沈愛倩

科學和技術創(chuàng)新是當前應對世界知識經(jīng)濟和全球化發(fā)展的重要軟件基礎條件，國務院對此發(fā)布了《全民科學素質(zhì)行動計劃綱要實施方案》，明確要求應當全面提升中學數(shù)學、物理、化學和生物等相關學科的橫向融合，鼓勵普通高中積極開展以科學創(chuàng)新和技術實踐為主題的跨學科探究活動。由此可知，積極開展跨學科教學活動，以此使科學和技術創(chuàng)新成為了當前教育教學工作的熱點。本文結合初中科學學科特點，基于STEM理念構建起全新的項目式學習新模式。

在科學技術飛速發(fā)展的影響下，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)以及區(qū)塊鏈等五大代表性技術得到了全面推廣運用，而伴隨著5G時代的到來，給人們帶來全新工作、出行、生活方式之外，同時也對教育提出了全新的要求。STEM是一種以實踐操作為主，促進跨學科融合的全新教育理念，它強調(diào)科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）的有機融合，是一種具有較強綜合性質(zhì)的學習理念，高度關注對學生創(chuàng)新、實踐等多方面綜合實力的強化，以便更好地幫助學生激發(fā)個人潛能。STEM理念所提倡的跨學科教育和綜合實踐培養(yǎng)與當前時代教育發(fā)展理念相一致，能夠切實有效地給予教育教學工作實際問題指導。初中科學是一門培養(yǎng)學生科學實踐能力的重要學科，其與物理、化學等各個學科之間有著緊密的交叉關聯(lián)性，但傳統(tǒng)的教學模式，使得學生主體意識無法展現(xiàn)，同時也缺乏與其他學科的交互關聯(lián)，導致學生的實踐能力與科學思維能力培養(yǎng)效果欠佳。STEM項目式學習模式作為全新教學理念下發(fā)展起來的全新學習方式，能夠引導學生投入到真實的情境中，激發(fā)他們對科學、技術、工程和數(shù)學等學科知識的探索熱情，從而實現(xiàn)對科學思維能力和技能的強化。為此，在全新課改要求下以及我國大力發(fā)展科學教學背景下，初中科學應當大膽創(chuàng)新，引入STEM理念打造起全新的項目式學習模式。

1 基于STEM理念的初中科學項目式學習策略

1.1 將STEM教育理念滲透到項目式學習

進行跨學科知識整合是STEM的核心教育理念，重點是引導學生能夠借助跨學科的知識和思維來實現(xiàn)對各種復雜現(xiàn)實問題的解決?？茖W是一門以實驗探究作為基礎的學科，初中科學項目式學習設計必須較好地體現(xiàn)出學科之間的交叉特性，反映出初中科學與工程、技術和數(shù)學各方面之間的關聯(lián)性，反映出學科與學科之間知識的對接，促使學生能夠在落實相關任務期間，不僅能夠掌握科學的核心知識，同時也能夠了解不同學科之間表現(xiàn)出的關聯(lián)性，切實有效解決各種現(xiàn)實復雜問題，幫助學生形成實際問題解決能力。

STEM理念下項目式教學設計必須將學生作為學習主體，借助一系列有意義且真實的情境給予學生引導，使得他們能夠在活動探究期間實現(xiàn)知識的獲取與建構。為此，給予STEM教育理念下的初中科學項目式學習必須做到敢于放手，引導學生能夠大膽實踐、大膽探索，在不斷實踐和探索中學習知識，教師轉變?yōu)轫椖繉W習的引導者，適時為學生提供相應的引導和幫助即可，讓學生成長為課堂的“主人”。

1.2 基于真實問題情境下開展項目式學習

項目式學習與STEM教學理念均高度關注真實的問題情境，并圍繞該項教學環(huán)節(jié)來開展探究性學習。根據(jù)2015年《浙江省教育廳關于深化義務教育課程改革的指導意見》來看，其明確表示必須創(chuàng)設真實且有較高實踐意義的情境，引導學生能夠基于真實情境來實現(xiàn)學習探索。同時在《義務教育科學課程標準（2022版）》中表示必須圍繞科學學科概念和跨學科理念，從學生經(jīng)驗出發(fā)，選擇合適的情境素材，配合實驗、觀察、制作等各項活動，打造起具有較強真實性特征的教學情境，激發(fā)學生探究主動性和積極性，進而快速獲取學科知識。由此可知，初中科學課程教學必須高度關注問題情境創(chuàng)設，與STEM教學理念所強調(diào)的教學要求相一致。

在科學核心素養(yǎng)培養(yǎng)中，項目式學習方式是保證各項工作落實的重要載體。結合初中科學項目式學習設計期間，基于STEM理念的要求以及《義務教育初中科學課程標準》中的明確規(guī)定，可以構建起具有較強實用價值的主題式項目，通過配合相應的問題情境，即可讓學生在具有較高實踐意義和真實價值的情境中進行探究、實踐、協(xié)作學習，促使學生對各項知識的綜合實踐能力與問題解決能力得到顯著提升，最終實現(xiàn)對學生整體核心素養(yǎng)的有效增強。

