摘 要：本文采用教材項目“用紙造一座‘橋”開展STEAM融合教學(xué)，即讓學(xué)生分組制作一個跨越35厘米寬的“峽谷”，寬度大于10厘米，能承載200克重的“車輛”的橋梁。此次項目學(xué)習(xí)包括項目猜想、紙橋設(shè)計、解決制作問題等環(huán)節(jié)，最后合作展示成果。學(xué)生通過項目學(xué)習(xí)完善了專業(yè)知識，增強了合作能力。教師應(yīng)在這個過程中指導(dǎo)小組合作，評價小組合作情況，指導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，輔助學(xué)生完成項目活動。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;項目式學(xué)習(xí);小學(xué)教育

中圖分類號：G420? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-624X（2020）32-0028-02

引 言

STEAM教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）、數(shù)學(xué)（Mathematics）教育體系組合成的多學(xué)科整合性教育，利用創(chuàng)設(shè)情境引出基于問題學(xué)習(xí)、項目學(xué)習(xí)、工程設(shè)計學(xué)習(xí)的跨學(xué)科融合教育。有學(xué)者認為，STEAM教育不是一門嚴格的課程，而是面對問題時具體的綜合知識的應(yīng)用能力，是學(xué)科知識、生活經(jīng)驗和學(xué)習(xí)者中心三者整合而成的能力取向[1]。

項目式學(xué)習(xí)（Project-based learning，簡稱PBL），是以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，以學(xué)科的概念和原理為中心，以項目作品制作展示為目的，以真實問題為驅(qū)動，借助多種資源開展探究活動，一定時間內(nèi)解決真實復(fù)雜問題的一種新型探究性學(xué)習(xí)模式。美國學(xué)者巴克將項目式學(xué)習(xí)描述為一套系統(tǒng)的教學(xué)方法，是對復(fù)雜、真實問題的探究過程，也是將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容設(shè)計成特殊的任務(wù)，讓學(xué)習(xí)者在一定的時間內(nèi)運用所學(xué)知識，學(xué)習(xí)所需知識，致力將任務(wù)完成，從而達到知識學(xué)習(xí)、技能掌握、學(xué)以致用的目的。在實際的探索實踐中，項目式學(xué)習(xí)以小組合作的方式進行規(guī)劃和解決項目任務(wù)。項目式學(xué)習(xí)有一定的模式，主要由以教材、習(xí)題及學(xué)生疑問為導(dǎo)向的項目導(dǎo)入，基于學(xué)生知識水平的科學(xué)猜想，設(shè)計小組項目任務(wù)及修正任務(wù)的項目實施，成果展示交流，包含自我評價、相互評價及教師點評的項目評價等環(huán)節(jié)構(gòu)成，具體環(huán)節(jié)可以根據(jù)項目需求進行適當(dāng)調(diào)整。

一、“用紙造一座‘橋”項目的導(dǎo)入

項目取自教科版小學(xué)六年級上冊“形狀與結(jié)構(gòu)”單元“用紙造一座‘橋”，項目簡單易行，適合初次接觸項目學(xué)習(xí)的學(xué)生。項目內(nèi)容：在規(guī)定時間，用一張報紙、少量膠帶建造一座“橋”;材料為一張報紙，報紙薄而柔軟，能造一座“橋”嗎？要求“橋”能跨越35厘米寬的“峽谷”，寬度大于10厘米，能承載200克重的“車輛”。

基于《小學(xué)科學(xué)課程標準（2017版）》的學(xué)習(xí)要求，工程由多個系統(tǒng)構(gòu)成，學(xué)生需要利用攝影、錄像、文字與圖案、繪圖或?qū)嵨飦肀磉_創(chuàng)意與構(gòu)想，將簡單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩嵤┰擁椖康膶嶋H群體為小學(xué)六年級學(xué)生，工程活動符合該年齡段學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。針對此次項目式學(xué)習(xí)，教師可利用小組合作模式，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一系列橋梁方案，鞏固工程技術(shù)知識點，達到強化學(xué)生探究學(xué)習(xí)意識、提高學(xué)生探究能力的目標。

二、“用紙造一座‘橋”的科學(xué)猜想

科學(xué)猜想或假設(shè)是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在提出猜想或假設(shè)的同時，需要掌握框架結(jié)構(gòu)知識和原理及橋梁結(jié)構(gòu)知識，通過猜測預(yù)判項目實施過程中可能遇到的困難，想方設(shè)法地改變報紙材質(zhì)軟的特性。瓦楞狀能夠增強橋梁的抗彎曲能力，但瓦楞狀橋面不美觀，如何設(shè)計才能使其更美觀;拱形結(jié)構(gòu)可以增強橋梁的跨度，能否將橋面設(shè)計成橋下拱或者橋上拱的形狀，以達到35厘米橋面跨度的要求;報紙、膠帶如何使用才能達到最大限度的節(jié)約等。猜測的過程提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)及思辨的能力，讓學(xué)生學(xué)會了科學(xué)猜測并制訂可行性方案。

