基于小学科学项目式学习的STEAM教育模式构建研究

朱 佳

广州市越秀区农林下路小学 广东 广州 510060

引言

2015年,教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见(征求意见稿)》第一次提出探索STEAM教育、创客教育等新教育模式。我国非常重视跨学科教学和STEAM教育,随着STEAM教育的教育政策、理论研究、教学实践等各方面逐步取得进展,STEAM教育在我国基础教育阶段逐渐推广开来。STEAM教育在我国经历了从无到有、遍地开花的发展过程。

一、STEAM理念下的小学科学

STEAM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arts)、数学(Mathematics)的缩写,是五门学科的融合。STEAM是在STEM的基础上加上Arts的元素,是STEM的延伸,以解决生活实际问题的形式将科学、科技与艺术融合,将实用性与创造力结合起来。学生利用科学、技术、工程、艺术和数学的知识和技能进行思考、探究、创作,从而解决实际问题。[1]2017版《义务教育小学科学课程标准》将小学科学课程定位为基础性、实践性和综合性课程,从一年级起开设科学课。小学科学课程着力于提高学生学习科学的兴趣,引导学生善于观察和发现周围世界,让学生主动学科学,参与科学探究,提高科学探究能力,培养学生科学思维,让所有学生都能受到良好的科学教育。新课程标准还明确提出了学科关联的实施建议,将科学与数学、语文、综合实践等学科进行关联互动,倡导跨学科的学习方式,鼓励教师在教学实践中应用STEM。此版科学课程标准的最大变动是在课程内容上增加了技术与工程领域的内容,还在课程目标中新增了科学、技术、社会与环境目标,在科学教学中强调了“做中学”的重要性,在基础教育阶段就引导学生认识到科学技术与社会、环境等的关系,将理论和生产生活实践结合,这为STEAM教育在小学科学教学中的应用和推广创造了条件。学生在STEAM学习中,全面分析要解决的问题,综合利用各学科知识解决问题。因此,STEAM教育能够促进学生深度学习,实现各学科全面发展,提高学生综合能力。

二、小学科学项目式学习

传统教学多采用分科教学的方式,然而学生在生活中遇到的问题通常却是综合性的问题。要解决这些问题,不仅需要利用教材上的知识,还需要其它课内外的知识和技能。项目式学习的驱动性问题皆源于生活,解决的是学生比较关注的、开放性的真实问题,具有研究意义和研究价值。这些没有剥离真实情境的问题,带给学生问题情境的真实感和迫切解决问题的使命感,能让学生持续保持对项目的兴趣。学生以小组合作的形式,在解决问题的过程中,根据驱动性问题搭建任务框架,制订解决问题的任务计划方案,明确解决问题的步骤和所要用到的学科知识技能,在学习相关的知识技能的过程中,逐步完成任务计划,最终解决问题,展示作品并进行评价。与传统的学习方式不同的是,项目式学习注重学习过程,过程性评价和形成性评价同样重要。

三、科学项目式学习中STEAM教育模式的构建

STEAM教育已在我国推广数年,各地各校开展STEAM教育的形式多种多样,不少STEAM课程与国家课程标准关联不大,属于课外拓展的范畴,虽然也能达到提高学生综合能力的教学目标,但是占用了课堂教学时间,或者只能以社团课等形式面向少数学生开展,难以实现学生整体思维能力和创新能力等的提升。不少STEAM教育流于形式,照搬照抄国外或他人的理论和教学内容,缺乏教师个人对STEAM的理解和思考,使开展的STEAM教育活动不符合教育教学实际,难以将STEAM教育的理念和精髓深入落实到教学实践中,导致STEAM教育“水土不服”。

在义务教育课程标准的前提下,参考教材中的教学内容,开展基于科学项目式学习的STEAM教育,让全体学生都能接受到STEAM教育。使教材中系统化的知识生活化,由传统的学以致用转变为用以致学,由师生之间的交流拓展为师生、师师、生生间的交流,由单一学科解决简单问题转变为运用跨学科知识解决综合问题,发散学生思维,培养学生的创新意识,提高解决问题的能力。本文将从课前准备、项目设计、项目实施和总结反思四个方面来构建基于科学项目式学习的STEAM教育模式。

