俞曉東

【摘 ? 要】小學(xué)科學(xué)教材中技術(shù)與工程領(lǐng)域的部分內(nèi)容能夠為學(xué)生開展STEM學(xué)習提供較為典型的項目素材。教師可以從“項目的進化”“目標的升華”“思維的分化”“評價的優(yōu)化”等方面探索基于小學(xué)科學(xué)教材中技術(shù)與工程內(nèi)容的STEM教學(xué)策略，以STEM教學(xué)理念優(yōu)化教材組織形式，更有效地落實課程目標，促進學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);STEM;技術(shù)與工程;教學(xué)策略

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》在實施建議部分提出“倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習方式”，其對STEM教學(xué)給出了明確的解釋，鼓勵科學(xué)教師嘗試運用于自己的教學(xué)實踐。小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容具有實踐性、綜合性等特點，在教學(xué)理念上與STEM教育的理念不謀而合。建構(gòu)基于小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程內(nèi)容的STEM教學(xué)策略，嘗試小學(xué)科學(xué)課融合STEM教學(xué)，能夠更有效地促進學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的發(fā)展。這也是目前小學(xué)普及STEM教育的可行之路。

一、項目的進化——基于技術(shù)與工程領(lǐng)域，孕育STEM學(xué)習項目

小學(xué)科學(xué)教材的技術(shù)與工程領(lǐng)域包含很多制作、建造類活動，能夠為STEM學(xué)習提供項目素材。如做一張葉畫、做個指南針、做個太陽能熱水器、設(shè)計制作小賽車等。但教材中的活動不是成熟的STEM項目，它們在常規(guī)科學(xué)課中往往以課堂探究活動的方式出現(xiàn)。其中，一個探究活動往往聚焦一個單一性問題，一個問題的研究結(jié)論往往指向一個科學(xué)概念。而STEM項目的學(xué)習主線是“暴露問題—分析問題—解決問題”，并且這個過程是循環(huán)往復(fù)的。學(xué)生在STEM學(xué)習中會產(chǎn)生多個問題，且這些問題的指向是多維、發(fā)散的。

比如，某教師在執(zhí)教教科版《科學(xué)》四年級上冊《聲音的變化》一課時，試圖弱化對“聲音的變化與哪些因素有關(guān)”這一問題的探究，用STEM項目——“做一個小樂師”替換原先的科學(xué)課。然而最終，課堂上并沒有出現(xiàn)教師期待的“小樂師”。原因在于學(xué)生在嘗試制作小樂器的過程中會產(chǎn)生諸多問題：聲音的高低怎么調(diào)節(jié)？聲音的強弱如何變化？制作材料如何改進……這些問題中，涉及科學(xué)原理的，需要通過若干個探究過程來解決;涉及設(shè)計、制作方案的，需要通過計算與合作交流來完成;涉及評價的，需要制定規(guī)則來進行?？梢哉f，無論是按教材來學(xué)習，還是將其轉(zhuǎn)換成STEM項目，學(xué)生對聲音高低、強弱的探究過程都是必不可少的。STEM項目包含科學(xué)探究活動，并且相較于科學(xué)探究活動，它的理念更清晰，過程更完整。因此，教材活動到STEM項目的進化需要從學(xué)習目標、學(xué)習方法、學(xué)習評價等多方面進行，絕不是簡單延長探究時間，或者增加實驗材料就能完成的。

二、目標的升華——從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等維度，定位學(xué)習目標

STEM教育的內(nèi)涵可以理解為以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，通過工程，解讀科學(xué)和技術(shù)。因此，從科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個維度，制定小學(xué)科學(xué)課技術(shù)與工程領(lǐng)域中STEM內(nèi)容的學(xué)習目標，是將教材內(nèi)容改造為STEM項目的重要步驟。

比如，在“設(shè)計制作一個保溫杯”項目中，教師可以為學(xué)生制定學(xué)習目標，如表1。

表1 ? “設(shè)計制作一個保溫杯”STEM學(xué)習目標

[科學(xué) 認識不同材料的傳熱本領(lǐng)不同，熱的不良導(dǎo)體能夠減緩熱量散失

認識固體、液體、氣體的主要傳熱方式

補充學(xué)習更多的熱學(xué)原理，并嘗試將其運用到保溫杯的設(shè)計制作中去 技術(shù) 尋找適合制作保溫杯的材料，測試、比較材料的保溫性能;嘗試用多種方式處理材料，制作個性化的作品 工程 合理分工，有組織地分析項目實施的步驟和可能面臨的困難;能及時、有效地交流意見