學(xué)生對項目的猜想集中在以下幾個方面：（1）報紙很軟，折疊改變它的形狀能否增強紙硬度？（2）瓦楞狀能夠增強抗彎曲能力，瓦楞狀橋面是否可行？（3）拱形結(jié)構(gòu)可增強橋梁跨度，能否將橋面設(shè)計成橋下拱或者橋上拱，以達到35厘米橋面跨度的要求？（4）如何使用最少的材料達到最強的承重能力？

三、“用紙造一座‘橋”的項目實施過程

1.項目準備

（1）分組安排

項目要求學(xué)生具備思辨、動手、組織、合作能力。成員按照“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)、優(yōu)勢互補”的原則進行分組。組內(nèi)學(xué)習(xí)能力較強的A學(xué)生擔(dān)任組長，需具備項目要求的所有能力，或者具備組織能力與合作能力;搭配的B、C、D成員有其中一項能力即可，以防小組合作中一人獨挑大梁，違背合作初衷。優(yōu)勢組合是四人各具備1～2項能力，達到優(yōu)勢互補。教室座位擺成田字形，以便四位學(xué)生設(shè)計圖紙及制作。小組合作是項目實施重點考核的內(nèi)容，小組合作考評參見項目評價及評價標準。

（2）材料準備

STEAM教育理念下的項目學(xué)習(xí)需要考慮學(xué)生探究項目內(nèi)容的意義和真實性及情境學(xué)習(xí)的重要性。學(xué)生只有在真實情境或貼近真實情境中開展有意義的學(xué)習(xí)，才更能促進其對所學(xué)內(nèi)容進行意義建構(gòu)和知識遷移。真實情境下的項目學(xué)習(xí)設(shè)計會涉及多學(xué)科知識，需要利用工程造價、數(shù)學(xué)計算、藝術(shù)審美、語言表達等各種技能，充分調(diào)動學(xué)生的各項技能，如數(shù)學(xué)繪圖及計算能力、語文語言表達能力、美術(shù)藝術(shù)鑒賞能力等。項目實施初期，筆者還出示了大量的橋梁模型及對應(yīng)橋梁實物圖片，幫助學(xué)生建立信心。每組準備1張報紙、1卷膠帶、1把尺子、鉛筆等工具，教室還配備彩筆、訂書機等特殊工具。

2.項目操作

（1）紙橋設(shè)計圖

項目需掌握工程知識：瓦楞橋面、空心圓柱增加材料厚度，可有效增強橫梁抗彎曲能力;采用拱形設(shè)計可增加橋梁的跨度、增強橋面的抗彎曲能力等。學(xué)生可充分利用所學(xué)知識和創(chuàng)新思維繪制出圖紙。小學(xué)高年級學(xué)生參與項目學(xué)習(xí)，其態(tài)度有別于大、中院校學(xué)生，組織活動時更多是以適合兒童的游戲式情境項目展開。小學(xué)生現(xiàn)場設(shè)計圖紙有別于工程師，其模樣更像草稿圖，需教師在旁指導(dǎo)修正圖紙，以繪制出最佳橋梁設(shè)計圖紙。

下面，筆者對某組學(xué)生的設(shè)計圖展開分析。

材料：橋面：長35cm、寬10cm的長方形報紙×2;長35cm、直徑1cm的圓柱×4;橋墩：長3cm，直徑1cm的圓柱×4;橋墩加固：長8cm、直徑1cm的細圓柱×2。

橋面設(shè)計方案：將4個圓柱體平行間隔一定距離排列，用平面報紙上下包裹;將4根橋墩固定在橋底四角;將2根細圓柱粘在橋墩之間（寬的位置）。

經(jīng)過教師指導(dǎo)，學(xué)生修改后的圖紙設(shè)計如下。

材料：橋面：長35cm、寬10cm的長方形報紙×2;長35cm、直徑1cm的圓柱×9;橋墩：長3cm、直徑1cm的圓柱×4;橋墩加固：長35cm，直徑1cm的圓柱×2;長8cm，直徑1cm的圓柱×2。

修改后的圖紙設(shè)計增加了長35cm，直徑1cm圓柱的數(shù)量，并聯(lián)做成橋面，增強橋面的抗彎曲能力;同時加固橋墩穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)，增強橋的承重能力。

