聚学科·联生活·核特征

邓君

［摘 要］随着核心素养概念的提出，STEM教育成为教育改革的研究热点。然而，当前的STEM项目化学习在教学实践中存在着“重环节，轻规律”“重模仿，缺思考”“重协助，错主体”“重成果，轻过程”等问题，教师应积极寻找解决问题的对策。在科学课程教学中，教师可采取“聚学科—联生活—核特征”三步走策略，先聚焦各学科知识的关联点，联系学生的实际生活建立项目群，再根据项目群中的各项目核对学生特征，然后确定项目内容，进行项目实践，最终达到提升学生核心素养的目标。

［关键词］第一学段；科学课程；STEM教育；项目化学习

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2023）03-0076-04

一、提出问题

发展学生的核心素养，是要培养学生能够适应终身发展和社会发展所需要的必备品格与关键能力。STEM教育因其内涵、模式及特点符合21世纪对学生关键能力培养的要求，成为世界各国教育改革的研究热点。然而，当前我国对第一学段的科学STEM教育实践研究较少，且相关研究表明，学生尽早接触到STEM教育，对学生理解能力的发展产生积极影响。因此，立足一线课堂，探索如何设计适合第一学段的科学STEM项目化学习，具有十分重要的现实意义。

STEM教育理念源自美国，是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式。它将科学、技术、工程、数学等学科有机融为一体，有利于对学生创新能力的培养。通过长期的课堂观察和教学实践，笔者发现当前部分教师在第一学段科学教学中实施STEM项目化学习时存在以下问题。

1.重环节，轻规律

目前，科学教学中最常见的STEM项目化学习，是基于一个真实问题进行的探究性学习，要求学生在探究实践中运用已有的科学、数学和技术等学科知识设计一个作品，去解决实际生活中的小工程问题。项目化学习具有相似的流程：创设情境—提出制作任务—设计方案—实施方案—评估方案并改进—反思交流。部分教师会根据这个流程去寻找合适的项目，基于流程开展STEM项目化学习。这样的做法没有从学生的身心发展特点出发，没有结合学生的实际学情，忽视了教育教学的基本规律，导致STEM项目化学习的难度远远超过了学生的认知水平，学生无法从中习得知识。

例如，某教师在二年级上学期开展以“纸飞机”为主题的STEM项目化学习。该项目化学习共设置五个环节：第一环节介绍各种物体如何飞行，引出折纸飞机的任务；第二环节为提出想法，即“你觉得什么因素会影响纸飞机的飞行距离？”；第三环节验证想法，即学生拿到材料后开始制作纸飞机并进行测试；第四环节为改进，即根据试飞经验再次制作纸飞机；第五环节为反思交流，即举行纸飞机大赛，让学生分享成功经验。

纵观整个项目化学习流程，是符合STEM教育理念的设计。但走进课堂后发现，在改进环节，教师先让學生思考纸飞机为什么能够飞得起来，以此引出与飞机飞行相关的4种力（推力、升力、重力、阻力），引导学生在了解纸飞机飞行的原理之后，再改进自己制作的纸飞机。观察课堂，可以明显看出学生在这一环节的参与度较低，难以吸收这些知识。其实，学生第一次正式接触“力”这个概念，是在五年级上册“运动和力”单元，学习受力情况分析则是在五年级下册“沉与浮”单元。显然，这个项目化学习的难度远远超出了学生的认知水平。

2.重模仿，缺思考

由于项目化学习的难度超出了学生的认知水平，所以在这一学习过程中，大多数学生只能一味地进行模仿，并不了解操作背后的原因，导致学生只学会简单的操作技能，缺少了思维的参与，与STEM教育的初衷背道而驰。

例如，在二年级上学期以“纸飞机”为主题的STEM项目化学习中，改进环节在介绍完飞机的飞行原理之后，教师让学生讨论“力”的来源，思考用什么方法可以改变这些力，让飞机飞得更远。如改变飞机头部形状以减少阻力，或改变飞机机翼形状增加升力等。

