王寶晨

（廣東省中山市中山紀(jì)念中學(xué) 廣東中山 528454）

1 STEAM教育與項目式學(xué)習(xí)

STEAM 是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Art）及數(shù)學(xué)（Mathematics）5個學(xué)科的首字母縮寫。STEAM教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力?；陧椖康膶W(xué)習(xí)（project based learning，PBL）是STEAM教育最常用的形式之一，是一種允許學(xué)生圍繞項目安排真實的學(xué)習(xí)任務(wù)，整合各學(xué)科知識，在合作學(xué)習(xí)環(huán)境下，設(shè)計和實施一系列探究活動，表達(dá)、交流探究結(jié)果的教學(xué)模式。

2 項目式學(xué)習(xí)活動案例

2.1 項目背景

人教版高中生物必修2中的“性狀分離比的模擬實驗”因為教具實用性不強(qiáng)，很少被用于實際教學(xué)。本項目希望能讓學(xué)生體驗教材中的實驗裝置，并根據(jù)自己的體驗提出需要改進(jìn)的地方，根據(jù)配子產(chǎn)生與結(jié)合規(guī)律科學(xué)設(shè)計、動手制作實驗器材，運(yùn)用計算機(jī)統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù)，體驗跨學(xué)科解決問題的學(xué)習(xí)方式，從而使學(xué)生的建模能力、創(chuàng)造性思維獲得發(fā)展等，科學(xué)思維生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到提升。

2.2 項目實施過程

（1）教師展示教材所示裝置，介紹實驗材料、方法步驟，提出問題：從實際教學(xué)的角度考慮，該裝置可能有哪些不足？如何驗證你的想法？引出應(yīng)通過實踐檢驗。

（2）學(xué)生自由分組，利用教師所示實驗裝置，進(jìn)行實驗，對此前提出的問題進(jìn)行檢驗，并且可能提出新的、當(dāng)時尚未發(fā)現(xiàn)的問題。

（3）小組匯報成果，教師匯總各組提出的問題，概括出教材實驗裝置存在的主要不足。

（4）教師展示評價量表（表1），引導(dǎo)學(xué)生針對上述3個主要問題設(shè)計研究計劃。教師可在一些關(guān)鍵問題上對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。例如對于如何保證隨機(jī)性，教師可以提問：生活中有哪些地方是利用了隨機(jī)性？學(xué)生可能會想到扔硬幣、擲骰子、扭蛋機(jī)、雙色球等生活中的經(jīng)驗，從而更容易把自己的想法具體化。再如，進(jìn)入工程制作時，教師可以提問：選材應(yīng)考慮哪些問題？學(xué)生可能會想到環(huán)保、成本、顏色、硬度等。教師追問：如何把材料拼接起來？學(xué)生可能會想到用膠水、雙面膠、熱熔膠等。這些對解決工程制作中遇到的實際問題有重要意義。

表1 過程性評價量表

（5）學(xué)生完成作品在根據(jù)評價量表對作品進(jìn)行測試，對比數(shù)據(jù)，衡量是否解決了上述三個主要問題。如果提升不明顯，學(xué)生應(yīng)對原有設(shè)計進(jìn)行討論、修改并重新制作測試，直到滿意。

（6）成果匯報展示。各組將自己的研究過程與作品分別以PPT和實物的形式進(jìn)行匯報展示，交流本次學(xué)習(xí)過程中自己的心得體會。

3 項目學(xué)習(xí)成果與評價

3.1 項目學(xué)習(xí)成果

3.1.1 對教材中原實驗裝置體驗結(jié)果

經(jīng)體驗，原實驗裝置存在以下缺陷：

①耗時長?？恳粋€人獨立完成所有操作的時間過長，按100次計算，要20 min以上，對一節(jié)課來講耗時過長，不適用于常規(guī)教學(xué)。

②操作繁瑣。每完成一輪都要把小球重新放回桶中，下一次抽取之前要手動混勻。靠一個人既要做實驗又要記錄數(shù)據(jù)，非常繁瑣，容易出錯。

③難以保證隨機(jī)性。每次放回小球后要手動混勻，下次再抽的時候要閉上眼睛。但是，實際操作的時候，經(jīng)常忘記閉眼，而且由于容器較大，混勻時要整個小臂都參與進(jìn)來，有時稍微不注意就混合得不夠均勻，難以保證隨機(jī)性。

3.1.2 應(yīng)用數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識，設(shè)計模型圖紙

從博彩的擲骰子中獲得靈感，利用擲骰子的隨機(jī)性模擬配子產(chǎn)生的隨機(jī)性。設(shè)置了10個格子，2個為一組，分別代表雌雄生殖器官，每個格子中放置1枚正方體骰子（邊長15 mm），骰子的3面標(biāo)注A，3面標(biāo)注a，代表顯隱性基因，每次擲骰子相當(dāng)于課本中的5次雌雄配子隨機(jī)結(jié)合（圖1）。

