摘 要:本文采用教材項(xiàng)目“用紙?jiān)煲蛔畼颉遍_展STEAM融合教學(xué),即讓學(xué)生分組制作一個(gè)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(xiàng)目學(xué)習(xí)包括項(xiàng)目猜想、紙橋設(shè)計(jì)、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(xiàng)目學(xué)習(xí)完善了專業(yè)知識,增強(qiáng)了合作能力。教師應(yīng)在這個(gè)過程中指導(dǎo)小組合作,評價(jià)小組合作情況,指導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問題,輔助學(xué)生完成項(xiàng)目活動。
關(guān)鍵詞:STEAM教育;項(xiàng)目式學(xué)習(xí);小學(xué)教育
中圖分類號:G420? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(xiàng)目學(xué)習(xí)、工程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的跨學(xué)科融合教育。有學(xué)者認(rèn)為,STEAM教育不是一門嚴(yán)格的課程,而是面對問題時(shí)具體的綜合知識的應(yīng)用能力,是學(xué)科知識、生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)者中心三者整合而成的能力取向[1]。
項(xiàng)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(xiàng)目作品制作展示為目的,以真實(shí)問題為驅(qū)動,借助多種資源開展探究活動,一定時(shí)間內(nèi)解決真實(shí)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(xiàng)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(shí)問題的探究過程,也是將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容設(shè)計(jì)成特殊的任務(wù),讓學(xué)習(xí)者在一定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)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(dá)到知識學(xué)習(xí)、技能掌握、學(xué)以致用的目的。在實(shí)際的探索實(shí)踐中,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以小組合作的方式進(jìn)行規(guī)劃和解決項(xiàng)目任務(wù)。項(xiàng)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(xiàng)目導(dǎo)入,基于學(xué)生知識水平的科學(xué)猜想,設(shè)計(jì)小組項(xiàng)目任務(wù)及修正任務(wù)的項(xiàng)目實(shí)施,成果展示交流,包含自我評價(jià)、相互評價(jià)及教師點(diǎn)評的項(xiàng)目評價(jià)等環(huán)節(jié)構(gòu)成,具體環(huán)節(jié)可以根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
一、“用紙?jiān)煲蛔畼颉表?xiàng)目的導(dǎo)入
項(xiàng)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?jiān)煲蛔畼颉?,?xiàng)目簡單易行,適合初次接觸項(xiàng)目學(xué)習(xí)的學(xué)生。項(xiàng)目內(nèi)容:在規(guī)定時(shí)間,用一張報(bào)紙、少量膠帶建造一座“橋”;材料為一張報(bào)紙,報(bào)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(biāo)準(zhǔn)(2017版)》的學(xué)習(xí)要求,工程由多個(gè)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_(dá)創(chuàng)意與構(gòu)想,將簡單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨?。?shí)施該項(xiàng)目的實(shí)際群體為小學(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(xiàng)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(jì)一系列橋梁方案,鞏固工程技術(shù)知識點(diǎn),達(dá)到強(qiáng)化學(xué)生探究學(xué)習(xí)意識、提高學(xué)生探究能力的目標(biāo)。
二、“用紙?jiān)煲蛔畼颉钡目茖W(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(shí),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(xiàng)目實(shí)施過程中可能遇到的困難,想方設(shè)法地改變報(bào)紙材質(zhì)軟的特性。瓦楞狀能夠增強(qiáng)橋梁的抗彎曲能力,但瓦楞狀橋面不美觀,如何設(shè)計(jì)才能使其更美觀;拱形結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)橋梁的跨度,能否將橋面設(shè)計(jì)成橋下拱或者橋上拱的形狀,以達(dá)到35厘米橋面跨度的要求;報(bào)紙、膠帶如何使用才能達(dá)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(xiàng)目的猜想集中在以下幾個(gè)方面:(1)報(bào)紙很軟,折疊改變它的形狀能否增強(qiáng)紙硬度?(2)瓦楞狀能夠增強(qiáng)抗彎曲能力,瓦楞狀橋面是否可行?(3)拱形結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)橋梁跨度,能否將橋面設(shè)計(jì)成橋下拱或者橋上拱,以達(dá)到35厘米橋面跨度的要求?(4)如何使用最少的材料達(dá)到最強(qiáng)的承重能力?
