包士娟

摘 要：STEM是以項目和問題解決為基礎的學習，學生在運用知識來應對世界重大挑戰(zhàn)時，他們設計、建構、發(fā)現、合作并解決問題。本文以“DIY酸奶”為例來分析基于項目的STEM學習。學生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學習任務——做酸奶，全身心投入，積極參與，體驗成功，獲得發(fā)展。基于真實問題展開的學習活動，能更好地提升學生的科學創(chuàng)新精神和能力。

關鍵詞：STEM 跨學科 DIY酸奶課

基于項目的STEM課程是一種深度的探究活動，旨在促進兒童全身心的、合作性的問題解決及創(chuàng)造性與批判性思維的發(fā)展，為學生成為積極、主動、靈活的學習者奠基。通過引導學生在多元化、多學科的學習情境中進行“設計”學習，在眾多孤立的學科中建立一個新的橋梁來為學生提供整體認識世界的機會，培養(yǎng)學生綜合解決問題能力是STEM教育的最重要的目標。[1]從科學教育走向STEM教育，這是時代發(fā)展對培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”的呼喚，是將學生學習引向深度學習的必要的行動選擇。

一、STEM課程的特點

1.強調問題的真實性

STEM課程注重在真實情境中學習。在具體的情境中提出需要解決的問題，指出任務要求，呈現科學家與工程師工作的意義和方式。在給予足夠知識鋪墊的情境下引導學生按照任務要求設計和制作，再按照工程思維分步實施設計和制作，確保了學生的STEM課程學習問題的真實性。

2.強調課程的整合性

目前的學校教育是分學科的，但學生在學習所有學科的過程中應該發(fā)展出一個相對完整的問題解決思維。STEM課程以項目的形式組織實施跨學科學習，引導學生在發(fā)現問題、解決問題的過程中融合運用各學科知識，進行整合性的深度學習。[2]

3.強調過程的完整性

STEM課程的學習時間跨度較長，學習實踐體現為工程與實踐，設計是工程學習的關鍵，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐創(chuàng)新能力、在真實情境中合作解決問題能力的關鍵環(huán)節(jié)。在真實生活中，人們往往要積累多次失敗的經驗才能獲得成功，因此，STEM課程注重反思課程實踐的過程，并在實踐中發(fā)展理性思維，加深對跨學科知識的理解和靈活運用能力，以此發(fā)展高階思維能力。

為此，筆者將工程思想和實踐引入科學課程，結合“DIY酸奶”案例，嘗試帶領學生通過開發(fā)解決方案、檢驗設計合理性、權衡方案、討論修正等過程發(fā)展工程設計能力。

二、項目背景

“DIY酸奶”課程來自蘇教版小學科學六年級上冊第一單元“顯微鏡下的世界”第二課時的內容，通過做酸奶活動，引入“細菌”概念，把學到的微生物知識運用到生活中。本課程通過“你能為家人制作一款健康、安全的酸奶嗎？”這個驅動問題，以項目學習的方式帶領學生走進真實生活。通過整合科學、技術、工程、數學四大學科領域知識，帶領學生經歷發(fā)現問題、解決問題的過程，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

三、項目目標

1.通過觀察酸奶包裝盒、社會調查、查閱資料、參觀訪談等方式了解酸奶的種類，知道酸奶的主要成分及其作用，學會從健康角度選擇酸奶。

2.通過觀看視頻、請教專家，了解乳酸菌的形態(tài)，知道有益菌和有害菌，形成對微生物的初步感知。

3.動手實踐，為家人制作一款健康、安全的酸奶，樹立食品安全意識和健康飲食的觀念。

4.提升學生發(fā)現問題、解決問題的能力，培養(yǎng)小組合作探究、創(chuàng)新能力。

四、項目準備

1.聯系酸奶廠，設計參觀學習單。

2.請教食品安全方面的專家，提供專業(yè)知識。

五、項目實施

1.引入問題與確定需求

酸奶是最受學生喜歡的飲品之一。六年級的學生通過科學教材初步了解了制作酸奶所需的物品以及簡單的制作方法，但對于酸奶的成分、種類以及與健康的關系不是特別了解，根據學生的年齡特點，聯系生活，設計驅動問題：為自己的家人制作一款健康、安全的酸奶，口味符合他人的需求，容量100 g。

2.調查研究與學習支持

活動一：酸奶的秘密

（1）觀察酸奶包裝盒，了解酸奶里有什么？

通過調查表（見表1）的記錄、思考，學生又提出了很多問題：酸奶保質期的長短跟什么有關？為什么有的酸奶濃，有的酸奶??？是不是成分越多酸奶的品質就越好？為什么要有那么多配料？酸奶中的添加劑有哪些？這些問題像一根根導火索，直指核心概念，同學們根據問題提出了自己的觀點和理由，在交流、思辨中不斷深化對高品質酸奶的認識。