合理規(guī)劃材料、設(shè)計圖紙，并根據(jù)實際制作情況調(diào)整、改進設(shè)計圖 數(shù)學(xué) 對材料測試數(shù)據(jù)進行比較、統(tǒng)計、分析

合計成本，有依據(jù)地為產(chǎn)品進行估值 ]

從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等維度制定STEM學(xué)習目標，能將科學(xué)概念、科學(xué)方法和科學(xué)情感有機融合，使其貫穿項目始終，為學(xué)生在知識、能力、思維等方面的發(fā)展指明方向。在“STEM+”的理念下，教師也可以動態(tài)地、循序漸進地加入藝術(shù)、人文等目標維度。比如，在“設(shè)計制作一個保溫杯”這一項目中，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)目標是核心目標，只有在這四個維度目標的指引下，才能建構(gòu)起保溫杯模型，而當模型升級為產(chǎn)品時，藝術(shù)、人文的要素就會凸顯出來。

三、思維的分化——高度開放的項目實施路徑，誘發(fā)思維的深入和創(chuàng)新

從技術(shù)與工程領(lǐng)域的STEM項目學(xué)習邏輯（如圖1）來看，現(xiàn)實需求引發(fā)項目的啟動;現(xiàn)實需求的差異促使項目成果朝多元化發(fā)展。這就決定了學(xué)生在STEM學(xué)習中重在思考，而非制作;完成的作品是思維發(fā)展和創(chuàng)新的成果，而非手工復(fù)制品。成果創(chuàng)新要求思維分化，而學(xué)習路徑的高度開放才能為思維個性化發(fā)展創(chuàng)造最大可能性。學(xué)習路徑的開放性主要體現(xiàn)在學(xué)習內(nèi)容、學(xué)習時空、學(xué)習方法三個方面。

（一）開放學(xué)習內(nèi)容，為思維分化打下基礎(chǔ)

STEM學(xué)習倡導(dǎo)在“做中學(xué)，學(xué)中思”，有時還可能是“因做而學(xué)”。當已有知識儲備不能支持STEM項目繼續(xù)實施時，學(xué)生就會從更開放的資源庫中搜索學(xué)習資源，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，從而為思維個性化發(fā)展埋下種子。

比如，教師將教科版《科學(xué)》五年級下冊《制作一個一分鐘計時器》一課改造為STEM項目——《做一個計時器》，為學(xué)生提供注射器、紙板、小球、棉線、細沙、紙杯等豐富的材料。學(xué)生可以根據(jù)這一單元中的水鐘、沙漏、擺鐘等已有模型，有選擇性地進行升級改造。各小組在這個STEM項目中的學(xué)習內(nèi)容是由升級改造的目標決定的。

（二）開放學(xué)習時空，為思維分化醞釀條件

學(xué)習時空的開放是指學(xué)習時間的開放和學(xué)習空間的開放。在做一頂帽子、設(shè)計制作小賽車、制作小桿秤等項目中，要在40分鐘內(nèi)完成一件作品，對于學(xué)生來說是比較困難的。即便完成了，也只能停留在簡單模型的層面，并且這些模型往往趨同。因為學(xué)生沒有充足的時間思考和醞釀，組員之間沒有機會進行充分的交流研討。

因此，將教材中技術(shù)與工程領(lǐng)域的內(nèi)容改造成STEM項目后，學(xué)生應(yīng)該得到更充裕的學(xué)習時間和更開放的學(xué)習空間。以STEM項目“造一座橋”為例，教師應(yīng)該為學(xué)生觀察生活中不同結(jié)構(gòu)、不同造型、不同規(guī)模的橋創(chuàng)造條件。這能為學(xué)生規(guī)劃、設(shè)計一座橋提供現(xiàn)實依據(jù)。也曾有學(xué)校組織學(xué)生到室外搭建一座跨度超過5米，可以承受人的重量的橋。從教室到操場的轉(zhuǎn)變，延伸了學(xué)生的學(xué)習空間，給學(xué)生提供了理論嫁接現(xiàn)實的機會。

