王鳳梅

摘 要：基于項目的STEM學(xué)習(xí)是一種整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)方式。引導(dǎo)學(xué)生通過自己感興趣的科學(xué)實踐活動，在真實的情境中，為學(xué)生提供機會，讓學(xué)生專注于生活，投入到讓學(xué)生感覺到滿足而值得從事的活動中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：基于項目的STEM; 科學(xué)思維; 科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G623.6? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-3315（2021）9-043-002

一、研究背景

S（科學(xué)）是對自然世界的研究，包括與物理、化學(xué)和生物相關(guān)的自然定律，以及對這些學(xué)科相關(guān)的事實、原理、概念和規(guī)則的處理與應(yīng)用?？茖W(xué)既指隨時間逐漸積累起來的一系列知識，又指產(chǎn)生新知識的過程——科學(xué)探究?？茖W(xué)知識能為工程設(shè)計過程提供信息。

T（技術(shù)）雖然嚴(yán)格意義上說不能算做一門學(xué)科，但是它包含了用于創(chuàng)建和操作技術(shù)制品的整個系統(tǒng)以及制品本身。這個系統(tǒng)包括人員、組織、知識、過程和設(shè)備。在漫長的歷史中，人類創(chuàng)造了技術(shù)來滿足自己的需求，很多現(xiàn)代技術(shù)都是科學(xué)和工程的產(chǎn)物。而技術(shù)工具在這兩個領(lǐng)域也都有著廣泛的應(yīng)用。

E（工程）既是有關(guān)設(shè)計創(chuàng)造人工產(chǎn)品的知識體系，也是解決問題的過程。工程學(xué)是在限制條件下進行設(shè)計的過程。其中一個限制條件就是自然定律，或者說科學(xué)定律。其他限制條件包括：時間、資金、可用材料、人體工程學(xué)、環(huán)境法規(guī)、可制造性和可修復(fù)性。工程中會用到的科學(xué)和數(shù)學(xué)概念，以及技術(shù)工具。

M（數(shù)學(xué)）是一門研究數(shù)量、數(shù)字和空間之間的模式和關(guān)系的科學(xué)。數(shù)學(xué)與科學(xué)不同，在科學(xué)中，實證數(shù)據(jù)是用來證明或推翻相關(guān)主張的;而數(shù)學(xué)中的主張則是通過基于基本假設(shè)的邏輯論證來證明的。邏輯論證和主張都是數(shù)學(xué)的一部分。與科學(xué)一樣，數(shù)學(xué)知識也在不斷發(fā)展。不過與科學(xué)不同的是，在數(shù)學(xué)中除非基本假設(shè)有所改變，否則數(shù)學(xué)知識是不會被推翻的。在科學(xué)、工程和技術(shù)中都會用到數(shù)學(xué)。

學(xué)校高位發(fā)展的需求性。本校地處蘇州工業(yè)園區(qū)，園區(qū)教育日新月異，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，學(xué)校已成為園區(qū)未來教室的試點學(xué)校之一，處于高位發(fā)展的階段。在課堂教學(xué)中使用雙板技術(shù)已成為當(dāng)今提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段和措施，用來滿足學(xué)校教育工作的不斷發(fā)展。

交互式電子白板被越來越多的應(yīng)用于課堂教學(xué)中。交互式電子雙板基于雙軌教學(xué)模式產(chǎn)生，解決了傳統(tǒng)單塊交互式電子白板教師備課不方便、教學(xué)資源無法共享、電子白板尺寸過小等問題，同時具有其獨特的教學(xué)特性。信息技術(shù)的發(fā)展對傳統(tǒng)課堂帶來的沖擊，促進我們一步步地去改變。

2017年教育部頒發(fā)的《小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》，更是提出將科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境目標(biāo)納入課程目標(biāo)中，課程內(nèi)容中也增加了技術(shù)與工程領(lǐng)域的模塊，使學(xué)生有機會綜合所學(xué)的各方面知識，體驗科學(xué)技術(shù)對個人生活和社會發(fā)展的影響。培養(yǎng)學(xué)生通過“動手做”解決科學(xué)問題的習(xí)慣。

二、課題研究的必要性

豐富學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的資源。未來教室環(huán)境下，基于項目的小學(xué)科學(xué)STEM學(xué)習(xí)，教師通過教材研究，創(chuàng)造性地整合有效資源，基于真實情境提出問題，要求學(xué)生解決若干問題。通過學(xué)生完整的作品展示來考量學(xué)生對STEM所涉及的各個學(xué)科概念的掌握情況。而在雙板上呈現(xiàn)，可以很好的進行師生互動，并拓寬學(xué)生的視野。