（2）查閱資料、請教專家，了解酸奶與健康的關系。

同學們提出了很多問題，如：酸奶中的這些成分有什么用？與身體健康有什么關系？查閱資料后，學生對搜集到的資料又提出了質疑：喝酸奶真的可以減肥嗎？這些問題引導著孩子們一步步研究酸奶與健康的關系。同學們還圍繞“加的菌是不是越多越好多？”進行了小型辯論會。從中我們了解到：并非一種酸奶里含有的菌種越多就越好。酸奶的優(yōu)劣要看菌種的種類和性能。目前國際上公認的乳酸菌，被認為是最安全的菌種，也是最具代表性的腸內益生菌，酸奶中以乳酸菌為代表的益生菌越多越好。

活動二：參觀酸奶廠

參觀美天乳業(yè)公司，了解制作流程，比較與手工制作的異同點。

對酸奶有了一定的研究后，制作活動馬上就要開始了，出于食品安全考慮，有學生建議去酸奶廠參觀。在師生共同努力下，我們參觀了美天乳業(yè)公司，揭開了酸奶廠制作酸奶的奧秘。通過參觀酸奶制作流程，同學們了解了工廠生產酸奶的過程。走進酸奶廠實驗室，知道了市面上出售的各種類型的酸奶是在這里通過無數次的調試才研發(fā)出來的。工作人員還介紹了菌種的相關知識。通過參觀，一些同學對自制酸奶和酸奶廠專業(yè)做酸奶這兩種不同的方法進行了深入研究，完成了研究報告，學會了從發(fā)酵的溫度、原料奶是否殺菌、發(fā)酵的原料三個方面對比了兩者的不同（見表2）。

3.分析觀點與建立模型

活動三：嘗試用一種方法自制酸奶

明確活動任務，了解制作酸奶所需材料的成本，明確評價要求，建立評價量表（見表3）。評價量表的設計目的在于引導學生在制作過程中關注食材的選擇、制作的過程等因素，用評價表優(yōu)化酸奶制作過程。

4. 測試優(yōu)化與解決問題

因為制作酸奶需要的時間較長，所以制作酸奶的任務由學生回家完成，借助學習單來支持學生的課外學習?？茖W課上，學生將酸奶帶到班級進行展示、品嘗與交流。通過交流，同學們發(fā)現看似簡單的制作，還存在一些問題，這進一步引發(fā)同學們的思考。如：為什么會有那么多氣泡？為什么會結塊？有乳清是怎么一回事？這些問題讓同學們繼續(xù)思考與實踐，直至找到答案。有的同學認為自己做的酸奶太稀了，為此進行了酸奶黏稠度調試實驗（見表4）。

有的同學覺得口感不好，根據個人喜好調制帶有甜味和果味的酸奶。還有的同學想創(chuàng)新酸奶的口感，為此他們都一一進行調試與優(yōu)化，直到滿意為止（見表5）。

基于實驗結果，學生會優(yōu)化他們的設計方案，這個過程要求對照評價量表，對結果進行分析，在比較自己的預測和不同的實驗結果時，學生進行批判性思考。這是設計過程中最關鍵的一部分。當學生的發(fā)現源于自己的經歷時，他們的理解程度會得到提高。[3]

5. 項目評價

項目學習強調以體驗、實踐、活動等方式來學習，學生的成績難以用紙筆測驗，在案例實施過程中，筆者積極探索表現性評價方式，設計多樣的評價方案，在展示學生項目學習成果的同時，又激勵學生后續(xù)的學習：如學習檔案袋、科學小論文、電子小報展覽、知識競賽、微視頻分享等。

六、反思

STEM課程的活動形式強調以學生為中心，本案例通過前置學習活動，學生在對酸奶種類的調查以及健康知識的了解的基礎上，建立“什么樣的酸奶是高品質的酸奶”的概念，實現知識與方法的運用。

從真實情境中學習，學生的學習路徑是開放的，其探索結果也是開放的，不存在唯一正確的答案。比如在課程實施過程中，學生通過查閱資料、參觀、請教專家等方式獲得了很多制作酸奶的技巧。這些多樣化的學習方式帶給了孩子們不同的學習體驗。

總之，STEM課程以工程設計為基石，引導學生綜合各領域的知識來解決真實世界中的有意義的問題，通過學生完整的作品展示來考量學生對STEM所涉及的學科概念的掌握情況，發(fā)展學生的高級思維技能、問題解決能力、協作技能、創(chuàng)造力，培養(yǎng)對科學、技術、工程、數學更濃厚的興趣。科學課若以“引入問題與確定需求”“調查研究與學習支持”“分析觀點與建立模型”“測試優(yōu)化與解決問題”的教學策略進行設計，必將促進教師的專業(yè)發(fā)展與學生科學素養(yǎng)的提升。

（感謝北京師范大學董艷教授對本文的指導?。?/p>

參考文獻

[1]葉兆寧，楊元魁.集成式STEM教育：破解綜合能力培養(yǎng)難題[J].人民教育，2015（17）：62-66.

[2]馮凌.促進融合的學習：小學STEM教育案例[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2016.

[3]卡普拉羅 R M，卡普拉羅 M M，摩根.基于項目的STEM學習：一種整合科學、技術、工程和數學的學習方式[M].王雪華，屈梅，譯.上海：上?？萍冀逃霭嫔?，2016.