这一环节超出了学生的认知范围，仔细观察发现，大部分学生是在模仿其中一些同学折纸飞机。这样的课堂变成了没有思维参与、为完成任务而进行模仿学习的课堂。

3.重协助，错主体

在开展项目化学习过程中，当学生遇到操作困难且教学时间不足时，部分教师会将学习转变成由家长与学生合作来完成。这样会导致制作主体的变换，学生不再是学习的主体。

例如，某教师在二年级下学期开展以“做一顶帽子”为主题的STEM项目化学习。在前两个环节，教师引导学生认识了各种各样的帽子，并让学生设计自己想要的帽子。到了制作环节，学生根据先前的设计，从家里带来了材料及工具。课时结束后，大部分学生未能完成帽子的制作，于是教师布置了家庭作业：“在家长的帮助下制作好帽子，第二天带来学校进行班级展示。”

让二年级的学生自己动手做一顶帽子的难度较大，而教师布置的作业既有内容要求，又有时间限制。可想而知，当这一作业转移到家庭后，制作的主体从学生转变成了家长，大大降低了学生的参与度。

4.重成果，轻过程

当前，部分中小学纷纷建设STEM教育课程，急于宣传STEM教育的成效，在教育教学中过分关注成果的展示，而忽视了STEM项目化学习活动是围绕解决问题开展的。在整个科学课程的STEM项目化学习中，学生缺少解决问题的动力和分析、推理、交流、合作的经验，导致STEM项目化学习变成了没有探索价值的手工课。

例如，某教师在二年级下学期开展以“报纸环保衣”为主题的STEM项目化学习，该项目共设置五个环节。第一环节：展示各种报纸制作的环保衣，引出主题“量身定制环保衣”；第二环节：设计环保衣，“画出你想要报纸环保衣”；第三环节：测量尺寸，学生合作测量身体各部分的尺寸；第四环节：制作环节，学生根据设计图合作做报纸环保衣；第五环节：评比环节，将制作出来环保衣进行展示评比。

该项目涉及的原理并不多，难度在学生可接受范围内。但到了制作环节，学生的制作脱离了前面的测量和设计，一些学生直接将报纸贴在身上，手忙脚乱地制作一件能挂在身上的“衣服”，且教师未能及时指导学生要根据设计进行制作，导致项目化学习变成了只注重成果而没有探索价值的手工课。

二、寻找对策

要解决以上问题，关键在于设计适合第一学段学生水平的STEM项目。适当的项目化学习内容能提高学生的参与度，避免STEM教育停留于环节，止步于模仿，借力于家长，侧重于成果。如何准确地设计适合第一学段学生水平的STEM项目，是当下一线科学教师急需解决的问题。教师必须从学生的实际学情出发，遵循学生的身心发展特点和认知规律，才能设计出切合学生实际的项目化学习。

1.聚焦各学科知识

STEM项目化学习注重探究性，强调要让学生动手、动脑，运用学过的知识去解决问题。因此，整个项目化学习过程中蕴含的新知识应尽可能简要，否则就会变成教学抽象知识的科学课了。对学生已掌握的学科知识进行梳理时，教师应找到各学科知识之间的关联点，将STEM项目化学习建立在学生已有的知识基础上，这样能有效避免项目化学习内容超出学生的认知。

2.联系学生生活实际

情境性是STEM教育的特征之一，强调学习过程要围绕一个真实问题展开，要求学生能够根据所处情境灵活应用知识解决问题。教学中的情境越贴近生活实际，学生就越能感受到学习活动与自身生活息息相关，其对学习的投入度也就越高。因此，教师要在找到各学科知识的关联点后，联系学生的生活实际，设计贴近现实生活的STEM项目群。

3.核对学生特征

根据学生的所学知识和生活实际设计的STEM项目化学习，虽然在认知和相关性方面能够满足学生的学习需求，但这并不意味着完全适合学生。学生在学习过程中难免会遇到问题，所以在初步拟定一系列的项目环节之后，教师要将项目群中的各项目环节与学生的特征进行核对，以确保STEM项目化学习顺利开展。

