張藝士

STEM理念已經在基礎教育中廣泛應用，小學科學課程的總目標旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，為學生的終身發(fā)展奠定基礎。但是在小學科學技術與工程領域，課堂碎片化的教學很難讓學生形成系統(tǒng)的知識框架。那么，在STEM理念下基于大單元開展科學教學，是否可以有效促進學生核心素養(yǎng)的形成呢？基于此，以教科版小學科學六年級上冊第二單元“形狀與結構”為例展開設計與實踐，探討STEM理念下小學科學基于大單元教學的成效。

一、STEM理念下小學科學基于大單元教學的分析

（一）傳統(tǒng)教學存在的問題

“形狀與結構”是教科版小學科學六年級上冊第二單元的內容，主要分為兩部分。第一部分（第1～7課）：探究形狀與結構所蘊含的科學道理。其中，第1～6課分別研究條形、拱形、框架等結構，第7課是認識橋梁的結構。第二部分（第8課）：設計科學合理的形狀與結構，呈現了由淺入深地進行探究的過程，最后進行綜合應用。但實際上很多學校一周只有一兩次科學課，學生學習到的是碎片化的知識，到第8課輸出時——“用紙造一座橋”，便很難把碎片化的知識聯系起來，導致出現了紙橋制作的完成率低、制作效果不佳等問題。這樣的教學不但不利于學生科學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而且也導致學生學習科學的興趣有所降低。

（二）STEM理念下對該單元進行大單元教學的分析

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的統(tǒng)稱，強調多學科的整合。[1]小學科學教育中的技術與工程領域的本質，在于將技術與科學、工程和數學等知識進行有效融合，這在某種程度上是STEM教育理念的具體體現。[2]《義務教育科學課程標準（2022年版）》也強調知識點的講解要從理解到應用，要求教師改變以往的教學方式，即摒棄以單個知識點講解為主的碎片化教學方式，從知識的整體出發(fā)，重視知識點之間的聯結及其應用。[3]

崔允漷在《學科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學設計》一文中指出，大單元教學是一種圍繞大觀念或大問題進行的單元教學。國內外學者和一線教師對于大單元教學的內涵、意義以及實踐的研究表明，大單元教學的單元整合形式使知識內容更加系統(tǒng)、課堂內容不再重復，教學環(huán)節(jié)也更加緊湊，有一定的實踐價值。由此，基于STEM理念將大單元教學引入小學科學教學，對于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)有著重要的價值和意義。

在STEM理念下，本單元以任務或項目為導向，讓學生經歷主動發(fā)現、探究、學習和應用的過程，在STEM理念及大單元教學的思考下，決定調整教材的架構和順序，把整個單元的學習調整為“我是灣區(qū)橋梁小專家——橋的探究”項目式學習。

二、STEM理念下基于大單元教學的小學科學教學實踐

小學科學教材的內容主要有四個領域，即物質科學領域、生命科學領域、地球與宇宙科學領域以及技術與工程領域。[4]技術與工程實踐活動可以使學生體會到“做”的成功和樂趣，并養(yǎng)成通過“動手做”解決問題的習慣。

調整后，整個項目式學習涉及的學科知識有科學、美術、語文、綜合實踐。其中以科學為主，項目以“我是灣區(qū)橋梁小專家，我為灣區(qū)設計建造一座橋”（見表1）為驅動型任務，第一課，首先引導學生觀察和認識廣州的黃埔大橋、珠江大橋、海珠橋、廣州大橋、獵德大橋、江灣大橋、洛溪大橋……然后拋出任務（如果你是灣區(qū)橋梁小專家，你會如何設計和建造一座橋來解決交通難題），以激發(fā)學生了解橋、學習橋、設計建造橋的熱情和興趣。再布置任務——調查和分組講解一座橋，可以是廣州的橋，也可以是家鄉(xiāng)的橋等。第二課，學生分組講解，認識身邊的橋，進一步點燃學生學習的熱情。接下來先讓學生考慮如果設計和制造一座橋需要考慮什么問題，然后再去講解有關橋梁的形狀與結構的知識。這樣，結合“形狀與結構”單元的知識，由一個任務衍生出多個問題，比如，什么是橋？為什么人類要建造橋梁？橋梁的功能是什么？橋的分類有哪些？你見過的橋是什么類型的？等等。學生通過對這些問題的探究，加深了對橋的認識和理解，能夠感受到技術與工程對我們生活的影響。