图1 基于项目式学习的STEAM教育模式流程图

1、课前准备

(1)课程标准。小学科学课程标准是开展基于科学项目式学习的STEAM教育的基石,确定了STEAM教育的大方向,也为构建STEAM教育模式提供了科学概念等理论依据。在开展教学活动前,要先研读小学科学课程标准,围绕科学的核心概念和大概念,对本学段的相关学科领域的教学目标,开展基于思维的科学教学。[2]开展STEAM项目学习有助于更有效地落实科学课程标准,提高学生的科学素养。

图2 准备阶段教学模式设计

(2)教材内容。教材作为构建STEAM教育模式的重要参考,可以给教师提供一些项目式学习的思路,教师可根据本地、本校的实际情况,结合学生的思维和心理发展特点,对教材进行灵活处理,在尊重课程标准的基础上对教材进行适度增删,制定适合本校学生的STEAM项目学习内容。学生完成了项目任务即完成了教材内容的学习,不占用更多学习时间,减轻教师和学生的负担。

(3)学情。在开展科学STEAM项目学习前,教师要通过日常教学、课下交流等方式了解任教学生的学习能力、学习态度、学习习惯等信息,还要了解学生的知识和生活背景,必要时可采用诊断性评价等方式测试学生的科学前概念,为设计教学活动和学生分组做准备。

(4)校情。学校经过长年的积淀,都有自己独特的校园文化氛围,结合本校特色、师资情况、教学设备、学生学习能力等开展最适合本校学生的STEAM项目,让STEAM项目学习真正促进本校师生的成长和发展。

(5)教学条件。教师可根据教学需要使用交互式一体机、PC、Pad等硬件设备,推荐学生使用适宜的软件,为学生提供纸质书、电子书、视频、链接等资料,利用网络学习社区、虚拟实验等信息技术平台促进学生学习交流。STEAM教育的跨学科性质决定了其需要更多学科资源,为学生的学习提供便利。由于STEAM学科融合的特殊性,学校可以根据教学需要调整课程表,为STEAM教学的开展提供便利。此外,当地的风土人情、学校周围的人文环境等也都是重要的教学条件。

2、项目设计

基于小学科学项目式学习的STEAM教育,是在小学科学的学科基础上,开展跨学科的项目式学习。STEAM项目学习整合多学科的学术领域、学习方法和学习技能,帮助学生更好地理解自己身边的世界。[3]教师通过观察学生周围的环境,了解学生比较感兴趣的问题,结合科学课程标准和科学教材,提出驱动性问题,确定项目内容和所涉及的学科。

图3 项目设计阶段教学模式

科学教师联合项目相关的其他学科教师组成学习共同体,集中备课讨论STEAM项目学习。各学科教师发挥学科专业优势,为项目设计提出自己的想法,将自己学科的知识、技能、思维等融入STEAM项目学习,实现项目涉及的学科和谐发展。也可采用同年级任教各学科的教师组成备课小组,根据各学科在本学期的学习内容,结合生活实际问题,共同研讨提出驱动性问题和项目内容,分工合作,完成项目任务,此法可以让学科教师发散思维,拓宽研究范围,为STEAM项目学习提供更多的可能性。STEAM项目学习的内容要注重多学科融合和学生综合素养的提升。教师要根据驱动性问题确定项目各环节的内容和所涉及的学科,将驱动性问题分解为若干子问题,让学生能在教师引导下通过解决一个个子问题,最终解决驱动性问题,完成项目任务。

3、项目实施

(1)教师活动。在开展STEAM项目学习时,教师作为项目的组织者和引导者,要密切关注项目进展和学生的学习活动。在学生遇到困难时答疑解惑；在项目开展遇到问题时,及时做出调整；建立网络学习社区方便学生学习交流,实现学生思维的可见性。基于小学科学的STEAM项目学习可以采用多学科教师分担教学任务的方式进行授课,各学科教师分别承担各自的教学任务,也可采用科学教师将科学教学内容延伸至其它学科,由科学教师教授所有内容的方式。

