應(yīng)佳妙

（寧波國(guó)家高新區(qū)外國(guó)語(yǔ)學(xué)校，浙江 寧波 315000）

一、引言

STEM 教育的核心是多學(xué)科的整合，使原有學(xué)科內(nèi)容不再分裂，通過(guò)解決真實(shí)問(wèn)題，提高學(xué)習(xí)者的知識(shí)應(yīng)用能力，促使其自主建構(gòu)個(gè)人知識(shí)體系[1]。考察如今國(guó)內(nèi)的小學(xué)科學(xué)拓展活動(dòng)多是課外興趣課程，主要為科學(xué)小實(shí)驗(yàn)、模型搭建、科學(xué)課外知識(shí)閱讀類(lèi)模式，拓展活動(dòng)缺乏對(duì)學(xué)生思維的有效鍛煉[2]。STEM 教育理念為小學(xué)拓展課程設(shè)計(jì)提供了新思路，也為小學(xué)科學(xué)拓展課程帶來(lái)了積極影響。

二、STEM 理念下開(kāi)展科學(xué)拓展活動(dòng)的意義

（一）小學(xué)科學(xué)拓展活動(dòng)的現(xiàn)狀

科學(xué)拓展活動(dòng)是以課堂知識(shí)為基礎(chǔ)的課外探究學(xué)習(xí)，課程開(kāi)展的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的積極性，養(yǎng)成主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、得出結(jié)論的習(xí)慣。我國(guó)目前科學(xué)拓展活動(dòng)的開(kāi)展模式和評(píng)價(jià)策略也較為單一，無(wú)論是模型制作類(lèi)課程還是課外實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程，都無(wú)法將真實(shí)情境作為課程的背景[3]。學(xué)生在拓展課程中缺少發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和自主解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)過(guò)程，導(dǎo)致難以將知識(shí)應(yīng)用于生活，思維得不到有效鍛煉。

（二）STEM 理念對(duì)小學(xué)科學(xué)拓展課程的積極影響

STEM 的宗旨是“以設(shè)計(jì)和探索為目的，并對(duì)技術(shù)問(wèn)題解決進(jìn)行科學(xué)的探索”[4]，在STEM 理念指導(dǎo)下的小學(xué)科學(xué)拓展課程，能夠讓學(xué)生進(jìn)入到真實(shí)的情境中，根據(jù)自己的觀察去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，思考解決問(wèn)題的方案，這樣的教學(xué)模式能大幅度提高學(xué)生的探究主動(dòng)性，并且讓學(xué)生將知識(shí)應(yīng)用于生活，促使學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中逐漸由科學(xué)探究轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)實(shí)踐。

三、項(xiàng)目統(tǒng)整拓展活動(dòng)實(shí)踐案例

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)對(duì)真實(shí)有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題進(jìn)行持續(xù)探究，達(dá)到對(duì)核心知識(shí)再建構(gòu)和思維遷移的過(guò)程[5]。STEM學(xué)習(xí)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的一種，它打破了學(xué)科界限，將科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)和工程等多方面的知識(shí)相融合，讓學(xué)生以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主線，設(shè)計(jì)制作為基礎(chǔ)，整合碎片化的知識(shí)，不斷地利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)課堂教學(xué)。

在STEM 拓展課中，教師可通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，以項(xiàng)目形式統(tǒng)整單元學(xué)習(xí)內(nèi)容，將分課時(shí)的學(xué)習(xí)串聯(lián)起來(lái)，引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如在“信號(hào)燈亮起來(lái)”拓展課程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)校門(mén)口的路口缺少信號(hào)燈，在上下學(xué)過(guò)馬路時(shí)存在著安全隱患，從而提出項(xiàng)目目標(biāo)——為校門(mén)外的馬路設(shè)計(jì)信號(hào)燈。在項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，學(xué)生遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題與單元分課時(shí)相關(guān)，解決問(wèn)題又需整合單元知識(shí)，從而能提升單元知識(shí)和項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)性（圖1）。

四、項(xiàng)目統(tǒng)整拓展活動(dòng)設(shè)計(jì)理念建構(gòu)

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引發(fā)驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題

驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題是開(kāi)展STEM 拓展課程的起點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生提出驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題是STEM 教學(xué)中不可或缺的部分。教師可將學(xué)生設(shè)置到復(fù)雜的、有意義的真實(shí)情境中[6]，讓學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)所提問(wèn)題進(jìn)行討論和篩選（圖2），從而主動(dòng)提出課程的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題。確定驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，能幫助學(xué)生梳理設(shè)計(jì)思維，細(xì)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。在驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的引領(lǐng)下，學(xué)生將對(duì)實(shí)操過(guò)程中的細(xì)分領(lǐng)域問(wèn)題進(jìn)行探究，通過(guò)高階學(xué)習(xí)帶動(dòng)低階學(xué)習(xí)，讓探究具有可持續(xù)性。

例如在“信號(hào)燈亮起來(lái)”這一課中，教師為學(xué)生提供了校門(mén)外的真實(shí)場(chǎng)景，通過(guò)觀看校門(mén)外學(xué)生過(guò)馬路的視頻，教師提問(wèn)：“你們觀察到了什么問(wèn)題？”當(dāng)學(xué)生提出“同學(xué)們過(guò)馬路很危險(xiǎn)”的時(shí)候，“怎樣更安全得過(guò)馬路”自然成為他們思考得問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)討論發(fā)現(xiàn)，除了行人要有交通安全意識(shí)之外，還應(yīng)該在路口設(shè)置交通信號(hào)燈，最終確定項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題——如何在路口設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)燈，讓同學(xué)們更安全的過(guò)馬路？

