【摘 要】STEM教育是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)的有效途徑。STEM項(xiàng)目的主題應(yīng)基于兒童、源于問題、融于任務(wù);在目標(biāo)定位上，應(yīng)突出主體性、跨界性、協(xié)同性和開放性;在具體實(shí)施時(shí)，可從情境引入、聚焦問題、設(shè)計(jì)制作、評價(jià)改進(jìn)四個(gè)方面模塊化地組織教學(xué)過程;在改進(jìn)優(yōu)化方面，應(yīng)融通不同學(xué)科，豐富課程資源，強(qiáng)化工程意識。

【關(guān)鍵詞】STEM項(xiàng)目; 主題設(shè)計(jì);目標(biāo)定位;實(shí)施過程;改進(jìn)優(yōu)化

【中圖分類號】G623.9? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2021）52-0113-04

【作者簡介】戴振華，江蘇省常州市金壇華城實(shí)驗(yàn)小學(xué)朝陽分校（江蘇常州，213200）執(zhí)行校長，高級教師，江蘇省科學(xué)特級教師。

【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(qiáng)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(jī)整合，發(fā)展學(xué)生在知識融通與應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、物化實(shí)踐與表達(dá)、文化體驗(yàn)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)?；陧?xiàng)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(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)各領(lǐng)域中的知識。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)，嘗試將STEM與PBL整合，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中掌握與項(xiàng)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(jì)STEM項(xiàng)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(xiàng)目“蛋雕”為例，談?wù)劵趦和腟TEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基點(diǎn)、模塊與實(shí)施策略。

【實(shí)施過程及分析】

一、主題架構(gòu)：突出三個(gè)基點(diǎn)

小學(xué)階段的STEM項(xiàng)目，在主題的架構(gòu)上，要突出三個(gè)“基點(diǎn)”。

（一）基于兒童

STEM項(xiàng)目主題選擇的主要原則是基于兒童。在確定項(xiàng)目和設(shè)計(jì)課程時(shí)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(diǎn)。

以蛋雕為項(xiàng)目主題，意在讓小學(xué)生體驗(yàn)、感受蛋雕這種非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的獨(dú)特魅力，弘揚(yáng)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(shí)期。在設(shè)計(jì)活動時(shí)，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(xiàng)目學(xué)習(xí)常常致力于解決生活中遇到的現(xiàn)實(shí)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(shí)關(guān)注STEM多個(gè)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(dá)成情況。

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

（三）融于任務(wù)

任務(wù)驅(qū)動是STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的重要方式，與問題解決緊密相連。STEM項(xiàng)目常常通過有趣且有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)。本項(xiàng)目的任務(wù)是學(xué)生以小組為單位，嘗試在蛋殼上設(shè)計(jì)、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(xiàng)目，學(xué)生可以認(rèn)識蛋雕，學(xué)會蛋雕的制作方法，體驗(yàn)設(shè)計(jì)與制作蛋雕的樂趣，發(fā)現(xiàn)蛋雕的意義與價(jià)值，感受非遺文化的獨(dú)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(xiàng)目時(shí)，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(gè)維度。

（一）主體性

在確定目標(biāo)時(shí)，教師要突出學(xué)生主體，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動性、參與性和體驗(yàn)性，同時(shí)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(jìn)行基礎(chǔ)性評估和預(yù)判。在此基礎(chǔ)上，確定項(xiàng)目實(shí)施的年級、具體內(nèi)容、活動板塊和評價(jià)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(jì)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(jìn)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(gè)以上的個(gè)體，一致地完成某一目標(biāo)的過程。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)既注重個(gè)人學(xué)習(xí)，也注重協(xié)同學(xué)習(xí)。強(qiáng)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(xiàng)目任務(wù)的保證。

（四）開放性

STEM項(xiàng)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(yùn)用多學(xué)科知識，設(shè)計(jì)模型，制作產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)對問題的解決。教師在設(shè)定目標(biāo)時(shí)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(yàn)的過程。如在初次設(shè)計(jì)“蛋雕”項(xiàng)目時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、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(jià)是開放而多元的。STEM項(xiàng)目“蛋雕”的目標(biāo)定位具體見下頁表1。