1.3 將學生生活作為項目活動內(nèi)容

根據(jù)《義務教育初中科學課程標準》發(fā)布文件信息來看，其表示科學課程是一門具有較強綜合性質(zhì)的基礎課程，具有非常突出的實踐性特征，能夠幫助學生保持對自然的好奇心理，更為深入地了解科學、技術、社會和環(huán)境之間的辯證關系。為此，在科學課程開展期間應當以社會發(fā)展、學生發(fā)展并重的理念出發(fā)，展現(xiàn)學科優(yōu)勢，幫助學生成長為具備科學態(tài)度與社會責任感的健康群體。簡單來說，科學課程在開展期間不僅需要考慮學生的個體差異性，還應當充分考慮社會時代性特征和發(fā)展需求，學習科學知識不僅是保障個體未來發(fā)展的重要內(nèi)容，更為關鍵的是能夠借助知識對生活、社會中出現(xiàn)的問題進行有效解決。為此，初中科學項目式學習期間，所選取的主題內(nèi)容應當盡量貼合學生的生活，這不僅能夠深化學生對知識的充分理解，還能夠幫助學生更好地感悟初中科學與日常生活之間的關聯(lián)性，從而激發(fā)他們科學探索的積極性。

初中科學是一門以推動社會發(fā)展、文明和諧，傳遞科學知識和普及科學理念的重要學科，與人們的日常生活本就密切相關。項目主題的選擇必須以學生的實際生活為著力點，這樣能夠引導學生基于簡單的科學問題，嘗試從個人層面理解和深化科學知識，從而實現(xiàn)問題的解答，幫助學生養(yǎng)成勤于思考的良好習慣，養(yǎng)成科學的方法和態(tài)度。與此同時，學生也能夠更為深刻地理解科學學科在日常生活中的應用價值，生活處處是科學，激發(fā)對科學知識的探索熱情。在全新的高考改革背景下，面對科學學科所表現(xiàn)出的“門可羅雀”的情況，初中科學的啟蒙教育顯得更為關鍵，為此，初中科學課程在開展項目式教學期間，應當重點在于培養(yǎng)和激發(fā)學生對科學的興趣，并引導學生能夠認識到科學對社會發(fā)展的重要性。

1.4 將問題解決作為項目式學習根本目標

基于STEM理念下的教學活動，其需要引導學生能夠循序漸進地實現(xiàn)對各種具有較強綜合性和挑戰(zhàn)性問題的解決，這就需要調(diào)動技術、科學、工程以及數(shù)學的相關知識和思維能力，才能夠更好地實現(xiàn)對問題的有效解決。根據(jù)《義務教育科學課程標準》來看，其明確表示必須帶領學生通過實踐來進行學習，這樣有利于學生實踐能力與創(chuàng)新精神的強化。學會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，并能夠應用于對實際問題的解決。由此可知，STEM理念所提倡的觀點與新課程標準的要求高度一致，均要求不斷增強學生的問題解決能力，并能夠將其應用于實踐問題的解決。

基于STEM理念下的項目式學習在開展期間，可實現(xiàn)對復雜問題的模塊化處理，各個模塊有相應的操作任務，學生能夠以小組為單位來參與項目式學習?；赟TEM理念來進行項目式學習設計期間，必須始終圍繞“解決實際問題”這一根本原則，項目主題則應當盡量貼近學生生活，配合具有較強綜合性的跨學科項目任務，即可促使學生的問題實踐能力得到有效提升。

2 基于STEM理念下初中科學項目式學習實踐——以《探索宇宙》為例

結合上述STEM理念下初中科學項目式學習設計基本原則，根據(jù)初中科學教材的具體內(nèi)容和考試要點，綜合初中階段學生的學習任務、認知水平，以及充分考慮課余時間的基礎上，來進行項目式學習模式的構建?，F(xiàn)以浙教版《地球與宇宙》單元中最后一節(jié)《探索宇宙》為例。

2.1 項目式學習學情分析

選取初一學生作為研究對象，基于皮亞杰的認知發(fā)展階段理論來看，初一階段的學生對科學還處于缺乏系統(tǒng)認識的階段，對科學探索有著較高的好奇心理，這對引導學生參與課程探究極為有利。同時初一階段學生善于想象，想象內(nèi)容也貼合實際，具備一定邏輯性動手實踐能力、問題分析和協(xié)作配合能力，為此，初一階段學生已經(jīng)具備了參與項目式學習的基礎能力。同時《探索宇宙》是《地球與宇宙》單元的最后一小節(jié)，在經(jīng)過前面的學習之后，學生對地球自轉、公轉、月相與月食、太陽系和日食等基本知識有了基本了解，也基本形成了地球-月球-太陽-太陽系這個基本的天體系統(tǒng)輪廓，而《探索宇宙》是繼續(xù)了解太陽系、八大行星的認識，并組織完成觀星活動，深化對銀河系、恒星方面的認知。