三、“用紙?jiān)煲蛔畼颉钡捻?xiàng)目實(shí)施過程
1.項(xiàng)目準(zhǔn)備
(1)分組安排
項(xiàng)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(bǔ)”的原則進(jìn)行分組。組內(nèi)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的A學(xué)生擔(dān)任組長,需具備項(xiàng)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(xiàng)能力即可,以防小組合作中一人獨(dú)挑大梁,違背合作初衷。優(yōu)勢組合是四人各具備1~2項(xiàng)能力,達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)。教室座位擺成田字形,以便四位學(xué)生設(shè)計(jì)圖紙及制作。小組合作是項(xiàng)目實(shí)施重點(diǎn)考核的內(nèi)容,小組合作考評參見項(xiàng)目評價(jià)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)材料準(zhǔn)備
STEAM教育理念下的項(xiàng)目學(xué)習(xí)需要考慮學(xué)生探究項(xiàng)目內(nèi)容的意義和真實(shí)性及情境學(xué)習(xí)的重要性。學(xué)生只有在真實(shí)情境或貼近真實(shí)情境中開展有意義的學(xué)習(xí),才更能促進(jìn)其對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行意義建構(gòu)和知識遷移。真實(shí)情境下的項(xiàng)目學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)會涉及多學(xué)科知識,需要利用工程造價(jià)、數(shù)學(xué)計(jì)算、藝術(shù)審美、語言表達(dá)等各種技能,充分調(diào)動學(xué)生的各項(xiàng)技能,如數(shù)學(xué)繪圖及計(jì)算能力、語文語言表達(dá)能力、美術(shù)藝術(shù)鑒賞能力等。項(xiàng)目實(shí)施初期,筆者還出示了大量的橋梁模型及對應(yīng)橋梁實(shí)物圖片,幫助學(xué)生建立信心。每組準(zhǔn)備1張報(bào)紙、1卷膠帶、1把尺子、鉛筆等工具,教室還配備彩筆、訂書機(jī)等特殊工具。
2.項(xiàng)目操作
(1)紙橋設(shè)計(jì)圖
項(xiàng)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(qiáng)橫梁抗彎曲能力;采用拱形設(shè)計(jì)可增加橋梁的跨度、增強(qiáng)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(xiàng)目學(xué)習(xí),其態(tài)度有別于大、中院校學(xué)生,組織活動時(shí)更多是以適合兒童的游戲式情境項(xiàng)目展開。小學(xué)生現(xiàn)場設(shè)計(jì)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(jì)圖紙。
下面,筆者對某組學(xué)生的設(shè)計(jì)圖展開分析。
材料:橋面:長35cm、寬10cm的長方形報(bào)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(xì)圓柱×2。
橋面設(shè)計(jì)方案:將4個(gè)圓柱體平行間隔一定距離排列,用平面報(bào)紙上下包裹;將4根橋墩固定在橋底四角;將2根細(xì)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?jiān)O(shè)計(jì)如下。
材料:橋面:長35cm、寬10cm的長方形報(bào)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?jiān)O(shè)計(jì)增加了長35cm,直徑1cm圓柱的數(shù)量,并聯(lián)做成橋面,增強(qiáng)橋面的抗彎曲能力;同時(shí)加固橋墩穩(wěn)定性結(jié)構(gòu),增強(qiáng)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(jì)的圖紙協(xié)調(diào)組員制作。由于實(shí)際操作中遇到的問題比項(xiàng)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(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。組長對組員進(jìn)行活動考評,增加組員參與度,增強(qiáng)合作能力。以上文紙橋圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的小組為例,學(xué)生按照圖紙進(jìn)行操作,在實(shí)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(gè)拱形,用以增強(qiáng)橋面的承重能力。橋下拱是將長40cm、寬4厘米的3個(gè)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(shí)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(jì)圖仍然不能完成模型時(shí)會失去信心,因此教師的項(xiàng)目指導(dǎo)需要實(shí)時(shí)跟進(jìn)。教師還需對組長進(jìn)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(jìn)行測試橋體結(jié)構(gòu),若作品合格,可讓學(xué)生準(zhǔn)備成果展示與交流。若不符合要求,學(xué)生修改設(shè)計(jì)再次制作,但時(shí)間仍為40分鐘,時(shí)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(xiàng)目高潮,介紹項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(dú)立思考、敢于質(zhì)疑、尊重事實(shí)、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(jì)理念與活動感受。學(xué)生評委參考紙橋評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):“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(xiàng)目評價(jià)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
STEAM教育理念項(xiàng)目式學(xué)習(xí)采用多維度評價(jià)。項(xiàng)目評價(jià)除對項(xiàng)目成果進(jìn)行評價(jià)外,還要關(guān)注過程性評價(jià)。評價(jià)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(xiàng)目實(shí)施階段從三方面評價(jià):(1)服從組長的工作安排,認(rèn)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(jì)新方案;(3)分工合作,有團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)合作意識強(qiáng);合格成員基本完成項(xiàng)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(xiàng)目展示交流評價(jià)階段主要從兩個(gè)方面進(jìn)行:(1)現(xiàn)場展示橋梁模型;(2)對他人的項(xiàng)目進(jìn)行評價(jià)并提出建議。制作精美、評價(jià)全面、建議中肯的評為優(yōu)秀項(xiàng)目;制作一般,僅部分評價(jià),但有一定建議的評為合格項(xiàng)目;不符合以上情況的為不合格項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目學(xué)習(xí)掌握工程技術(shù)知識。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)“在做中學(xué)”,注重學(xué)生研究型學(xué)習(xí)的實(shí)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(xiàng)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(jī)。
[參考文獻(xiàn)]
吳忭,王戈,盛海曦.認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法:STEM教育中的學(xué)習(xí)評價(jià)新思路[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2018(06):3.
基金項(xiàng)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(xiàng)目式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究”(立項(xiàng)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(xiàng)目式學(xué)習(xí)。