STEM課堂具有以下特征：活躍且以學(xué)生為中心、能夠支持學(xué)生自發(fā)提問以及制訂探究計劃、是發(fā)明與創(chuàng)新的中心;既是教室，又是實驗室，支持多種教學(xué)模式;能夠覆蓋具有不同學(xué)習(xí)風(fēng)格以及有學(xué)習(xí)障礙的學(xué)生;整合真實世界中的情境或難題。

受STEM教育的學(xué)生有以下特征：他們是問題的解決者、能夠明確問題和難題;能設(shè)計探究方案以獲取、收集和整理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論;并能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識應(yīng)用到新的情境中。學(xué)生也是創(chuàng)新者、發(fā)明者，具有自主性和較高的技術(shù)素養(yǎng)。

提高科學(xué)教師教科研的能力。通過課題研究，引入STEM PBL策略，激發(fā)教師的科研意識，不斷實踐與反思，從而促進教師的教科研水平的提高，讓STEM學(xué)習(xí)深入科學(xué)課堂。

《依托未來教室，優(yōu)化基于項目的STEM學(xué)習(xí)的研究》是用一種整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)方式來促進學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。強調(diào)長期的、跨學(xué)科、學(xué)生為中心的，且與現(xiàn)實世界之問題和實踐相融合。將分散的學(xué)科領(lǐng)域融合進應(yīng)對具有挑戰(zhàn)性問題和難題。這些問題驅(qū)使學(xué)生去面對并力爭理解學(xué)科的中心概念和原則。教師利用電子白板和平板電腦，整合科學(xué)教學(xué)資源，創(chuàng)新教學(xué)方式，開展有意義的教學(xué)活動，促進學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)，提高課堂教學(xué)效率。

三、研究方法

本課題主要采取了以下幾種研究方法：

文獻研究法。對期刊、文獻、網(wǎng)絡(luò)等資料文獻進行查閱，了解課題的研究現(xiàn)狀。在已有研究成果的基礎(chǔ)上尋找深入的研究點，為課題的研究提供理論支持與指導(dǎo)。組織課題組人員查閱和學(xué)習(xí)相關(guān)的理論書籍，關(guān)注最新的國內(nèi)相關(guān)研究情況，特別是關(guān)于未來教室、《科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》、小學(xué)科學(xué)教學(xué)方法的論述和觀點。借鑒吸收相關(guān)的思想內(nèi)容和實踐經(jīng)驗，提高課題研究組成員的理論水平，不斷完善自己的課題研究。

行動研究法。此研究法將跟蹤本課題研究的全過程。按照“計劃-行動-反思-調(diào)整”四個步驟，課題組將不斷地研究、實踐、反思、調(diào)整、充實，力求以清楚的數(shù)據(jù)、科學(xué)的論證，提供事實性材料，評定前階段工作，啟動下階段工作。在這過程中，課題組人員針對研究中出現(xiàn)的問題，努力研討解決的方法，推進課題研究工作。在小學(xué)科學(xué)課堂、裝有電子雙板的課堂中觀摩教師上課的全部過程，對教師和學(xué)生進行訪談。

案例研究法。根據(jù)基于項目的STEM學(xué)習(xí)理念，依托未來教室，進行教學(xué)資源設(shè)計并實施教學(xué)案例。

問卷調(diào)查法。對小學(xué)科學(xué)課程現(xiàn)狀進行調(diào)研，在案例實施后通過調(diào)査問卷了解基于項目的STEM學(xué)習(xí)與平時的效果。

經(jīng)驗總結(jié)法。通過階段性總結(jié)，及時肯定實驗成果，修正實驗方案，總結(jié)出實驗的主要經(jīng)驗，及時推廣運用。

四、研究目標(biāo)

依托未來教室，基于項目的STEM學(xué)習(xí)，能給小學(xué)科學(xué)教師一個豐富的教學(xué)資源庫。整合小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)有用的相關(guān)資源，促進教學(xué)實效，增強科學(xué)課堂效率，提高小學(xué)科學(xué)教育質(zhì)量。

