聚學(xué)科·聯(lián)生活·核特征

鄧君

［摘 要］隨著核心素養(yǎng)概念的提出，STEM教育成為教育改革的研究熱點。然而，當(dāng)前的STEM項目化學(xué)習(xí)在教學(xué)實踐中存在著“重環(huán)節(jié)，輕規(guī)律”“重模仿，缺思考”“重協(xié)助，錯主體”“重成果，輕過程”等問題，教師應(yīng)積極尋找解決問題的對策。在科學(xué)課程教學(xué)中，教師可采取“聚學(xué)科—聯(lián)生活—核特征”三步走策略，先聚焦各學(xué)科知識的關(guān)聯(lián)點，聯(lián)系學(xué)生的實際生活建立項目群，再根據(jù)項目群中的各項目核對學(xué)生特征，然后確定項目內(nèi)容，進行項目實踐，最終達到提升學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］第一學(xué)段；科學(xué)課程；STEM教育；項目化學(xué)習(xí)

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2023）03-0076-04

一、提出問題

發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，是要培養(yǎng)學(xué)生能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格與關(guān)鍵能力。STEM教育因其內(nèi)涵、模式及特點符合21世紀(jì)對學(xué)生關(guān)鍵能力培養(yǎng)的要求，成為世界各國教育改革的研究熱點。然而，當(dāng)前我國對第一學(xué)段的科學(xué)STEM教育實踐研究較少，且相關(guān)研究表明，學(xué)生盡早接觸到STEM教育，對學(xué)生理解能力的發(fā)展產(chǎn)生積極影響。因此，立足一線課堂，探索如何設(shè)計適合第一學(xué)段的科學(xué)STEM項目化學(xué)習(xí)，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

STEM教育理念源自美國，是一種以項目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式。它將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科有機融為一體，有利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過長期的課堂觀察和教學(xué)實踐，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)前部分教師在第一學(xué)段科學(xué)教學(xué)中實施STEM項目化學(xué)習(xí)時存在以下問題。

1.重環(huán)節(jié)，輕規(guī)律

目前，科學(xué)教學(xué)中最常見的STEM項目化學(xué)習(xí)，是基于一個真實問題進行的探究性學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在探究實踐中運用已有的科學(xué)、數(shù)學(xué)和技術(shù)等學(xué)科知識設(shè)計一個作品，去解決實際生活中的小工程問題。項目化學(xué)習(xí)具有相似的流程：創(chuàng)設(shè)情境—提出制作任務(wù)—設(shè)計方案—實施方案—評估方案并改進—反思交流。部分教師會根據(jù)這個流程去尋找合適的項目，基于流程開展STEM項目化學(xué)習(xí)。這樣的做法沒有從學(xué)生的身心發(fā)展特點出發(fā)，沒有結(jié)合學(xué)生的實際學(xué)情，忽視了教育教學(xué)的基本規(guī)律，導(dǎo)致STEM項目化學(xué)習(xí)的難度遠遠超過了學(xué)生的認(rèn)知水平，學(xué)生無法從中習(xí)得知識。

例如，某教師在二年級上學(xué)期開展以“紙飛機”為主題的STEM項目化學(xué)習(xí)。該項目化學(xué)習(xí)共設(shè)置五個環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)介紹各種物體如何飛行，引出折紙飛機的任務(wù)；第二環(huán)節(jié)為提出想法，即“你覺得什么因素會影響紙飛機的飛行距離？”；第三環(huán)節(jié)驗證想法，即學(xué)生拿到材料后開始制作紙飛機并進行測試；第四環(huán)節(jié)為改進，即根據(jù)試飛經(jīng)驗再次制作紙飛機；第五環(huán)節(jié)為反思交流，即舉行紙飛機大賽，讓學(xué)生分享成功經(jīng)驗。

