黃健儀

【摘要】綜合實(shí)踐活動(dòng)與STEM教育培養(yǎng)目標(biāo)與課程特質(zhì)有著相通之處，在小學(xué)綜合實(shí)踐課堂開展STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)極具可行性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維有著重大的意義。設(shè)計(jì)制作作為綜合實(shí)踐活動(dòng)課程的主要活動(dòng)方式之一更是與STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)有著異曲同工之妙，因此，筆者認(rèn)為在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中實(shí)施STEM教育具有較強(qiáng)的可操作性。本文中，筆者嘗試在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)的課程內(nèi)容、教學(xué)步驟、學(xué)習(xí)支架、評(píng)價(jià)方式上闡述如何在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中實(shí)施STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】綜合實(shí)踐活動(dòng)；設(shè)計(jì)制作；STEM

提高學(xué)生的實(shí)踐水平和創(chuàng)造力是我國(guó)素質(zhì)教育中是值得重視的問題。綜合實(shí)踐活動(dòng)是從學(xué)生實(shí)際出發(fā)，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用各種學(xué)科知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題的課程，是具有自主型、實(shí)踐性、整合型等特點(diǎn)的跨學(xué)科實(shí)踐性課程。而STEM也是一種跨學(xué)科整合的教育模式。學(xué)生在在特定的情景中運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識(shí)，解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，這與綜合實(shí)踐活動(dòng)的課程理念不謀而合。因此，在小學(xué)綜合實(shí)踐課堂開展STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)極具可行性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新思維有著重大的意義。

《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程綱要》中提出：“學(xué)校與教師要根據(jù)課程目標(biāo)，并根據(jù)學(xué)生發(fā)展的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)活動(dòng)主題和具體內(nèi)容，并選擇考察探究、社會(huì)服務(wù)、職業(yè)體驗(yàn)或設(shè)計(jì)制作等活動(dòng)形式。其中，設(shè)計(jì)制作指學(xué)生運(yùn)用各種工具、工藝（包括信息技術(shù)）進(jìn)行設(shè)計(jì)，并動(dòng)手操作，將自己的創(chuàng)意、方案付諸現(xiàn)實(shí)，轉(zhuǎn)化為物品或作品的過(guò)程，如動(dòng)漫制作、編程、陶藝創(chuàng)作等，它注重提高學(xué)生的技術(shù)意識(shí)、工程思維、動(dòng)手操作能力等。在活動(dòng)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生手腦并用，靈活掌握、融會(huì)貫通各類知識(shí)和技巧，提高學(xué)生的技術(shù)操作水平、知識(shí)遷移水平，體驗(yàn)工匠精神等?！痹O(shè)計(jì)制作的關(guān)鍵要素包括：創(chuàng)意設(shè)計(jì)；選擇活動(dòng)材料或工具；動(dòng)手制作；交流展示物品或作品，反思與改進(jìn)。而STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)一般以制作手工作品為起點(diǎn)，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生按自己的設(shè)計(jì)思路，采用科學(xué)的方法完成作品設(shè)計(jì)。學(xué)生在完成作品的過(guò)程中運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，進(jìn)行系列的探究與設(shè)計(jì)活動(dòng)。因此，筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)制作活動(dòng)與STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的基本理念是一致的，在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中實(shí)施STEM教育具有較強(qiáng)的可操作性。

如何在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中實(shí)施STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)？筆者在課程內(nèi)容、教學(xué)步驟、學(xué)習(xí)支架、評(píng)價(jià)方式上做了思考與實(shí)踐。

一、開發(fā)讓學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的課程內(nèi)容

跨學(xué)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(diǎn)放在某個(gè)特定學(xué)科或者過(guò)于關(guān)注學(xué)科界限，而將重心放在特定問題上，強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程或數(shù)學(xué)等學(xué)科的關(guān)聯(lián)知識(shí)解決問題，實(shí)現(xiàn)跨越學(xué)科界限，從多學(xué)科知識(shí)綜合應(yīng)用的角度提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力的教育目標(biāo)。（趙中建，2017）

筆者在二年級(jí)《神奇的密封袋》主題活動(dòng)中，讓學(xué)生通過(guò)觀察、探究活動(dòng)了解密封袋的原理后，設(shè)計(jì)了讓學(xué)生自制密封袋活動(dòng)。密封袋是學(xué)生生活中常見的用品，通過(guò)不同的連接方式，使兩個(gè)部分牢固的鎖在一起，起到密封的作用。學(xué)生通過(guò)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(jì)需要考慮其用途和條件的限制，這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生圍繞如何自由的打開和閉合密封袋這個(gè)實(shí)際問題，運(yùn)用了科學(xué)、設(shè)計(jì)與技術(shù)等知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)密封袋。