图4 项目实施阶段教学模式

(2)学生活动

1)组成团队。每个学生都有自己擅长的领域,教师在分组时要侧重小组成员的能力搭配,也要关注到学生对研究任务的兴趣和想法。由于项目式学习涉及的任务较多且较有难度,团队合作可以让学生发挥各自的优势,取长补短,取得1+1＞2的效果。

2)合作探究。在教师的引导下,学生小组沟通交流,根据STEAM项目学习的驱动性问题进行头脑风暴,初步构想解决问题的方法和步骤,搭建任务框架,制定项目计划,合作探究,逐步完成项目任务。项目式学习本身就是通过模糊的过程走向清晰的结果,因此,学生在教师搭建的脚手架的帮助下,通过不同的探究过程,最终形成不同的解决问题的方案。

3)分享评价。学生根据教师的要求,在课堂上或网络学习社区展示项目作品,并根据教师提供的作品评价标准,对自己和其他小组的作品进行客观公正地评价。学生在欣赏其他小组的作品时,也借鉴到他人作品的优点,从而认识到自己作品的进步空间,并改进完善。

4、总结反思

项目结束后,学生交流反思本次项目中的体验和收获,以自评、组评和师评的方式对本次STEAM项目学习中自己的表现和小组的合作情况进行总结反思,填写活动评价表。教师也要总结反思,发现自己在教学上的问题,积累经验,对项目进行修改完善,以便实现项目的可持续使用。

图5 总结反思阶段教学模式

四、基于小学科学项目式学习的STEAM教育模式的启示

1、在STEAM教育中加强思政教育。2016年,习近平总书记就提出：“基础教育是立德树人的事业。”2019年的教师节讲话中,习总书记再次提出了希望广大教师不忘立德树人初心的殷切期望。2017年颁布的《义务教育小学科学课程标准》也提出要按立德树人的要求培养小学生的科学素养,将德育教育融入科学教学,以德为本,培养德才兼备的人。科学的教学目标可以理解为既要求学生了解科学知识,提高学习科学的能力,又要有尊重事实、乐于探究、与他人合作的科学态度,了解科学、技术、社会和环境的关系,具有创新意识、保护环境的意识和社会责任感。

在基于小学科学项目式学习的STEAM教育模式中融入思政教育,目的是让学生从少年儿童时期起就知道科学可以改变生活,人类社会的发展离不开科技的推动作用,人类活动对环境、社会有重要影响,培养学生树立热爱自然、保护环境、珍惜生命等正确的价值观。

2、在STEAM教育中融入财经素养教育。基于小学科学项目式学习的STEAM教育,由于加入了技术与工程领域等内容,经常涉及成本问题,在STEAM项目学习中渗透财经素养教育可以帮助学生更好地处理此类问题。例如,在STEAM项目学习中,看似简单的货比三家来决定购买哪个商品的决策,学生要处理文本信息和数字信息、并加以科学理性地分析。此外还需要阅读能力、数学能力、科学研究能力等的支持。[4]将财经素养教育与STEAM项目学习结合,使项目的活动内容更加丰富,优化跨学科的知识结构,提高学生解决问题的能力,培养学生正确的财富观。[5]

3、STEAM教育要注重教师的培训与学习。相较于传统教学模式,STEAM项目学习对教师和学生提出了更高要求。教师作为STEAM项目学习的组织者、设计者、引导者和监督者,其专业素养对项目实施和学生培养起着关键作用。在传统分科教学的影响下,培养专业、有创新精神的、有进取心的STEAM教师是困扰着世界各国STEAM教育的重要问题。STEAM教育包含五大学科元素,培养教师兼具五门学科的专业能力和素养并不现实。学校教师可根据专业和兴趣爱好组成STEAM学习共同体,发挥自己的学科专业特长,集合众多学科的智慧,制定STEAM项目,根据学科侧重点分工授课,也可在长期备课交流中互相学习逐渐形成个人独特的授课风格。此外,项目实施教师还应该走出校园,积极参加各类STEAM教育的交流活动,汲取他人智慧,促进共同专业成长。

五、结语

本文提出了基于小学科学项目式学习的STEAM教育模式。在小学科学教学中,我们要发挥STEAM教育的跨学科优势,将课程标准、教材内容与生活实际问题结合起来,联合众多学科教师的力量,注重学生综合能力的提升。