縱觀整個項目化學(xué)習(xí)流程，是符合STEM教育理念的設(shè)計。但走進課堂后發(fā)現(xiàn)，在改進環(huán)節(jié)，教師先讓學(xué)生思考紙飛機為什么能夠飛得起來，以此引出與飛機飛行相關(guān)的4種力（推力、升力、重力、阻力），引導(dǎo)學(xué)生在了解紙飛機飛行的原理之后，再改進自己制作的紙飛機。觀察課堂，可以明顯看出學(xué)生在這一環(huán)節(jié)的參與度較低，難以吸收這些知識。其實，學(xué)生第一次正式接觸“力”這個概念，是在五年級上冊“運動和力”單元，學(xué)習(xí)受力情況分析則是在五年級下冊“沉與浮”單元。顯然，這個項目化學(xué)習(xí)的難度遠遠超出了學(xué)生的認(rèn)知水平。

2.重模仿，缺思考

由于項目化學(xué)習(xí)的難度超出了學(xué)生的認(rèn)知水平，所以在這一學(xué)習(xí)過程中，大多數(shù)學(xué)生只能一味地進行模仿，并不了解操作背后的原因，導(dǎo)致學(xué)生只學(xué)會簡單的操作技能，缺少了思維的參與，與STEM教育的初衷背道而馳。

例如，在二年級上學(xué)期以“紙飛機”為主題的STEM項目化學(xué)習(xí)中，改進環(huán)節(jié)在介紹完飛機的飛行原理之后，教師讓學(xué)生討論“力”的來源，思考用什么方法可以改變這些力，讓飛機飛得更遠。如改變飛機頭部形狀以減少阻力，或改變飛機機翼形狀增加升力等。

這一環(huán)節(jié)超出了學(xué)生的認(rèn)知范圍，仔細觀察發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生是在模仿其中一些同學(xué)折紙飛機。這樣的課堂變成了沒有思維參與、為完成任務(wù)而進行模仿學(xué)習(xí)的課堂。

3.重協(xié)助，錯主體

在開展項目化學(xué)習(xí)過程中，當(dāng)學(xué)生遇到操作困難且教學(xué)時間不足時，部分教師會將學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成由家長與學(xué)生合作來完成。這樣會導(dǎo)致制作主體的變換，學(xué)生不再是學(xué)習(xí)的主體。

例如，某教師在二年級下學(xué)期開展以“做一頂帽子”為主題的STEM項目化學(xué)習(xí)。在前兩個環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識了各種各樣的帽子，并讓學(xué)生設(shè)計自己想要的帽子。到了制作環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)先前的設(shè)計，從家里帶來了材料及工具。課時結(jié)束后，大部分學(xué)生未能完成帽子的制作，于是教師布置了家庭作業(yè)：“在家長的幫助下制作好帽子，第二天帶來學(xué)校進行班級展示?！?/p>

讓二年級的學(xué)生自己動手做一頂帽子的難度較大，而教師布置的作業(yè)既有內(nèi)容要求，又有時間限制?？上攵?，當(dāng)這一作業(yè)轉(zhuǎn)移到家庭后，制作的主體從學(xué)生轉(zhuǎn)變成了家長，大大降低了學(xué)生的參與度。

4.重成果，輕過程

當(dāng)前，部分中小學(xué)紛紛建設(shè)STEM教育課程，急于宣傳STEM教育的成效，在教育教學(xué)中過分關(guān)注成果的展示，而忽視了STEM項目化學(xué)習(xí)活動是圍繞解決問題開展的。在整個科學(xué)課程的STEM項目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生缺少解決問題的動力和分析、推理、交流、合作的經(jīng)驗，導(dǎo)致STEM項目化學(xué)習(xí)變成了沒有探索價值的手工課。

例如，某教師在二年級下學(xué)期開展以“報紙環(huán)保衣”為主題的STEM項目化學(xué)習(xí)，該項目共設(shè)置五個環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)：展示各種報紙制作的環(huán)保衣，引出主題“量身定制環(huán)保衣”；第二環(huán)節(jié)：設(shè)計環(huán)保衣，“畫出你想要報紙環(huán)保衣”；第三環(huán)節(jié)：測量尺寸，學(xué)生合作測量身體各部分的尺寸；第四環(huán)節(jié)：制作環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)設(shè)計圖合作做報紙環(huán)保衣；第五環(huán)節(jié)：評比環(huán)節(jié)，將制作出來環(huán)保衣進行展示評比。