在開展STEM理念大單元學習中，學生參與了設計的四類實踐：審美性實踐、社會性實踐、探究性實踐和技術性實踐。學生以考察者的身份去調查了解廣東各式各樣的橋，了解橋的歷史和背后的故事，體驗城市的發(fā)展變化；以攝影師的身份去記錄橋，向同學、老師展現不同橋梁的建筑美；以建筑學家的角色去研究橋梁的結構，收集數據，做實驗，探究橋的建造里包含的科學原理；以設計師和工程師的身份去設計建造橋，從美學、生態(tài)學、科學、建筑學等不同學科的角度綜合考慮?？此品稚⒌男』顒訉嶋H構建了大活動，借助參觀、調研、考察、動手、實驗等形式，注重學生的問題解決過程，逐步形成學科內綜合以及跨學科多主題（體驗類、知識類、探究類、動手類等）的活動內容。

通過前期的學習，學生在設計建造橋的時候會考慮多種因素，如采用什么樣的材料，是否只有報紙才可以。在今天，很多家庭都不怎么買報紙了，能否用3D打印的材料，是做拱形橋還是拉索橋，支撐橋面的結構是用圓柱形的空心紙筒組合還是用三角形的組合，是否用橫梁加固橋面，橋柱做成什么樣的形狀抗彎曲能力比較強，都是他們再次考慮和討論的問題。這時，教師需要根據實際情況對材料和設計建造橋的要求進行調整。在調整時，教師可以引導學生進一步討論，讓學生參與到評價標準的制定中。在計算材料和評估制作的費用、評估橋的抗彎曲能力時，需要數學知識。為了讓橋的設計更美觀，甚至可以讓學生去咨詢和參考美術老師的意見，或嘗試用電腦軟件畫圖。這在某種程度上也體現了完成一個技術和工程任務，確實是多學科融合，也需要多個學科的知識。

在STEM的理念下開展大單元學習，學生以任務驅動進行自主探究和小組合作學習，以小組為單位進行調查、設計、分工合作。在進行建造、交流和分享的過程中，教師要尊重學生的主體作用，充分發(fā)揮自身的主導作用，及時給予學生指導和幫助。但評價是為了支持與促進學習，所以在STEM理念下開展大單元學習的評價也需要采用多種形式，包括過程性評價和總結性評價。過程性評價是讓學生對學習中的參與度、積極性、合作性等幾個方面進行自評和互評，突出評價促進學生發(fā)展的作用，使評價更加全面和科學。過程性評價量表的評價維度主要包括學生能力、合作、學習態(tài)度三個方面。詳見表2。圖1、圖2是學生討論、設計橋的過程圖和最后的成品圖展示。

三、結語

通過STEM理念下的大單元教學實踐，把單一的一課一課學習的知識轉化成一個項目式的學習，既給學生創(chuàng)設了情境，又有主題，打破了課本上用報紙去做一做“橋”的局限。另外，在材料的選擇上比較多元，可以用紙板、木條、廢舊物品等，又有一定的開放性，評價標準既可以考慮承重性，又可以考慮創(chuàng)意和美觀。在教師的引導下，每位學生有事可做，有的進行設計，有的進行制作，有的進行美化，有的進行拉票，有的準備材料，為小組合作貢獻自己的力量。對比傳統(tǒng)教學，STEM理念下的“形狀與結構”的大單元教學實踐，學生參與度高，合作能力強，最終85.6%以上的學生高質量地完成了做橋的任務。

綜上所述，STEM理念下開展的大單元教學實踐相較之前進行的傳統(tǒng)教學對于學生構建系統(tǒng)化的知識有著積極的意義；教學以項目化任務為驅動，關聯多學科知識的學習和運用，不斷地引導和驅動學生達成概念知識的學習和進階。而學習過程中的調查、運用和設計制作也進一步強化了學生的知識體系，培養(yǎng)了學生的社會參與度，強化了學生對技術和生活關聯的感受，最終既促進學生科學概念的掌握和理解，又培養(yǎng)學生綜合運用、動手操作的實踐能力，在實踐中發(fā)展學生的工程性科學思維。

參考文獻：

［1］余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式［J］.開放教育研究，2015，21（4）：13-22.

［2］董艷，徐淑華，楊洋.SSI教育與STEM教育的融合路徑研究［J］.中國電化教育，2022（10）：64-71.

［3］崔允漷.學科核心素養(yǎng)呼喚大單元教學設計［J］.上海教育科研，2019（4）.

［4］李玉峰，盧巍.大概念統(tǒng)領的小學科學課例開發(fā)［J］.現代教育，2022（1）：61-64.

（作者單位：廣州市天河區(qū)華景小學）

編輯：溫雪蓮