（2）紙橋制作

小組任務(wù)：組長按照小組設(shè)計的圖紙協(xié)調(diào)組員制作。由于實際操作中遇到的問題比項目猜想的問題多，組員之間需要相互配合，共同討論，修改原圖紙以達到最佳設(shè)計效果。組長對組員進行活動考評，增加組員參與度，增強合作能力。以上文紙橋圖紙設(shè)計的小組為例，學(xué)生按照圖紙進行操作，在實際操作中發(fā)現(xiàn)加固的方式仍然不能滿足橋面承載200克“車輛”的要求，因此小組討論后又在橋面下增加了一個拱形，用以增強橋面的承重能力。橋下拱是將長40cm、寬4厘米的3個長方形對折成的1cm寬的長條，分別加固在長方形的橋面下端。

教師任務(wù)：協(xié)助小組完成任務(wù)，對圖紙存在問題的小組予以指導(dǎo)，在實際操作中針對小組無法解決的問題幫助其分析并解決。小組在得到教師指導(dǎo)后的設(shè)計圖仍然不能完成模型時會失去信心，因此教師的項目指導(dǎo)需要實時跟進。教師還需對組長進行考評，化解小組的內(nèi)部矛盾，保障紙橋高效完成。

對紙橋進行測試橋體結(jié)構(gòu)，若作品合格，可讓學(xué)生準備成果展示與交流。若不符合要求，學(xué)生修改設(shè)計再次制作，但時間仍為40分鐘，時間不足的可課后完成。

3.“紙橋”展示與交流

學(xué)生作品展示與交流是項目高潮，介紹項目設(shè)計理念、遇到困難及解決方法，有助于學(xué)生全面掌握工程技術(shù)原理，培養(yǎng)其良好的問題解決能力。教師可鼓勵學(xué)生借助分析問題、組織語言的形式，充分展示STEAM融合教育理念的優(yōu)勢，這有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、敢于質(zhì)疑、尊重事實、勇于創(chuàng)新的意識和能力。

學(xué)生展示作品，先測量橋拱寬度、橋面寬度、承重能力，后闡述設(shè)計理念與活動感受。學(xué)生評委參考紙橋評價標準：“橋”能跨越35厘米寬的“峽谷”，寬度大于10厘米，能承載200克重的“車輛”即為合格，其中結(jié)構(gòu)簡單、造型美觀的可以評為優(yōu)秀，其余則為不合格。

4.項目評價及評價標準

STEAM教育理念項目式學(xué)習(xí)采用多維度評價。項目評價除對項目成果進行評價外，還要關(guān)注過程性評價。評價內(nèi)容包括學(xué)生表現(xiàn)、科學(xué)思維探究能力、小組協(xié)作、人際溝通、問題解決等方面。

“紙橋模型”項目實施階段從三方面評價：（1）服從組長的工作安排，認真完成自己的任務(wù);（2）積極思考，勇于創(chuàng)新，提出探究設(shè)計新方案;（3）分工合作，有團隊合作意識。優(yōu)秀成員能服從組長安排，并協(xié)助其他組員完成任務(wù)，能提出新的質(zhì)疑及解決方案，團隊合作意識強;合格成員基本完成項目任務(wù)，有創(chuàng)新意識但無創(chuàng)新成果，有一定的合作意識;不符合以上情況的為不合格成員。

“紙橋模型”項目展示交流評價階段主要從兩個方面進行：（1）現(xiàn)場展示橋梁模型;（2）對他人的項目進行評價并提出建議。制作精美、評價全面、建議中肯的評為優(yōu)秀項目;制作一般，僅部分評價，但有一定建議的評為合格項目;不符合以上情況的為不合格項目。

結(jié) 語

教師應(yīng)利用STEAM教育全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。將項目式學(xué)習(xí)融入小學(xué)高年級科學(xué)教學(xué)，使學(xué)生通過項目學(xué)習(xí)掌握工程技術(shù)知識。項目式學(xué)習(xí)強調(diào)“在做中學(xué)”，注重學(xué)生研究型學(xué)習(xí)的實踐，能有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和操作能力。筆者相信，隨著STAEM融合教育在項目式學(xué)習(xí)中的發(fā)展，其必將給傳統(tǒng)教學(xué)注入生機。

[參考文獻]

吳忭，王戈，盛海曦.認知網(wǎng)絡(luò)分析法：STEM教育中的學(xué)習(xí)評價新思路[J].遠程教育雜志，2018（06）：3.

基金項目：本文系蘇州市吳江區(qū)第八批學(xué)年課題“STEAM教育理念下小學(xué)高年級科學(xué)課項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計與應(yīng)用研究”（立項號：0819YXZ0692）的成果。

作者簡介：陳玲娟（1986.10—），女，江蘇蘇州人，碩士研究生，二級教師，研究方向：科學(xué)項目式學(xué)習(xí)。