二、設(shè)計(jì)凸顯STEM項(xiàng)目課核心的教學(xué)步驟

以工程為框架這一點(diǎn)對(duì)于STEM課程來(lái)說(shuō)無(wú)可置疑。工程設(shè)計(jì)過(guò)程是解決STEM項(xiàng)目挑戰(zhàn)的組織方法，這個(gè)過(guò)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(jì)流程可以簡(jiǎn)單概括成以下5個(gè)步驟：確定問題、確定標(biāo)準(zhǔn)和約束條件、產(chǎn)生得解決方案、建立模型或原型、測(cè)試并完善設(shè)計(jì)。

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

三、建構(gòu)幫助學(xué)生完成任務(wù)的學(xué)習(xí)支架

STEM教育重視學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)主體地位的同時(shí)，也不忽視教師的指導(dǎo)作用。教師提供必要的學(xué)習(xí)支架，是確保學(xué)生在順利進(jìn)行學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)型支架、信息型支架、知識(shí)型支架、程序型支架、策略型支架、范例型支架、訓(xùn)練性支架等。

在三年級(jí)的《設(shè)計(jì)制作植物構(gòu)造模型》中，筆者在活動(dòng)中設(shè)計(jì)了讓學(xué)生觀察被阻隔陽(yáng)光的植物，引導(dǎo)學(xué)生討論植物生長(zhǎng)的必要條件優(yōu)哪些，引發(fā)學(xué)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(dòng)？空氣如何進(jìn)出？為學(xué)生設(shè)計(jì)了問題型支架，創(chuàng)設(shè)問題情景，幫助學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)，引發(fā)學(xué)生思維。在動(dòng)手制作之前，筆者給學(xué)生介紹了植物的構(gòu)造與運(yùn)作的相關(guān)知識(shí)，為學(xué)生提供信息型支架，幫助學(xué)生了解正確的知識(shí)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)制作產(chǎn)品。學(xué)生在老師的引導(dǎo)下，經(jīng)歷確定問題、確定標(biāo)準(zhǔn)和約束條件、產(chǎn)生得解決方案、建立模型或原型、測(cè)試并完善設(shè)計(jì)等工程設(shè)計(jì)流程，實(shí)際上是為學(xué)生提供了程序型支架，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。

四、運(yùn)用關(guān)注學(xué)生的真實(shí)能力的評(píng)價(jià)方式

STEM教學(xué)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者解決實(shí)際問題的能力，因此，STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)應(yīng)更關(guān)注學(xué)習(xí)者的真實(shí)能力。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)評(píng)價(jià)包括形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。形成性評(píng)價(jià)注重學(xué)生過(guò)程表現(xiàn)，較多地使用評(píng)價(jià)量表等形式了解活動(dòng)過(guò)程中的存在問題，及時(shí)反饋，一遍教師調(diào)整教學(xué)方案。在STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，評(píng)價(jià)量規(guī)實(shí)較為常見的一種評(píng)價(jià)方式。筆者圍繞三維目標(biāo)，對(duì)學(xué)生的搜集資料能力、質(zhì)疑能力、探究性閱讀能力、口頭表達(dá)能力、動(dòng)手操作能力、小組學(xué)習(xí)計(jì)劃、合作學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)成果、成果展示效果、學(xué)習(xí)效率情況、參與態(tài)度等方面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)量表，檢驗(yàn)學(xué)生真實(shí)的能力，為學(xué)生明確努力方向。

綜上所述，在設(shè)計(jì)制作活動(dòng)中實(shí)施STEM教育，要做到以下幾點(diǎn)：圍繞生活問題開展的設(shè)計(jì)制作活動(dòng)，讓活動(dòng)自然而然成為應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)解決問題的STEM教育；在課堂上運(yùn)用工程設(shè)計(jì)的步驟培養(yǎng)學(xué)生工程思維，凸顯了STEM項(xiàng)目課的核心內(nèi)容；為學(xué)生構(gòu)建不同類型的學(xué)習(xí)支架，發(fā)揮教師在STEM教育中對(duì)學(xué)生意義建構(gòu)的幫助和促進(jìn)作用；制定評(píng)價(jià)學(xué)生真實(shí)能力的STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方案，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)制作中綜合應(yīng)用知識(shí)解決真問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力，同時(shí)發(fā)展了應(yīng)用科學(xué)思維、進(jìn)行批判性思考的能力，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。