該項目涉及的原理并不多，難度在學(xué)生可接受范圍內(nèi)。但到了制作環(huán)節(jié)，學(xué)生的制作脫離了前面的測量和設(shè)計，一些學(xué)生直接將報紙貼在身上，手忙腳亂地制作一件能掛在身上的“衣服”，且教師未能及時指導(dǎo)學(xué)生要根據(jù)設(shè)計進行制作，導(dǎo)致項目化學(xué)習(xí)變成了只注重成果而沒有探索價值的手工課。

二、尋找對策

要解決以上問題，關(guān)鍵在于設(shè)計適合第一學(xué)段學(xué)生水平的STEM項目。適當(dāng)?shù)捻椖炕瘜W(xué)習(xí)內(nèi)容能提高學(xué)生的參與度，避免STEM教育停留于環(huán)節(jié)，止步于模仿，借力于家長，側(cè)重于成果。如何準(zhǔn)確地設(shè)計適合第一學(xué)段學(xué)生水平的STEM項目，是當(dāng)下一線科學(xué)教師急需解決的問題。教師必須從學(xué)生的實際學(xué)情出發(fā)，遵循學(xué)生的身心發(fā)展特點和認(rèn)知規(guī)律，才能設(shè)計出切合學(xué)生實際的項目化學(xué)習(xí)。

1.聚焦各學(xué)科知識

STEM項目化學(xué)習(xí)注重探究性，強調(diào)要讓學(xué)生動手、動腦，運用學(xué)過的知識去解決問題。因此，整個項目化學(xué)習(xí)過程中蘊含的新知識應(yīng)盡可能簡要，否則就會變成教學(xué)抽象知識的科學(xué)課了。對學(xué)生已掌握的學(xué)科知識進行梳理時，教師應(yīng)找到各學(xué)科知識之間的關(guān)聯(lián)點，將STEM項目化學(xué)習(xí)建立在學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上，這樣能有效避免項目化學(xué)習(xí)內(nèi)容超出學(xué)生的認(rèn)知。

2.聯(lián)系學(xué)生生活實際

情境性是STEM教育的特征之一，強調(diào)學(xué)習(xí)過程要圍繞一個真實問題展開，要求學(xué)生能夠根據(jù)所處情境靈活應(yīng)用知識解決問題。教學(xué)中的情境越貼近生活實際，學(xué)生就越能感受到學(xué)習(xí)活動與自身生活息息相關(guān)，其對學(xué)習(xí)的投入度也就越高。因此，教師要在找到各學(xué)科知識的關(guān)聯(lián)點后，聯(lián)系學(xué)生的生活實際，設(shè)計貼近現(xiàn)實生活的STEM項目群。

3.核對學(xué)生特征

根據(jù)學(xué)生的所學(xué)知識和生活實際設(shè)計的STEM項目化學(xué)習(xí)，雖然在認(rèn)知和相關(guān)性方面能夠滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，但這并不意味著完全適合學(xué)生。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難免會遇到問題，所以在初步擬定一系列的項目環(huán)節(jié)之后，教師要將項目群中的各項目環(huán)節(jié)與學(xué)生的特征進行核對，以確保STEM項目化學(xué)習(xí)順利開展。

綜合以上分析，STEM項目化學(xué)習(xí)的設(shè)計要具有以下邏輯關(guān)系（見圖1）。

三、策略運用

結(jié)合以上對策，設(shè)計適合第一學(xué)段學(xué)生的STEM項目化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能像科學(xué)家一樣經(jīng)歷完整的研究過程，以有效提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

1.繪制學(xué)科知識地圖，尋找關(guān)聯(lián)點

將學(xué)生學(xué)過的各學(xué)科知識以表格的形式進行羅列，有助于找到各學(xué)科知識中可切入的關(guān)聯(lián)點。例如，1～2年級的數(shù)學(xué)、科學(xué)學(xué)科知識見表1、表2。

根據(jù)數(shù)學(xué)、科學(xué)的學(xué)科知識地圖，可以發(fā)現(xiàn)這兩個學(xué)科在“測量”這一知識點上具有關(guān)聯(lián)性，教師可以此知識點進行切入。