综合以上分析，STEM项目化学习的设计要具有以下逻辑关系（见图1）。

三、策略运用

结合以上对策，设计适合第一学段学生的STEM项目化学习，让学生能像科学家一样经历完整的研究过程，以有效提高学生的核心素养。

1.绘制学科知识地图，寻找关联点

将学生学过的各学科知识以表格的形式进行罗列，有助于找到各学科知识中可切入的关联点。例如，1～2年级的数学、科学学科知识见表1、表2。

根据数学、科学的学科知识地图，可以发现这两个学科在“测量”这一知识点上具有关联性，教师可以此知识点进行切入。

2.联系实际生活，建立STEM项目群

找到数学与科学学科之间的关联知识点——“测量”后，要测量什么呢？教师可带着这个问题联想二年级学生在实际生活中可能会遇到的问题。观察发现，学生在生活中可能会遇到两种测量问题：一是测量自己的身体尺寸，如身高、腰围等；二是测量身边物体的尺寸，如桌子、凳子等。根据这些问题，教师可拟定以下STEM项目群（见表3）。

3.核对学生特征，确定最后项目

初拟项目群之后，教师要核对学生的特征，如兴趣、操作能力等，分析哪个项目最能吸引学生的兴趣且难易程度最合适。经调查，学生对以上三个项目都很感兴趣，此时则考虑学生的操作能力。项目1和项目2对动手能力要求较高，操作过程中涉及曲面周长的测量、布料的剪裁与缝合等，这类活动对二年级学生而言难度较大。而根据 1～2年级美术学科知识地图（见表4），发现二年级学生正在学习折、剪等基本操作，能够基本掌握简单的折、剪技术。由此，项目3更适合在二年级学生中开展。

四、实施成效

确定好二年级下册的科学课程STEM项目主题为“包书皮”后，教师要提炼项目目标，设计教学内容，商榷评价方法，再进入课堂实施项目。在二年级科学课程教学中，按照以上的对策实施以“包书皮”为主题的STEM项目化学习，之前提到的问题基本消除，项目化学习实施展现成效。

1.符合认知，难度适当

“包书皮”项目所要解决的问题是根据书本的尺寸，设计一个合适的书皮。项目化学习过程中运用的主要知识是测量，而学生在数学和科学学科中均已学习过“测量”这一知识点，能够很快地理解项目化学习中蕴含的科学原理及学科知识，项目难度处于学生的最近发展区，便于學生进行知识的迁移和应用，符合学生的认知水平。

2.独立思考，发展思维

学生了解该项目化学习中蕴含的科学原理与学科知识，并能将知识进行有效的迁移和应用，可促进创新思维和实践能力的发展。因此，这一项目化学习不仅是技能上的实践，还包含了思维的深度参与。

3.突出主体，增强体验

“包书皮”项目实施过程中需要用到的操作技巧有量、折、剪、粘、画等，是基本的操作技巧，学生在日常生活及美术课中都有过实践经历。因此，这一项目化学习在实践和思维上很适合学生，学生在课堂上就能独立完成。自己动手、动脑，亲身参与学习过程，将抽象的书本知识与实际问题联系起来，增强了学习体验。

4.环节紧扣，有机融合

以“包书皮”为主题的STEM项目化学习，要求学生先测量书本尺寸，再在原材料上进行设计，然后依据设计图进行剪裁、美化，“设计—制作—优化成果”等环节紧紧相扣，做到了有机融合，不存在设计与制作或设计与优化成果之间脱节的问题。经过这一项目化学习后，学生的小组合作更团结了，探究能力也有所提升，信息表达能力得到提高。

当前，针对第二学段的科学STEM项目化学习研究仍处于探索阶段，希望广大教育工作者能够秉承科学探究精神，与各学科教师合作研究，设计出切合学生实际、能够促进学生核心素养提升的科学课程STEM项目化学习。

［ 参 考 文 献 ］

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（责编 韦於坊 杜 华）