陳喜燕
[摘 要] STEM項(xiàng)目研究整合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科,以其跨學(xué)科、情境性、實(shí)證性等特征,引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)的問題,在項(xiàng)目研究過程中激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣,夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度,引領(lǐng)學(xué)生掌握科學(xué)方法、積累科學(xué)技能,從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
[關(guān)鍵詞] STEM;項(xiàng)目研究;科學(xué)素養(yǎng)
STEM項(xiàng)目研究,將科學(xué)(Science)、技術(shù) (Technology)、工程 (Enineering)、數(shù)學(xué) (Mathematics)等學(xué)科銜接融合,以其跨學(xué)科、情境性、實(shí)證性等特征,引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)的問題,在項(xiàng)目研究過程中激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣,夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、引領(lǐng)學(xué)生掌握科學(xué)方法、積累學(xué)生的科學(xué)技能,從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
一、立足生活,激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣
STEM項(xiàng)目研究的主題,不是傳統(tǒng)的教師給出一個(gè)意見,學(xué)生就進(jìn)行研究。其主題的確定要基于學(xué)生的生活實(shí)際,努力引導(dǎo)學(xué)生解決真實(shí)存在的問題。在真實(shí)問題的情境中,學(xué)生的研究興趣更為濃烈。例如,“迷你自來水廠”這個(gè)項(xiàng)目主題的確立,源于學(xué)校新安裝的直飲水系統(tǒng)。學(xué)生對(duì)自來水、直飲水十分好奇,通過師生討論,基于學(xué)生生長(zhǎng)的需求,定制出了這個(gè)屬于學(xué)生自己的STEM 項(xiàng)目研究主題。在這個(gè)STEM項(xiàng)目研究過程中,學(xué)生要解決的是一個(gè)有現(xiàn)實(shí)背景的問題——設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器,對(duì)身邊不干凈的水進(jìn)行簡(jiǎn)單的凈化。整個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)活動(dòng),緊緊圍繞設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器,并進(jìn)行測(cè)試與修改展開,開展家鄉(xiāng)水域的分布調(diào)查、水域?qū)嵉乜疾?、水質(zhì)的初檢測(cè)等一系列學(xué)習(xí)活動(dòng),充滿挑戰(zhàn)的項(xiàng)目研究,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和欲望,進(jìn)而把興趣轉(zhuǎn)化成了學(xué)習(xí)動(dòng)力,足以支撐學(xué)生進(jìn)行為期10周,大約18課時(shí)的持續(xù)研究。
二、團(tuán)隊(duì)協(xié)作,夯實(shí)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度
學(xué)生在進(jìn)行STEM項(xiàng)目合作研究過程中,能相互幫助、相互監(jiān)督,夯實(shí)團(tuán)隊(duì)各成員的科學(xué)態(tài)度。例如:“迷你自來水廠”項(xiàng)目研究時(shí)間跨度大約為10周。學(xué)生有兩人一組的微團(tuán)隊(duì)協(xié)作,如,家鄉(xiāng)水資源的分布調(diào)查、水資源的實(shí)地考察活動(dòng)等,學(xué)生有四人一組的小團(tuán)隊(duì)協(xié)作,如水資源的檢測(cè)分析、設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器等,還有整個(gè)團(tuán)隊(duì)的大協(xié)作,如參觀自來水廠等。不同形式、不同內(nèi)容的團(tuán)隊(duì)協(xié)作,讓學(xué)生學(xué)會(huì)合作、良性競(jìng)爭(zhēng)。不僅如此,由于學(xué)生的個(gè)性特征不同,在科學(xué)態(tài)度上有的學(xué)生表現(xiàn)出創(chuàng)新有余、踏實(shí)不足,有的學(xué)生則是嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、缺乏開拓性,長(zhǎng)期的團(tuán)隊(duì)協(xié)作,學(xué)生能在其他成員身上發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn),相互提醒,相互促進(jìn),朝著實(shí)事求是、一絲不茍、開拓創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度齊頭并進(jìn)。
三、親身實(shí)踐,引領(lǐng)學(xué)生掌握科學(xué)方法
“迷你自來水廠”這一STEM項(xiàng)目研究大體分為9個(gè)模塊,涵蓋調(diào)查分析、觀察實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集、整理匯總、設(shè)計(jì)制作、分享展示等不同的科學(xué)研究方法。了解水資源的狀況、家鄉(xiāng)水資源的分布調(diào)查,學(xué)生查閱書籍、網(wǎng)絡(luò),尋訪水利部門,制作海報(bào)、思維導(dǎo)圖。水資源的考察活動(dòng),學(xué)生學(xué)習(xí)著采集水樣、設(shè)計(jì)問卷、采訪周邊居民,利用表格、圖片、視頻等各種形式來呈現(xiàn)家鄉(xiāng)水資源的現(xiàn)狀。水資源的檢測(cè)分析,學(xué)生通過TDS檢測(cè)筆、PH試紙,采用沉淀、過濾、檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)采集到的水樣進(jìn)行深入分析,形成初步的水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告。設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試、改進(jìn)自己的凈水系統(tǒng),創(chuàng)意設(shè)計(jì)、尋找材料、成本估算、協(xié)同制作、測(cè)試效果、后期改進(jìn)、產(chǎn)品發(fā)布,學(xué)生儼然成為了專業(yè)的工程師。兩個(gè)半月來,學(xué)生親身經(jīng)歷每個(gè)研究環(huán)節(jié),從一開始的毫無思路、無所適從,到后期的游刃有余、自信滿滿,各種科學(xué)研究方法已然內(nèi)化為學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
四、自然習(xí)得,積累學(xué)生的科學(xué)知識(shí)技能
強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)興趣、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法,并不是不要科學(xué)知識(shí),而是讓學(xué)生能更自主地、更自然地習(xí)得更多的科學(xué)知識(shí)。STEM項(xiàng)目研究通過一個(gè)一個(gè)循序漸進(jìn)的實(shí)踐活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生親身經(jīng)歷,使得學(xué)生對(duì)于科學(xué)知識(shí)、技能的積累,更加積極主動(dòng),更加自然而然。例如:“迷你自來水廠”的研究過程中,學(xué)生對(duì)于中國乃至世界上水資源的分布和現(xiàn)狀有了更深入的積累,對(duì)于水質(zhì)問題的成因有了更深刻的理解,對(duì)于凈化水的系統(tǒng)、過程、方法有了更直接的了解,對(duì)于市面上的凈水器的構(gòu)成、制作工藝、制作原理有了更直觀的認(rèn)識(shí)。
總而言之,STEM項(xiàng)目研究創(chuàng)設(shè)了一個(gè)真實(shí)生動(dòng)的問題情境,把科學(xué)探究與生活緊密聯(lián)系,引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)腦動(dòng)手的過程中,解決問題、建構(gòu)知識(shí),真正提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn):
[1](美)埃里克·布倫塞爾編.在課堂中整合工程與科學(xué).周雅明,王慧慧譯[M].上海:上??萍冀逃霭嫔?,2015.
[2]余勝泉,胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究,2015(21).
(責(zé)任編輯:呂研)