2.聯(lián)系實際生活，建立STEM項目群

找到數(shù)學(xué)與科學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)知識點——“測量”后，要測量什么呢？教師可帶著這個問題聯(lián)想二年級學(xué)生在實際生活中可能會遇到的問題。觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在生活中可能會遇到兩種測量問題：一是測量自己的身體尺寸，如身高、腰圍等；二是測量身邊物體的尺寸，如桌子、凳子等。根據(jù)這些問題，教師可擬定以下STEM項目群（見表3）。

3.核對學(xué)生特征，確定最后項目

初擬項目群之后，教師要核對學(xué)生的特征，如興趣、操作能力等，分析哪個項目最能吸引學(xué)生的興趣且難易程度最合適。經(jīng)調(diào)查，學(xué)生對以上三個項目都很感興趣，此時則考慮學(xué)生的操作能力。項目1和項目2對動手能力要求較高，操作過程中涉及曲面周長的測量、布料的剪裁與縫合等，這類活動對二年級學(xué)生而言難度較大。而根據(jù) 1～2年級美術(shù)學(xué)科知識地圖（見表4），發(fā)現(xiàn)二年級學(xué)生正在學(xué)習(xí)折、剪等基本操作，能夠基本掌握簡單的折、剪技術(shù)。由此，項目3更適合在二年級學(xué)生中開展。

四、實施成效

確定好二年級下冊的科學(xué)課程STEM項目主題為“包書皮”后，教師要提煉項目目標(biāo)，設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，商榷評價方法，再進入課堂實施項目。在二年級科學(xué)課程教學(xué)中，按照以上的對策實施以“包書皮”為主題的STEM項目化學(xué)習(xí)，之前提到的問題基本消除，項目化學(xué)習(xí)實施展現(xiàn)成效。

1.符合認(rèn)知，難度適當(dāng)

“包書皮”項目所要解決的問題是根據(jù)書本的尺寸，設(shè)計一個合適的書皮。項目化學(xué)習(xí)過程中運用的主要知識是測量，而學(xué)生在數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)科中均已學(xué)習(xí)過“測量”這一知識點，能夠很快地理解項目化學(xué)習(xí)中蘊含的科學(xué)原理及學(xué)科知識，項目難度處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，便于學(xué)生進行知識的遷移和應(yīng)用，符合學(xué)生的認(rèn)知水平。

2.獨立思考，發(fā)展思維

學(xué)生了解該項目化學(xué)習(xí)中蘊含的科學(xué)原理與學(xué)科知識，并能將知識進行有效的遷移和應(yīng)用，可促進創(chuàng)新思維和實踐能力的發(fā)展。因此，這一項目化學(xué)習(xí)不僅是技能上的實踐，還包含了思維的深度參與。

3.突出主體，增強體驗

“包書皮”項目實施過程中需要用到的操作技巧有量、折、剪、粘、畫等，是基本的操作技巧，學(xué)生在日常生活及美術(shù)課中都有過實踐經(jīng)歷。因此，這一項目化學(xué)習(xí)在實踐和思維上很適合學(xué)生，學(xué)生在課堂上就能獨立完成。自己動手、動腦，親身參與學(xué)習(xí)過程，將抽象的書本知識與實際問題聯(lián)系起來，增強了學(xué)習(xí)體驗。

4.環(huán)節(jié)緊扣，有機融合

以“包書皮”為主題的STEM項目化學(xué)習(xí)，要求學(xué)生先測量書本尺寸，再在原材料上進行設(shè)計，然后依據(jù)設(shè)計圖進行剪裁、美化，“設(shè)計—制作—優(yōu)化成果”等環(huán)節(jié)緊緊相扣，做到了有機融合，不存在設(shè)計與制作或設(shè)計與優(yōu)化成果之間脫節(jié)的問題。經(jīng)過這一項目化學(xué)習(xí)后，學(xué)生的小組合作更團結(jié)了，探究能力也有所提升，信息表達能力得到提高。

當(dāng)前，針對第二學(xué)段的科學(xué)STEM項目化學(xué)習(xí)研究仍處于探索階段，希望廣大教育工作者能夠秉承科學(xué)探究精神，與各學(xué)科教師合作研究，設(shè)計出切合學(xué)生實際、能夠促進學(xué)生核心素養(yǎng)提升的科學(xué)課程STEM項目化學(xué)習(xí)。

［ 參 考 文 獻 ］

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（責(zé)編 韋於坊 杜 華）