通過課題研究使我校科學(xué)教育更能適合學(xué)生發(fā)展的需要，教師運用新的理論指導(dǎo)使科學(xué)教學(xué)更具實效。

在課題研究過程中，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，基于真實情境，模糊任務(wù)，明確結(jié)果展開教學(xué)，促進學(xué)生各科知識的融合教育，適應(yīng)現(xiàn)代社會對人才培養(yǎng)的需要，能夠恰當(dāng)利用現(xiàn)代技術(shù)，依托未來教室，優(yōu)化基于項目的STEM學(xué)習(xí)。

依托與現(xiàn)實生活相關(guān)的真實任務(wù)，調(diào)動學(xué)生參與的積極性，允許學(xué)生對學(xué)習(xí)有所控制，注重學(xué)習(xí)的迭代過程。在不斷拓寬經(jīng)驗和知識的基礎(chǔ)上，建立加快學(xué)習(xí)的催化劑。輔助學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中自主、探索，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、獲取、重整、分析、利用和創(chuàng)造等科學(xué)能力，提高學(xué)生的綜合科學(xué)素養(yǎng)。

五、研究內(nèi)容

本課題的主要研究內(nèi)容是研究基于項目的STEM學(xué)習(xí)。注重學(xué)生所學(xué)各科知識之間的融合及有效整合，課上教師利用平板與學(xué)生進行有效交互，加強課堂教學(xué)設(shè)計與運用研究，提升課堂教學(xué)的實效性。

子課題一：基于項目的STEM學(xué)習(xí)概述

小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容包含物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四個領(lǐng)域。優(yōu)化項目，深入學(xué)習(xí)5E教學(xué)模型，奠定研究的理論基礎(chǔ)。

子課題二：小學(xué)科學(xué)基于項目的STEM教學(xué)設(shè)計的開發(fā)研究

基于項目的真實情境下的學(xué)習(xí)任務(wù)，模糊的問題、明確的結(jié)果。促進學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和科學(xué)思維的培養(yǎng)。同時將上課時所需要的音頻、視頻、圖片、網(wǎng)址、文本等多種教學(xué)資源整合在一起，教師上課時可以通過雙板呈現(xiàn)所需的資源，重點研究如何更好地做到資源整合，探索課件工程的制作與優(yōu)化。

子課題三：未來教室環(huán)境下，基于項目的STEM學(xué)習(xí)評價機制的策略研究。創(chuàng)新課堂教學(xué)方式，充分開展有效的互動教學(xué)，促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。

六、社會價值

通過專注于問題、事例和將新觀點與先前獲得的相關(guān)知識聯(lián)系起來的學(xué)習(xí)背景，學(xué)生接觸到學(xué)習(xí)內(nèi)容。建立學(xué)生的思維，利用與學(xué)生個人相關(guān)的問題，為學(xué)生探究搭建腳手架。

讓思維具有可見性。給學(xué)生提供清晰觀察自己的學(xué)習(xí)機會，鼓勵學(xué)生反思，更準(zhǔn)確地示范科學(xué)課程。提供多種表達方式——允許學(xué)生積極主動的參與到解釋科學(xué)的過程中，電腦動畫、建模制作項目、動態(tài)描寫和科學(xué)信息顯示，讓學(xué)生接近尖端科學(xué)，使學(xué)生能夠看到科學(xué)思維過程。因而可以接近科學(xué)思維。給學(xué)生提供機會來積極培養(yǎng)元認知技能，協(xié)助教師更有效的為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)平臺并提出反饋意見。從而促進學(xué)生在科學(xué)世界和學(xué)習(xí)世界之間的互動。

幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)。社會建構(gòu)主義、合作性學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)共同體都提倡這種學(xué)習(xí)理念。鼓勵傾聽，而且要三思而后行。學(xué)習(xí)共同體強調(diào)學(xué)習(xí)者要觀察榜樣，并從榜樣的身上學(xué)習(xí)。設(shè)計討論中必須要考慮“進行反思，整合他人的觀點，認真做出自己的貢獻。”

促進自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)?；谠J知和探究，鼓勵監(jiān)控。提供復(fù)雜項目，讓學(xué)生有能力設(shè)計個人的目標(biāo)，從他人那里尋找反饋、解釋評語、增加新證據(jù)。鼓勵教師為學(xué)生搭建腳手架，促進自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

七、社會效益

基于項目的STEM學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生通過自己感興趣的科學(xué)實踐活動，在真實的情境中，為學(xué)生提供機會，讓學(xué)生專注于生活，投入到讓其感覺到滿足而值得從事的活動中，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)。