2.2 項目式學習的目標分析

基于STEM理念下，結合項目式學習的主要特征以及課程內(nèi)容來進行項目活動設計。在對《探索宇宙》課程內(nèi)容進行全面梳理后，配合G.Yakamn的STEM編碼理論，將本課程內(nèi)容進行項目分解和目標分析。

2.3 《探索宇宙》項目式學習設計

（1）問題情境

環(huán)節(jié)一：為學生播放星座神話故事視頻，在視頻中展現(xiàn)宇宙、銀河星，引導學生聊聊自己所知的星座故事，帶動學生迅速參與到項目式學習中。

環(huán)節(jié)二：通過多媒體為學生展現(xiàn)星空圖以及天空望遠鏡、哈勃望遠鏡等觀測工具圖片。引導學生對南天星空、北天星空有所了解，并展示大熊座等星座放大圖像，指導學生通過紙片卷成圓筒的方式觀看。

（2）培訓指導

活動一：對不同星等進行模擬。提問學生：“為什么有些星星看起來要亮一些，但有的卻相對暗淡呢？”以問題引導學生對星等概念進行探索分析。邀請兩名學生進行手電筒實驗，讓他們分別代表不同的兩個星體，兩人站在相同的直線上，手電筒打開到相同的亮度和高度。其他學生作為“天文學家”記錄所觀察到的“星體”亮度。隨后一名學生保持不動，另一名學生在教室內(nèi)隨意走動，觀察兩名學生位置變化帶來的“星體”亮度變化。在驗證型活動中，學生能夠通過客觀、直觀的方式了解星等差異。

活動二：組織進行多媒體視頻觀看，并從視頻中找出北極星。組織開展北極星視頻觀看，一邊觀看一邊找出不同季節(jié)星空中星座的變化，并能夠在不同的星空中準確找到北極星作為參照。每個小組自行完成北極星尋找步驟的填寫。

活動三：通過視頻觀看了解光年計算方法。在完成上述活動后，隨后再次為學生介紹北極星，并提問：“北極星與地球之間的距離是多少？光年是描述長度，還是描述時間的單位？如果用千米表示，那么北極星與地球之間相隔多少千米呢？”通過光年概念來引發(fā)學生對計算方式的思考，并通過掌握的計算方式完成長度距離的轉換，增強對宇宙空間的整體感知。

（3）限定問題

根據(jù)課前設計的目標，推進觀測計劃制作和星空觀測圖繪制。

（4）初步設計

通過小組的方式對所制作的觀測計劃進行分享，完成創(chuàng)造性 STEM學習活動，具體如下。

任務一：自行完成月亮、大熊星座和北極星的觀測。在上述活動中，學生掌握了北極星的尋找方法，隨后組織學生基于此完成北極星和大熊星座星空圖的繪制。組織學生交流何時能夠更好地觀看星空。

任務二：布置觀測星空，繪制星空圖的項目大任務。針對該項任務，筆者采取了任務分解的處理方式，通過方便學生實踐和理解的小任務來推進項目執(zhí)行。觀測星空筆者設置了以下小任務：①從網(wǎng)絡等途徑收集星空圖相關資料；②對比不同季節(jié)星空圖差異；③制作觀測計劃；④觀測星空繪制圖像。學生各自分成4～5人的小組，保證男女、優(yōu)差生比例基本一致，執(zhí)行按照上述小任務流程制作觀測計劃表。組內(nèi)對觀測計劃進行集體討論，隨后進行小組之間交流，最后確定一份最佳的觀測計劃。

（5）實施制造

根據(jù)最終制訂的觀測計劃，在筆者的帶領下組織學生進行星空觀測，并根據(jù)各自的觀察結果完成星空觀測圖，獲得學習成果。

拓展一：組織學生對課本進行閱讀，了解天球與天球儀，并計算觀測圖中星體的距離。

拓展二：制作簡易望遠鏡。

3 結論

在全面倡導核心素養(yǎng)的教育大環(huán)境下，STEM教育所強調(diào)的理念與核心素養(yǎng)的發(fā)展要求相一致，同時能夠促使學科之間的聯(lián)系更為緊密，彌補傳統(tǒng)課堂造成的學科界限問題。根據(jù)初中科學教學的特點，積極開展STEM理念下項目式教學，可引導學生基于不同任務逐步突破障礙點，并在項目探索中形成思維模型，找準正確學習方法，形成科學意識、思維能力和問題解決能力，讓初中科學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落地生根。

（作者單位：浙江省東陽市橫店第二初級中學）