戴振華

【背景】

《江蘇省基礎(chǔ)教育STEM課程指導(dǎo)綱要（試行）》指出：STEM教育強調(diào)通過科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等領(lǐng)域知識與方法的有機整合，發(fā)展學(xué)生在知識融通與應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計與創(chuàng)新、物化實踐與表達、文化體驗與認(rèn)同、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)确矫娴腟TEM素養(yǎng)。基于項目的學(xué)習(xí)常被縮寫為PBL，其能有效幫助學(xué)生在情境中理解和運用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)各領(lǐng)域中的知識。STEM項目學(xué)習(xí)，嘗試將STEM與PBL整合，讓學(xué)生在完成項目的過程中掌握與項目相關(guān)的內(nèi)容。那么，小學(xué)科學(xué)教師該如何基于兒童有效設(shè)計STEM項目及組織開展STEM學(xué)習(xí)呢？下文，筆者以自主開發(fā)的STEM項目“蛋雕”為例，談?wù)劵趦和腟TEM項目設(shè)計的基點、模塊與實施策略。

【實施過程及分析】

一、主題架構(gòu)：突出三個基點

小學(xué)階段的STEM項目，在主題的架構(gòu)上，要突出三個“基點”。

（一）基于兒童

STEM項目主題選擇的主要原則是基于兒童。在確定項目和設(shè)計課程時應(yīng)評估學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與能力水平，考慮兒童的認(rèn)知特點。

以蛋雕為項目主題，意在讓小學(xué)生體驗、感受蛋雕這種非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的獨特魅力，弘揚非遺文化。蛋雕是在飛禽蛋殼上刻琢成畫的一種民間手工藝品，其融合了繪畫與雕刻藝術(shù)，源起于明清時期。在設(shè)計活動時，要充分考慮學(xué)生的動手能力和教學(xué)安全。小學(xué)高年段學(xué)生在動手能力和創(chuàng)造力方面已有一定基礎(chǔ)，但對于蛋雕藝術(shù)品及藝術(shù)形式，大多數(shù)學(xué)生沒有接觸過。鑒于此，選擇六年級學(xué)生較為合適。

（二）源于問題

項目學(xué)習(xí)常常致力于解決生活中遇到的現(xiàn)實問題。PBL為STEM學(xué)習(xí)提供了有效路徑，顯著特征是讓學(xué)生在豐富的情境中解決問題。在學(xué)生解決核心問題的過程中，教師要及時關(guān)注STEM多個學(xué)科領(lǐng)域（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等）的目標(biāo)任務(wù)達成情況。

“蛋雕”項目確定的核心問題包括：作為非遺項目的蛋雕究竟是什么；如何制作一個簡單的蛋雕工藝品；為什么要傳承和保護這門技藝等。圍繞這些核心問題，可設(shè)計系列活動。

（三）融于任務(wù)

任務(wù)驅(qū)動是STEM項目學(xué)習(xí)的重要方式，與問題解決緊密相連。STEM項目常常通過有趣且有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，實現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)。本項目的任務(wù)是學(xué)生以小組為單位，嘗試在蛋殼上設(shè)計、印制和雕刻簡單圖案，并展示、介紹、完善自己的作品。通過該項目，學(xué)生可以認(rèn)識蛋雕，學(xué)會蛋雕的制作方法，體驗設(shè)計與制作蛋雕的樂趣，發(fā)現(xiàn)蛋雕的意義與價值，感受非遺文化的獨特魅力。

二、目標(biāo)定位：四維聯(lián)動

四維聯(lián)動是指，在架構(gòu)STEM項目時，著重考慮學(xué)習(xí)對象的主體性、課程領(lǐng)域的跨界性、學(xué)習(xí)方式的協(xié)同性、問題解決的開放性這四個維度。

（一）主體性

在確定目標(biāo)時，教師要突出學(xué)生主體，強調(diào)學(xué)習(xí)的主動性、參與性和體驗性，同時要對學(xué)習(xí)者的元認(rèn)知水平、動手能力和語言綜合能力進行基礎(chǔ)性評估和預(yù)判。在此基礎(chǔ)上，確定項目實施的年級、具體內(nèi)容、活動板塊和評價量表。

（二）跨界性

STEM學(xué)習(xí)具有鮮明的跨界特征。鑒于此，設(shè)計者要逐步形成“STEM+”的理念，超越單一學(xué)科的視角，站在更高的位置，進行內(nèi)容整合。

（三）協(xié)同性

學(xué)習(xí)中的協(xié)同是協(xié)調(diào)兩種或者兩種以上的資源或者兩個以上的個體，一致地完成某一目標(biāo)的過程。STEM項目學(xué)習(xí)既注重個人學(xué)習(xí)，也注重協(xié)同學(xué)習(xí)。強調(diào)協(xié)同性，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同意識和協(xié)同能力，既是STEM教育的目標(biāo)之一，也是完成STEM項目任務(wù)的保證。