（二）強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)制作一致，培養(yǎng)工程思維

STEM 教育的設(shè)計(jì)特性要求學(xué)生繪制設(shè)計(jì)圖紙，通過(guò)設(shè)計(jì)促進(jìn)知識(shí)的融合與遷移運(yùn)用。在工程學(xué)中，一幅完善的設(shè)計(jì)圖，是開(kāi)展工程的重要參考依據(jù)，工程圖無(wú)法隨意修改。而在許多STEM 教學(xué)過(guò)程中，存在學(xué)生不重視設(shè)計(jì)圖的現(xiàn)象，在制作過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)圖隨意修改，這一行為違背了設(shè)計(jì)制作一致的工程理念。

圖1 《信號(hào)燈亮起來(lái)》項(xiàng)目實(shí)施流程圖

圖2 問(wèn)題探究設(shè)計(jì)圖

比如在“信號(hào)燈亮起來(lái)”任務(wù)一：畫(huà)出信號(hào)燈的設(shè)計(jì)圖和電路圖中，教師要求學(xué)生從泡沫板、紅黃綠三色LED 燈、紐扣電池、導(dǎo)電膠布、剪刀、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān)、一紙杯的水、塑料尺子、橡皮、鉛筆芯、小燈泡、電池、電池盒、抹布這些材料中進(jìn)行選擇，并八分鐘內(nèi)達(dá)到以下要求：小組討論并寫(xiě)下設(shè)計(jì)的信號(hào)燈的功能；畫(huà)好信號(hào)燈設(shè)計(jì)圖并填寫(xiě)好需要的材料；在制作中將完全按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行制作。在任務(wù)提出的同時(shí)明確詳細(xì)要求，能夠讓學(xué)生運(yùn)籌帷幄，提高課堂效率，而在要求中提前強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)制作的一致性，可以讓學(xué)生前置考慮設(shè)計(jì)的合理性。實(shí)踐中貫徹設(shè)計(jì)制作一致理念能夠幫助學(xué)生更深入地體會(huì)工程流程的嚴(yán)謹(jǐn)性和連續(xù)性，這也是STEM 教育理念的體現(xiàn)。

（三）反思與改進(jìn)，體會(huì)工程迭代升級(jí)

在傳統(tǒng)教育模式下，學(xué)生缺乏批判性思維是一直存在的問(wèn)題，STEM 拓展課程的開(kāi)展可以有效改善這種現(xiàn)象。在課程的問(wèn)題探究階段，教師改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，為學(xué)生提供更多發(fā)表意見(jiàn)的機(jī)會(huì)。學(xué)生間充分的交流使學(xué)生具有了一定的批判反思能力[7]，因此在課程的實(shí)踐階段，他們能更踴躍地發(fā)表觀點(diǎn)。通過(guò)對(duì)作品的反思、修改設(shè)計(jì)和升級(jí)，學(xué)生提高了批判能力，體驗(yàn)了工程的迭代升級(jí)理念。

例如在“信號(hào)燈亮起來(lái)”課程中檢測(cè)信號(hào)燈工作情況時(shí)，各組差異較大，在優(yōu)秀作品的激勵(lì)下，小組成員能主動(dòng)對(duì)既有作品展開(kāi)思考，他們從安全性、便捷性、穩(wěn)定性等多方面評(píng)估信號(hào)燈制作的合理性，對(duì)一代作品進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)作品的改進(jìn)，學(xué)生既能深入理解電學(xué)知識(shí)，又能深切感受工程迭代升級(jí)理念。

五、規(guī)范拓展活動(dòng)量化評(píng)價(jià)，提高學(xué)生自我認(rèn)識(shí)

在傳統(tǒng)科學(xué)教學(xué)模式下，評(píng)價(jià)依據(jù)以作業(yè)情況和考試成績(jī)?yōu)橹?，形式較為單一。STEM 拓展課程中的量化評(píng)價(jià)是將目標(biāo)分解量化的評(píng)價(jià)方式，量化評(píng)價(jià)可以通過(guò)公正直觀的打分方式反映現(xiàn)實(shí)情況。例如在《信號(hào)燈亮起來(lái)》這一STEM 拓展課程中，教師針對(duì)項(xiàng)目設(shè)置了前置量化評(píng)價(jià)表（表1）。

學(xué)生通過(guò)對(duì)前置量化表格的詳細(xì)解讀，可以為其后續(xù)制作明確方向[8]。成品打分階段，學(xué)生也能根據(jù)量化評(píng)價(jià)表格的得分，有效分析本小組的綜合實(shí)踐情況，發(fā)現(xiàn)不足并進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)量化評(píng)價(jià)表格，教師可以判斷學(xué)生對(duì)于單元知識(shí)的掌握程度和綜合應(yīng)用能力，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展提供依據(jù)。

表1 信號(hào)燈評(píng)價(jià)量表

STEM 教育模式在中國(guó)快速發(fā)展，對(duì)小學(xué)科學(xué)教育的影響十分遠(yuǎn)大，但是從目前來(lái)看，STEM 理念下的科學(xué)拓展活動(dòng)尚在初期階段[9]，仍需教師不斷深入研究和實(shí)踐。