實現(xiàn)高效的自主學(xué)習(xí)。未來課堂不再強調(diào)以教師講授為主，而是以促進學(xué)生進行個體學(xué)習(xí)和社會化學(xué)習(xí)為主。未來課堂強調(diào)學(xué)生之間采用協(xié)作式的學(xué)習(xí)方式，安裝的設(shè)備和使用的系統(tǒng)能支持學(xué)生的群體或團隊學(xué)習(xí)。學(xué)生們能夠協(xié)同合作開展知識創(chuàng)新，最終實現(xiàn)知識共享，從而促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的共享。配備視頻交互系統(tǒng)的“未來教室”，可通過高清攝像頭和話筒，對整個教學(xué)過程進行錄像或直播，打破傳統(tǒng)校園一間教室、一位教師的上課模式，通過現(xiàn)場視頻同步傳輸開創(chuàng)了同一時間、不同空間的上課模式，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教育資源共享。

STEM教育課程計劃能夠以學(xué)生參與活動、項目和問題解決為基礎(chǔ)，提供動手做的課堂體驗。學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識來應(yīng)對世界重大挑戰(zhàn)時，他們創(chuàng)造、設(shè)計、建構(gòu)、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問題。這些促使孩子們成為真正的學(xué)習(xí)者，使他們樹立終身學(xué)習(xí)的思想。著力培養(yǎng)學(xué)生以“解決問題、邏輯思考、批判性思考和創(chuàng)造力”為核心的科學(xué)素養(yǎng)開始，正在向培養(yǎng)面向未來的更為全面發(fā)展的創(chuàng)新人才核心素養(yǎng)發(fā)展。倡導(dǎo)跨學(xué)科、跨學(xué)習(xí)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)方法，通過真實情境的課程教學(xué)，將擁有科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等知識背景的學(xué)生與學(xué)校、社區(qū)、工作和全球企業(yè)聯(lián)系在一起，與人類未來社會的需求聯(lián)系在一起。

八、課題研究反思

專家引領(lǐng)不夠，課題研究重實踐，輕提煉。本課題研究在邀請專家進行指導(dǎo)、引領(lǐng)方面做得不夠，導(dǎo)致我們的研究視野狹窄，研究的方法、思路還不夠科學(xué)、有效，是真正意義上的“草根研究”。在課題研究“回頭看”的過程中，教師們對課題研究過程的反思和提煉欠缺，沒有有意識地進行總結(jié)，與此同時，教師重復(fù)性的研究較多，導(dǎo)致課題資料不夠豐厚。

課題研究還不夠深刻，尚有很多內(nèi)容需要深入研究。學(xué)校處于鄉(xiāng)鎮(zhèn)，教師觀念更新不快，學(xué)生家庭配合不夠，導(dǎo)致課題研究不夠深刻。

如何更好地利用未來教室進行課堂教學(xué)，尚需繼續(xù)探究。課內(nèi)如何組織有效活動、促進學(xué)生內(nèi)化知識、拓展能力更需進行深入研究。

首先，相對于其他現(xiàn)代教育技術(shù)手段，交互式電子白板對課堂教學(xué)和促進教師專業(yè)成長兩方面都具有一定優(yōu)勢。但我們也清醒地認識到，電子白板技術(shù)始終是為教學(xué)服務(wù)的，是提高教學(xué)質(zhì)量的輔助手段，課堂上千萬不能主次顛倒，不能只為技術(shù)而忽視了語文教學(xué)最根本的任務(wù)——學(xué)生聽、說、讀、寫能力的訓(xùn)練。另外，比技術(shù)更先進更重要的是教師教學(xué)理念和專業(yè)能力。因此，教師在學(xué)習(xí)使用先進的教育技術(shù)時也必須不斷提升自己教育理論水平，不斷創(chuàng)新自身的教育教學(xué)理念和方式。

其次，目前的教育教學(xué)前沿，微課、微視頻等對于在課外指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)起到了舉足輕重的作用。在電子白板領(lǐng)域，我們制作微課、微視頻更方便，效果更形象直觀，在原有的研究基礎(chǔ)上，我們要進一步研究利用白板技術(shù)制作微課、微視頻對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的提升，本課題是結(jié)題了，但是研究的腳步會繼續(xù)前進。

參考文獻：

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