能力、小組學習計劃、合作學習、學習成果、成果展示效果、學習效率情況、參與態(tài)度等方面設(shè)計評價量表，檢驗學生真實的能力，為學生明確努力方向。

綜上所述，在設(shè)計制作活動中實施STEM教育，要做到以下幾點：圍繞生活問題開展的設(shè)計制作活動，讓活動自然而然成為應(yīng)用跨學科知識解決問題的STEM教育；在課堂上運用工程設(shè)計的步驟培養(yǎng)學生工程思維，凸顯了STEM項目課的核心內(nèi)容；為學生構(gòu)建不同類型的學習支架，發(fā)揮教師在STEM教育中對學生意義建構(gòu)的幫助和促進作用；制定評價學生真實能力的STEM項目學習評價方案，讓學生在設(shè)計制作中綜合應(yīng)用知識解決真問題，激發(fā)學生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，同時發(fā)展了應(yīng)用科學思維、進行批判性思考的能力，提高學生綜合素質(zhì)。