郭亞南

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出小學(xué)科學(xué)不僅是一門基礎(chǔ)課程、實(shí)踐課程，還是一門綜合課程，需要學(xué)生綜合運(yùn)用不同領(lǐng)域的知識(shí)和方法來理解自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題，并且強(qiáng)調(diào)應(yīng)與語文、數(shù)學(xué)等課程相互滲透，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。這也是STEM教育理念與小學(xué)科學(xué)教學(xué)的契合之處，即都強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的跨越整合以及知識(shí)與實(shí)踐的結(jié)合。STEM課程的設(shè)計(jì)如何開展呢？北京師范大學(xué)余勝泉教授提出了一種STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式，該模式以“教學(xué)分析”為基礎(chǔ)，立足“項(xiàng)目或問題”，設(shè)計(jì)項(xiàng)目完成或問題解決過程中的學(xué)習(xí)資源與工具、學(xué)習(xí)活動(dòng)過程、學(xué)習(xí)支架、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)關(guān)注項(xiàng)目完成后，讓學(xué)生獲得知識(shí)的系統(tǒng)化與結(jié)構(gòu)化遷移，并有相應(yīng)的強(qiáng)化練習(xí)與總結(jié)提升。筆者嘗試借鑒這一模式設(shè)計(jì)了《小帆船》STEM項(xiàng)目。

教學(xué)分析

1.學(xué)習(xí)者特征分析

本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)對(duì)象是小學(xué)二年級(jí)的學(xué)生，他們對(duì)身邊的事物充滿好奇心和探究欲。經(jīng)過兩年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握比較和分類等簡(jiǎn)單的探究方法，具備了一定的動(dòng)手能力和合作能力，且能夠在教師引導(dǎo)下進(jìn)行科學(xué)探究。

2.學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

《小帆船》是滬科教版小學(xué)《自然》二年級(jí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。本單元要求學(xué)生將科學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)以及工程技術(shù)能力融合才能夠完成學(xué)習(xí)任務(wù)，符合STEM課程的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)特點(diǎn)，因此筆者將本單元重構(gòu)為STEM項(xiàng)目。在認(rèn)知基礎(chǔ)上，學(xué)生對(duì)于船以及物體在水中的沉浮現(xiàn)象已有一定的感性認(rèn)識(shí)。本項(xiàng)目選取帆船為研究對(duì)象，布置制作小帆船的任務(wù)。項(xiàng)目中學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)，以小組合作的方式探究小帆船的制作。重構(gòu)后內(nèi)容與原教材內(nèi)容的對(duì)應(yīng)情況見表1。

3.教學(xué)目標(biāo)分析

根據(jù)《上海市小學(xué)自然學(xué)科教學(xué)基本要求》以及分冊(cè)基本要求，筆者細(xì)化制定出項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)?！缎》讽?xiàng)目涉及的教學(xué)基本要求如下：

能用符號(hào)記錄物體的沉與浮，能選擇會(huì)浮的物體制作簡(jiǎn)易“救生圈”，知道不同的物體在水中有沉有浮，提高安全防范意識(shí)。

感受船以及船動(dòng)力的發(fā)展歷程，體會(huì)船的制作是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在不斷發(fā)展的。

能選擇材料制作一艘簡(jiǎn)易帆船，經(jīng)歷簡(jiǎn)易帆船制作和調(diào)試、改進(jìn)的過程，知道帆船主要由船體、桅桿和帆組成，懂得合理利用身邊資源的重要性。

根據(jù)基本要求重整擬定的《小帆船》項(xiàng)目三維教學(xué)目標(biāo)見表2。

教學(xué)過程設(shè)計(jì)

STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式所指的教學(xué)過程設(shè)計(jì)包含學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)支架、學(xué)習(xí)資源與工具等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時(shí)關(guān)注學(xué)生完成任務(wù)后知識(shí)的遷移和鞏固強(qiáng)化。

1.學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)任務(wù)強(qiáng)調(diào)在特定的情境中開展。基于此，筆者將《小帆船》項(xiàng)目的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)置為：“小貓咪想要回到河對(duì)岸的家里，但是唯一的橋卻被洪水沖垮了，你能幫它想想辦法，利用身邊的工具制作一艘小帆船過河嗎？要求：小帆船能夠成功將小貓咪送到河對(duì)岸。”設(shè)定此情境以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)