三、過程組織：四大模塊

STEM項(xiàng)目的過程組織，受主題內(nèi)容、難易程度、實(shí)施條件、時(shí)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(jì)制作、評價(jià)改進(jìn)四個(gè)方面模塊化地組織教學(xué)過程，見表2。

“蛋雕”項(xiàng)目計(jì)劃安排三個(gè)課時(shí)。筆者以第一課時(shí)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(yàn)。

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(jìn)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(hù)這門獨(dú)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(gè)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(jì)制作，學(xué)做蛋雕

1.畫：設(shè)計(jì)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(jì)圖案。當(dāng)?shù)窨虉D案設(shè)計(jì)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(shí)要注意的事項(xiàng)。

2.握：科學(xué)握蛋。

師：在蛋殼上復(fù)印好圖案后，雕刻時(shí)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(gè)點(diǎn)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(yùn)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(yùn)行雕刻筆？

4.議：方法與安全。

師：我們用筆操作時(shí)，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(shí)要邊做邊思考，逐步改進(jìn)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(shí)要戴好護(hù)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(jià)改進(jìn)，完善蛋雕

1.組內(nèi)反思。

師：在進(jìn)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(jìn)？

生：我感覺雕刻筆使用得不太熟練。

生：在刻線條時(shí)用力大些就會把蛋殼弄破。

生：我們沒來得及完成，因?yàn)楹献鞑粔蚝?，耽擱了不少時(shí)間……

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

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(shí)，其他小組同學(xué)要認(rèn)真聽，爭取提出改進(jìn)建議。

3.優(yōu)化設(shè)計(jì)。

師：請每組根據(jù)改進(jìn)建議，調(diào)整設(shè)計(jì)方案。在表格里設(shè)計(jì)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(jìn)的方法和注意事項(xiàng)，為進(jìn)一步改進(jìn)蛋雕作品做準(zhǔn)備。

第一課時(shí)結(jié)束。

四、改進(jìn)優(yōu)化：“STEM+”拓展

STEM項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)施是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程，充滿著挑戰(zhàn)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)者要用開放融合的高位視角，優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生STEM素養(yǎng)提升。在具體實(shí)施過程中，在思維層面，項(xiàng)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(xiàng)目要源于兒童生活，同時(shí)要保障項(xiàng)目的有效實(shí)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(jìn)和應(yīng)用。

（一）思維上，基于需要，融通不同學(xué)科

設(shè)計(jì)者要結(jié)合項(xiàng)目主題設(shè)定項(xiàng)目目標(biāo)、選擇項(xiàng)目內(nèi)容，即明確在一個(gè)STEM項(xiàng)目中，學(xué)生要重點(diǎn)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(jìn)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(qiáng)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(xiàng)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(shí)，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(shí)生活中的問題而設(shè)計(jì)的STEM項(xiàng)目最具吸引力。教師在設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，不應(yīng)忽略項(xiàng)目資源的統(tǒng)籌配置。因?yàn)橘Y源配置到位與否，會直接影響項(xiàng)目的開展。工程與技術(shù)操作材料的設(shè)計(jì)、制作往往不是單個(gè)人就能完成的，需要多方合作。

如在“蛋雕”項(xiàng)目的實(shí)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(shí)的安全性問題等，均要提前考慮。

（三）方法上，注重動手，強(qiáng)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(shí)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(xiàng)目是學(xué)生運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問題和制造產(chǎn)品的活動，其強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生設(shè)計(jì)、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(jìn)和優(yōu)化，所以在設(shè)計(jì)STEM項(xiàng)目時(shí)，教師在引導(dǎo)學(xué)生制造產(chǎn)品的同時(shí)，還要積極引導(dǎo)學(xué)生對自己的初次產(chǎn)品進(jìn)行分析與評價(jià)，進(jìn)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)。