基于项目式学习的STEM课程教学

王芳

2010年以来，STEM教育已成为我国教育界一个颇受关注的新名词。STEM，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，主要强调的是多学科的交叉融合，从而使原本分散的学科形成一个整体，让学生能够在复杂多变的学习情境中开展合作探究，发展批判性思维和创新精神，实现国家创新驱动战略中培养面向21世纪复合型人才的目标。而项目式学习（Project-Based Learning，PBL），是一种能够让学生围绕复杂真实问题，经过一段时间的设计和探究，从而掌握相应的知识和技能的学习方法。

自2015年9月起，学校就从美国北伊利诺伊大学（NIU）引进了STEM课程，目的是让处于不同能力阶段的学生，在以解决问题为导向的挑战中积极参与、动手实践，从而提高科学、技术、工程以及数学等学科的技能。任课教师主要关注学生能力、技能的培养，提高他们获得非智力知识的能力。学生通过开展“调查活动”来获取知识和经验，而非直接从课本汲取知识。这种教学方式能很好地培养学生的自主学习能力，教师只是起到指导的

作用。

一、STEM课程的教学实践

在我校，STEM课程主要以项目为导向。在七年级，学生需要完成数个不同主题的基于项目式学习的课程。每个项目持续两三周，旨在培养学生良好的学习习惯。对八年级的学生来说，他们经过一个学年的训练，能够深刻体会到科学探究的过程，熟悉工业设计流程。为此，我们会选取更加复杂、需要三四周完成的项目，侧重对学生高阶思维能力的训练与培养，如建模、分析与解读数据、评估结构等，为他们提供更个性化的选择。

在STEM课程教学过程中，我们会用1～2个学时做项目介绍，进行头脑风暴，最后1～2个学时用来分享和反思，中间时间全部留给学生进行自主探究。在这一环节中，教师要对学生的学习进度进行良好把控，适时给予建设性的建议和必要的帮助，自主探究过程注重科学方法的使用，成果分享环节重视对批判性思维的培养。

在课堂学习过程中，学生以小组为单位進行项目学习，动手设计、制作，积极参与。教师更多的是关注学生在项目学习过程中表现出的能力和技能，以及这些能力和技能在持续学习过程中的提高和

积累。

同时，教师要根据学生的实际情况调整教学进度，尝试新的授课方法，给予学生更大的自主性和参与性，尽可能地让他们参与实验目标的设定，避免学生在实验过程和实验结果上相互效仿情况的出现。例如，在用工程的方法建造陀螺的项目中，它旨在通过制作陀螺这一过程，让学生知道什么是工程制作周期（见图1），逐步熟悉、掌握该方法。

与2016年相比，今年的学生有了更多的想法，并更加勇于尝试。有的学生关注转面的层数，有的学生关注制造的材料，有的学生关注陀螺的大小……他们根据自己的关注点，不断改进设计、进行测试，得出自己的推断：转面的大小、不同的材料和层数对陀螺旋转的影响。在搭建的过程中，教师要引导学生按照工程制作周期图记录实验设计、过程数据，回答开放性问题，并根据学生的具体情况，给出难易不同的挑战或改进建议。此时，教师并不评判陀螺的优劣，而是观察整个实验过程，观察学生是否达到工程设计周期对学生的要求：是否按照工程设计周期图在不断地完善陀螺。教师注重鼓励学生的每一种设计和尝试，引导他们对实验数据和结果进行比较和思考，从而培养和提高学生的科学研究能力和工程设计

技巧。

二、STEM课程的学习评估

项目式学习的课堂形式，常常给人以误解，认为STEM课跟劳技课差不多，都是在课堂上花大量的时间做一些东西。事实上，STEM课程的每个项目都是经过精心设计的，包含科学、技术、科技以及数学学科知识的综合运用和探索，旨在培养学生实际解决问题的能力。项目式学习的教学方式重点是强调过程中的探索，恰恰符合STEM课程在过程中对能力培养的强调。那么，项目式学习的STEM课程，该如何评估学生？

例如，我校的STEM课程评估标准具体如表1所示。

STEM课程的评估是基于学生的表现，每个项目活动都对学生需要掌握的能力有明确的要求，如合理阐释因果关系、创造系统和模型、计划并实施课堂探索以及用证据支撑观点等。教师根据学生的表现评分，并非通过考试来评估。在实际授课之前，教师要结合课程标准明确本项目的评分标准，便于集中实现课程期望，也能对学生进行客观评分。