《小帆船》項(xiàng)目圍繞4個(gè)活動(dòng)展開，分別是幫小貓咪渡河、選取材料并設(shè)計(jì)小帆船、制作小帆船以及評(píng)價(jià)展示。本項(xiàng)目需要6個(gè)課時(shí)，學(xué)生先了解船及其發(fā)展史，體會(huì)船的制作是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在不斷發(fā)展，再選取合適的材料制作小帆船。學(xué)生在活動(dòng)中不斷學(xué)到新知識(shí)，即物體在水中有沉有浮，提高了設(shè)計(jì)、制作以及創(chuàng)新能力?；顒?dòng)以4人小組形式開展，組內(nèi)成員合理分工。學(xué)生在活動(dòng)中可以體驗(yàn)小組合作的樂趣，養(yǎng)成動(dòng)手動(dòng)腦探究的習(xí)慣。

3.學(xué)習(xí)支架的搭建

項(xiàng)目中針對(duì)學(xué)生可能遇到的一些問題，筆者搭建了一些問題支架來指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生在實(shí)施過程中可能采取不同的設(shè)計(jì)、實(shí)施路徑，遇到的困難也不同，因此教師應(yīng)時(shí)刻關(guān)注，保證他們不偏離項(xiàng)目的目標(biāo)。

4.學(xué)習(xí)資源與工具

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要豐富的材料資源、信息資源以及各種工具的支持。只有教師提供給學(xué)生合適的資源和工具，才能保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。另外活動(dòng)的開展必須要有其他相關(guān)學(xué)科教師的參與。

經(jīng)過梳理，從具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)支架和學(xué)習(xí)資源與工具等方面構(gòu)建了本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)框架（見表3）。

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

評(píng)價(jià)是教學(xué)的重要組成部分，能夠起到促進(jìn)教學(xué)的作用。形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)常常被結(jié)合在一起使用，既關(guān)注了結(jié)果，也關(guān)注了過程。筆者認(rèn)為，目前研究比較多的表現(xiàn)性評(píng)價(jià)也適合用于STEM項(xiàng)目的過程性評(píng)價(jià)，因?yàn)楸憩F(xiàn)性評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)的是在真實(shí)的情境中解決問題的能力。其實(shí)，《小帆船》項(xiàng)目中也有一些表現(xiàn)性任務(wù)，筆者根據(jù)教學(xué)目標(biāo)開發(fā)出調(diào)查問卷、作品核查表、設(shè)計(jì)與制作評(píng)價(jià)量規(guī)等用于項(xiàng)目的評(píng)價(jià)。針對(duì)項(xiàng)目中的評(píng)價(jià)關(guān)鍵點(diǎn)，筆者從幾個(gè)維度詳細(xì)列出評(píng)價(jià)的內(nèi)容、工具和方式（見表4），核查表（見表5），評(píng)價(jià)量規(guī)（見表6）。

項(xiàng)目實(shí)施與改進(jìn)

項(xiàng)目的實(shí)施要嚴(yán)格按照項(xiàng)目的設(shè)計(jì)進(jìn)行，在教學(xué)過程中，應(yīng)該不斷根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)與生成性問題適時(shí)調(diào)整教學(xué)。具體的實(shí)施過程如下：

1.幫小貓咪渡河

首先教師出示情境圖片，引出任務(wù)“小貓咪想要回到河對(duì)岸的家里，但是唯一的橋卻被洪水沖垮了，你能幫它想想辦法，利用身邊的工具制作一艘小帆船過河嗎？”學(xué)生都表現(xiàn)出十足的興趣，非常踴躍地發(fā)言。有的學(xué)生說要先知道帆船的結(jié)構(gòu)，有的學(xué)生說要看看從古至今的船都是什么材料做的。學(xué)生可以使用iPad搜集資料，也可以通過UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)習(xí)教師發(fā)放的資料，了解船的發(fā)展史以及帆船的結(jié)構(gòu)等。