圖1 模型圖紙

3.1.3 應(yīng)用物理學(xué)和工程學(xué)知識，制作模型

選用環(huán)保易獲取的硬紙殼作為原材料制作主體部分，按照尺寸裁剪好后，進(jìn)行拼接。拼接時，為了保證連接的強(qiáng)度，選用了熱熔膠作為黏接劑。熱熔膠是一種可塑性的黏合劑，在一定溫度范圍內(nèi)其物理狀態(tài)隨溫度改變而改變，而化學(xué)特性不變，其無毒無味，屬環(huán)保型化學(xué)產(chǎn)品。

用記號筆在空白骰子的6個面上分別標(biāo)記A、a各3個。這樣每次擲骰子得到A、a的概率均為1/2。

3.2 過程性評價

關(guān)于過程評價對促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的意義，各種相關(guān)研究已達(dá)成廣泛共識。在實踐中，過程評價是一個動態(tài)的互動過程。教師可以通過過程評價不斷監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，滿足學(xué)生的需求。但是過程性評價不能只憑教師的感受來評判學(xué)生。課后作業(yè)可以顯示學(xué)生在每次活動中知識掌握的變化，但不能評價學(xué)生項目學(xué)習(xí)活動的變化。因此，過程性的項目式學(xué)習(xí)活動評價應(yīng)是在學(xué)生活動過程中，依據(jù)嚴(yán)格劃分的等級并對照學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行打分。教師在實施過程性評測過程中，對照量表中的能力要求為學(xué)生各個步驟的表現(xiàn)評分。本項目借鑒了美國康涅狄格科學(xué)中心的評價量表（表1）。

3.3 終結(jié)性評價

終結(jié)性評價是當(dāng)今學(xué)校中使用最廣泛的評價方法之一，傳統(tǒng)的學(xué)?？荚囀墙K結(jié)性評價。終結(jié)性評價不僅可以了解教師教學(xué)活動的最終結(jié)果，還可以檢驗學(xué)生是否通過教學(xué)活動得到了提高。教師使用3個量表（表2、表3和表4）從知識、能力和態(tài)度3個維度評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過多維度的評價，教師可以看到項目化學(xué)習(xí)活動的實施效果和學(xué)生通過項目化學(xué)習(xí)活動的成長，為新的項目化學(xué)習(xí)活動的開展奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)良性循環(huán)。

表2 終結(jié)性評價量表（知識維度）

表3 終結(jié)性評價量表（態(tài)度維度）

表4 終結(jié)性評價量表（能力維度）

4 項目成效與反思

STEAM教育已成為各國提升自身競爭力的重要手段，而培養(yǎng)具有創(chuàng)造力的創(chuàng)新型人才已成為全球共識，我國于2016年9月正式提出中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)框架，具體到生物學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會責(zé)任。本項目通過對實驗材料、方案、裝置的改進(jìn)，提高課堂的趣味性讓學(xué)生主動融入到教學(xué)中，變“我學(xué)習(xí)”為“我研究”，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和團(tuán)隊合作能力得到提高，提升了學(xué)生的模型與建模能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，有助于培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。

本項目充分體現(xiàn)了STEAM教育的思想，學(xué)生在整個創(chuàng)新實驗設(shè)計中融合了生物、物理、數(shù)學(xué)和計算機(jī)知識。在項目式學(xué)習(xí)活動背景下，完成一項任務(wù)可能需要調(diào)動多方面的能力，雖然團(tuán)隊中并非每個人都是全能的，但每個人都能把自己最擅長的一面在活動中體現(xiàn)出來，從而獲得成就感，同時也能看到他人比自己強(qiáng)的地方，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生跨學(xué)科解決問題的能力。

在項目實施過程中，教師要注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題。例如，學(xué)生雖然很喜歡這種自由、輕松的學(xué)習(xí)形式，但是當(dāng)教師要求他們自己獨立去完成一些思考、設(shè)計、制作活動時，一開始他們明顯表現(xiàn)出不適應(yīng)，流露出畏難、膽怯情緒。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可以說有客觀原因，如學(xué)生長期以來形成的被動接受式的學(xué)習(xí)習(xí)慣，也有主觀原因，再比如教師擔(dān)心失去對課堂的掌控而不愿意放手讓學(xué)生去做。因此，教師應(yīng)循序漸進(jìn)、選好課題、定好計劃、寫好方案，既不能盲目地將教材所有內(nèi)容當(dāng)成項目式學(xué)習(xí)去實施，也不能因為有困難、傷腦筋、耗時間就否認(rèn)，甚至不用這種教育方式。