（三）開放學(xué)習方法，為思維分化疏通要道

探究并非學(xué)習科學(xué)的唯一方式，探究式學(xué)習也并不等同于實驗研究。查閱資料、實地考察、采訪調(diào)查等都可以作為學(xué)生進行探究式學(xué)習的方法。在STEM項目實施的特定階段，學(xué)生可以通過一些傳統(tǒng)的學(xué)習方法完成任務(wù)，如師徒相授、實踐訓(xùn)練，也可以應(yīng)用超出現(xiàn)階段理解能力的原理和技術(shù)等。

比如在學(xué)習“做一個太陽能熱水器”STEM項目時，學(xué)生可以先到商店參觀各種款式的太陽能熱水器，聽一聽導(dǎo)購員對太陽能熱水器主要功能的介紹，再上網(wǎng)查閱資料，尋找這些功能背后的科學(xué)信息。目的不在于讓學(xué)生理解所有的科學(xué)原理，而是為了豐富本單元光與熱的科學(xué)信息，為太陽能熱水器模型的建構(gòu)創(chuàng)造多種可能性。當學(xué)生不滿足于教材提供的簡易太陽能熱水器模型時，創(chuàng)造性思維由此延伸。

四、評價的優(yōu)化——量性評價與質(zhì)性評價結(jié)合，提升評價效果

量性評價與質(zhì)性評價結(jié)合的方式能夠同時發(fā)揮兩種評價的優(yōu)勢，彌補雙方的不足，使評價更精準、全面、高效。

（一）量性評價指引項目的規(guī)劃與實施

制定明確的量化評價標準，并且在項目實施前出示評價標準，能夠為學(xué)生規(guī)劃和實施STEM項目樹立標桿，指引方向。以一年級STEM項目“做一張葉畫”的量化評價標準為例，如表2。

推選組長和分工指向項目團隊建設(shè);葉的形狀、顏色、名稱指向做葉畫這一項目中的主要學(xué)習內(nèi)容;給葉畫起個題目指向作品的創(chuàng)意。量化的評分表不僅能激發(fā)學(xué)生做葉畫的興趣和比賽欲望，還能從人員規(guī)劃、材料收集、作品改進等方面為學(xué)生實施STEM項目指出努力的方向。

（二）質(zhì)性評價關(guān)注學(xué)生的隱性成長

學(xué)生在項目學(xué)習過程中遇到問題、解決困難的經(jīng)歷以及交流研討的過程是難以量化的，但這個過程卻演繹了學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。教師應(yīng)為學(xué)生搭建平臺，對這些難以量化的學(xué)習行為進行過程性評價。

仍然以STEM項目“做一張葉畫”為例，教師通過“葉畫展示交流會”對學(xué)生進行質(zhì)性評價。每個小組依次介紹落葉的采集過程，葉來自什么植物，葉的特點，葉畫表達的意思等。匯報結(jié)束后，每位學(xué)生擁有3顆★貼紙，他們依次在作品陳列區(qū)自主投票。學(xué)生通過展示、交流，呈現(xiàn)做葉畫過程中遇到問題、解決困難以及質(zhì)疑論證等難以量化的隱性學(xué)習成果。民主投票能夠引發(fā)學(xué)生的情感共鳴，作為一種無聲的交流方式，彌補低年級兒童語言表述能力的不足。

從已有課例的實踐效果來看，在STEM理念下開展技術(shù)與工程內(nèi)容的教學(xué)，能夠優(yōu)化常規(guī)科學(xué)課40分鐘的時間配置，拓展學(xué)生的學(xué)習空間，搭建更多的實踐和創(chuàng)新活動平臺。學(xué)生在STEM項目式學(xué)習活動中表現(xiàn)出來的學(xué)習主動性和成果豐富性是常規(guī)科學(xué)課望塵莫及的。除此之外，小學(xué)科學(xué)教材中一些以長周期觀察和以調(diào)查、實踐為主的學(xué)習內(nèi)容都具備開發(fā)成STEM項目的條件，有待研究和實踐。

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（浙江省德清縣乾元鎮(zhèn)中心小學(xué) ? 313216）