2.選取材料并設(shè)計(jì)小帆船

教師出示小貓咪的模型以及制作材料，展示校園小花園中的小河圖片（試航地點(diǎn)），制作材料為泡沫、木板、吸管、氣球、水槽等常見材料。將核查表和評(píng)價(jià)量規(guī)出示給學(xué)生，讓他們小組討論，可以合理補(bǔ)充。根據(jù)教師設(shè)置的支架問題，學(xué)生以小組為單位選取材料，討論并設(shè)計(jì)小帆船，以工程的思想繪圖，并將設(shè)計(jì)圖紙上傳到UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)。教師在學(xué)生設(shè)計(jì)過程中巡回指導(dǎo)，根據(jù)評(píng)價(jià)量規(guī)給予評(píng)價(jià)。

3.制作、改進(jìn)和裝飾小帆船

4人小組分工合作，按照設(shè)計(jì)圖制作小帆船，并根據(jù)教師搭建的支架問題測(cè)試小帆船的功能。記錄員記錄測(cè)試時(shí)遇到的問題，組內(nèi)討論解決問題的辦法，最后改進(jìn)小帆船的制作。小組內(nèi)學(xué)生經(jīng)過測(cè)試改進(jìn)保證小帆船的功能后，再發(fā)揮自己的藝術(shù)才能對(duì)小帆船進(jìn)行裝飾。教師在活動(dòng)過程中及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生，給予一定的幫助。小帆船的裝飾由美術(shù)教師指導(dǎo)實(shí)施效果會(huì)更好。

4.評(píng)價(jià)展示

學(xué)生將制作的作品發(fā)布在UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)上，小組派代表介紹作品。各個(gè)小組依據(jù)核查表與評(píng)價(jià)量規(guī)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)并反思，隨后教師對(duì)各個(gè)小組的作品評(píng)價(jià)反饋。小組在UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)投票選出“最具創(chuàng)意作品”“最美觀作品”和“最實(shí)用作品”。最后，學(xué)生參與問卷調(diào)查以及相關(guān)知識(shí)的紙筆測(cè)試。經(jīng)過評(píng)估，筆者發(fā)現(xiàn)幾乎所有學(xué)生對(duì)整個(gè)探究過程充滿興趣，能夠參與小組分工并且愿意在設(shè)計(jì)、制作和裝飾作品時(shí)創(chuàng)新。

經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)施，筆者總結(jié)一些遇到的問題：在材料的選取環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)測(cè)試選了一些能夠上浮的材料，但有少數(shù)人發(fā)現(xiàn)一些沉入水底的材料（如橡皮泥）改變其形狀后也可以浮起，這涉及四年級(jí)《影響沉浮的因素》的內(nèi)容，教師在指導(dǎo)過程中進(jìn)行了個(gè)別輔導(dǎo)并肯定他們的想法，沒有大范圍地指導(dǎo)講解。可能下一批參與項(xiàng)目的學(xué)生也有此疑問，因此應(yīng)準(zhǔn)備一些相關(guān)資料放置在UMU互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)上，供有疑問的學(xué)生解惑。另外項(xiàng)目的流程上也有一些問題，比如裝飾小帆船這一步驟是放在最后還是放在制作那一步。經(jīng)過反思與探討，基于船帆固定到桅桿上的方式很多，筆者將裝飾小帆船分為船帆的裝飾和船體的裝飾，船帆的裝飾放置在制作帆船那一步，船體的裝飾放置在改進(jìn)時(shí)進(jìn)行。改進(jìn)的具體活動(dòng)安排見表7。

STEM項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式還特別強(qiáng)調(diào)了總結(jié)與強(qiáng)化練習(xí)環(huán)節(jié)，因此在項(xiàng)目實(shí)施之后，筆者布置了任務(wù)：分小組說一說項(xiàng)目中的收獲和反思。經(jīng)過展示總結(jié)，項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)學(xué)生已基本掌握知識(shí)技能，但是掌握的知識(shí)缺乏結(jié)構(gòu)性，因此課后教師指導(dǎo)學(xué)生將自己的收獲制作成思維導(dǎo)圖來強(qiáng)化知識(shí)的結(jié)構(gòu)性。