（四）開放性

STEM項目要解決的問題一般源于生活，學(xué)生在學(xué)習(xí)中綜合運用多學(xué)科知識，設(shè)計模型，制作產(chǎn)品，實現(xiàn)對問題的解決。教師在設(shè)定目標(biāo)時要兼顧過程與結(jié)果的開放性，關(guān)注學(xué)生參與、思考和體驗的過程。如在初次設(shè)計“蛋雕”項目時，筆者引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計、印制出簡單的圖案，而在掌握基本的工具操作方法后，將圖案變成簡單的蛋雕工藝品的過程則必須由學(xué)生自己探索完成。在此過程中，教師的指導(dǎo)與評價是開放而多元的。STEM項目“蛋雕”的目標(biāo)定位具體見下頁表1。

表1 STEM項目“蛋雕”的目標(biāo)定位

三、過程組織：四大模塊

STEM項目的過程組織，受主題內(nèi)容、難易程度、實施條件、時間分配等因素的影響，彈性較大。一般來說，教師可從情境引入、問題聚焦、設(shè)計制作、評價改進四個方面模塊化地組織教學(xué)過程，見表2。

表2 STEM項目的模塊化組織

“蛋雕”項目計劃安排三個課時。筆者以第一課時為例，具體介紹教學(xué)過程。

模塊一：情境引入，認(rèn)識蛋雕

1.觀察體驗。

師：每組的桌子中央都放了幾件工藝品，大家可以近距離觀察。你們知道這是什么嗎？有什么想要說的嗎？

生：在蛋殼上進行雕刻，很精美……

2.激趣引題。

師：請同學(xué)們觀看視頻，先來了解一下?，F(xiàn)在從事蛋雕這門工藝的人越來越少。為了保護這門獨特的技藝，政府將之列入非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。這是蛋雕非遺傳承人正在為同學(xué)們介紹蛋雕技藝。他經(jīng)常到學(xué)校宣傳推廣這門技藝。你們桌上的作品都是他指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)作的。大家想不想也當(dāng)回小小非遺傳承人，做個蛋雕？

模塊二：聚焦問題，準(zhǔn)備蛋雕

1.提出問題。

師：關(guān)于蛋雕你們有什么問題想研究呢？

生：蛋雕是怎么做出來的？

生：蛋雕是用什么工具雕刻的？它有什么作用呢？……

2.聚焦問題。

師：你覺得哪些問題特別重要，哪些問題可以在今天的課堂里解決呢？

生：先要有蛋殼。

生：要在蛋殼上畫好圖案。

3.確定任務(wù)。

師：看來大家都對制作蛋雕特別感興趣，現(xiàn)場制作蛋雕需要準(zhǔn)備哪些材料呢？

生：蛋殼、畫筆、雕刻工具……

模塊三：設(shè)計制作，學(xué)做蛋雕

1.畫：設(shè)計并繪圖。

師：由于大家初次接觸蛋雕，本節(jié)課，老師先安排簡單易操作的圖案來讓大家練習(xí)，下節(jié)課需要大家自己設(shè)計圖案。當(dāng)?shù)窨虉D案設(shè)計好后，如何準(zhǔn)確地將圖案畫在蛋殼上呢？

生：可以直接在蛋殼上畫圖。

生：直接畫比較難，我認(rèn)為可以將圖案印到蛋殼上。

師：請同學(xué)們觀看蛋殼上復(fù)印圖案的視頻，并說說復(fù)印圖案時要注意的事項。

2.握：科學(xué)握蛋。

師：在蛋殼上復(fù)印好圖案后，雕刻時該怎么拿雞蛋殼而不破碎呢？

生：我們以前學(xué)過薄殼結(jié)構(gòu)，握蛋要均勻用力，不要集中某個點用力。

3.雕：學(xué)會用筆。

師：接下來是蛋雕最為重要的一步，學(xué)會正確使用雕刻筆。觀看視頻，仔細(xì)觀察正確運用雕刻筆的方法以及雕刻筆是怎樣開關(guān)的？筆怎么拿？怎樣正確運行雕刻筆？

4.議：方法與安全。

師：我們用筆操作時，你覺得要注意些什么呢？（學(xué)生討論、交流）

生：要沿圖案輪廓，握筆從左向右慢慢拉動。如果遇到輪廓線拐彎，則要慢慢轉(zhuǎn)動蛋殼，同時要邊做邊思考，逐步改進操作方法。

生：注意安全，控制好力度，不要力度過大而傷了手，或把蛋殼壓碎。

生：制作時要戴好護目鏡，眼睛與手保持一定距離，以免蛋殼粉末飛濺到眼中。觀察的同學(xué)也要保持安全距離。

模塊四：評價改進，完善蛋雕

1.組內(nèi)反思。

師：在進行蛋雕的過程中，同學(xué)們覺得做得成功與不足的地方分別有哪些？哪些地方值得改進？

生：我感覺雕刻筆使用得不太熟練。

生：在刻線條時用力大些就會把蛋殼弄破。

生：我們沒來得及完成，因為合作不夠好，耽擱了不少時間……

教師引導(dǎo)學(xué)生從不同方面改進作品，形成蛋雕創(chuàng)作評價標(biāo)準(zhǔn)（見表3）。

表3 蛋雕評價表

2.全班互評。

師：各小組先自評，然后全體成員上講臺，向全班同學(xué)展示作品。展示時，其他小組同學(xué)要認(rèn)真聽，爭取提出改進建議。

3.優(yōu)化設(shè)計。

師：請每組根據(jù)改進建議，調(diào)整設(shè)計方案。在表格里設(shè)計自己喜歡的簡單圖案，可以考慮圖案色彩，并在圖案旁標(biāo)注改進的方法和注意事項，為進一步改進蛋雕作品做準(zhǔn)備。

第一課時結(jié)束。

四、改進優(yōu)化：“STEM+”拓展

STEM項目的設(shè)計和實施是一個不斷優(yōu)化的過程，充滿著挑戰(zhàn)。項目設(shè)計者要用開放融合的高位視角，優(yōu)化項目設(shè)計，促進學(xué)生STEM素養(yǎng)提升。在具體實施過程中，在思維層面，項目架構(gòu)要有開放性、靈活性，要確定適切的目標(biāo)及任務(wù)；在內(nèi)容層面，項目要源于兒童生活，同時要保障項目的有效實施；在方法層面，要關(guān)注學(xué)生工程意識的培養(yǎng)，重視產(chǎn)品的改進和應(yīng)用。

（一）思維上，基于需要，融通不同學(xué)科

設(shè)計者要結(jié)合項目主題設(shè)定項目目標(biāo)、選擇項目內(nèi)容，即明確在一個STEM項目中，學(xué)生要重點發(fā)展的STEM素養(yǎng)是什么，跨學(xué)科的目標(biāo)任務(wù)是什么。大目標(biāo)確定后，可進一步將其分解成不同學(xué)科領(lǐng)域的目標(biāo)。所涉及的學(xué)科領(lǐng)域并不是越多越好，而應(yīng)強調(diào)適切性和靈活性，如有的內(nèi)容適合滲透藝術(shù)，有的適合滲透數(shù)學(xué)。

以“蛋雕”項目為例，除工程和技術(shù)領(lǐng)域外，較為適合滲透藝術(shù)和人文歷史方面的內(nèi)容。具體到第一課時，拿握雞蛋的方法，就適合滲透科學(xué)中的薄殼結(jié)構(gòu)原理。

（二）內(nèi)容上，多方協(xié)作，豐富課程資源

對學(xué)生來說，聚焦他們現(xiàn)實生活中的問題而設(shè)計的STEM項目最具吸引力。教師在設(shè)計內(nèi)容時，不應(yīng)忽略項目資源的統(tǒng)籌配置。因為資源配置到位與否，會直接影響項目的開展。工程與技術(shù)操作材料的設(shè)計、制作往往不是單個人就能完成的，需要多方合作。

如在“蛋雕”項目的實施中，僅空蛋殼的準(zhǔn)備就要經(jīng)過選擇蛋殼、清空蛋體、消毒清潔、風(fēng)干四道程序，過程煩瑣。再如雕刻筆的準(zhǔn)備、學(xué)生操作時的安全性問題等，均要提前考慮。

（三）方法上，注重動手，強化工程意識

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，技術(shù)與工程實踐活動可以使學(xué)生體會到“做”的成功與樂趣，養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習(xí)慣。STEM項目是學(xué)生運用科學(xué)和技術(shù)，進行設(shè)計、解決實際問題和制造產(chǎn)品的活動，其強調(diào)關(guān)注學(xué)生設(shè)計、制造產(chǎn)品能力的培養(yǎng)，它與問題解決緊密關(guān)聯(lián)。工程本身的意義在于不斷改進和優(yōu)化，所以在設(shè)計STEM項目時，教師在引導(dǎo)學(xué)生制造產(chǎn)品的同時，還要積極引導(dǎo)學(xué)生對自己的初次產(chǎn)品進行分析與評價，進而讓學(xué)生不斷優(yōu)化自己的產(chǎn)品，提升工程和技術(shù)素養(yǎng)。