科学课中怎样通过项目式学习进行STEM教育

魏星

STEM教育作为一种新兴的教育模式，在全国得到大力推广。那么，什么是STEM？科学课中要如何通过项目式学习进行STEM探索和实践呢？本文主要分析科学课中如何通过项目式学习进行STEM教育。

STEM教育是当下一个炙手可热的新名词，作为新兴的教育模式，在教育部的推荐下，引起了全国各级学校及课外机构的研究热潮。现如今，STEM有N种不同的表达，也被赋予不同侧重点的附加意义。尤其是小学科学学科，从教育部到地方学校，都在大力提倡由科学学科作为STEM推广的突破口，那么，什么是STEM？科学课中要如何进行STEM探索和实践呢？

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。STEM教育的提出，意味着它一定不同于分立的学科教育，而应是通过某种方式将科学、技术、工程和数学联系在一起。因此，教育实践时首先要考虑的就是如何实现“集成”与“融合”，如何在孤立的学科中建立一个桥梁，为学生提供整体认识世界的機会，使学生学习的零碎知识变成一个相互联系、相互统一的整体，形成一种跨学科的学习方法。经过不断的实践，我校在科学课中以项目式学习为依托进行STEM教育获得了突破。

一、科学课中应该以项目式学习为依托进行STEM教育

项目式学习（简称PBL）是一种以学生为中心设计执行项目的教学和学习方法，从而促进学生学习效果的提高。在一定的时间内，学生选择、计划、提出一个项目构思，通过收集信息、获取知识、探讨方案，以此来解决具有现实意义的问题，或者提高解决这个问题需要用到现实生活中会用到的技能。

选择合适的项目通常能在科学、工程、技术、数学方面渗透各种知识。项目式教育的特点及优势决定了它是非常适合作为我们STEM教育的模式。

二、以项目式学习为依托的科学课与传统科学课的区别

现在就《我是鸟类学家》一课，对传统教学模式和项目式学习进行比较。

“我是鸟类学家”是围绕“动物和植物的形态特征是为了帮助他们在特定环境中生存繁衍。”这一大纲来进行教学的。大纲很简洁，只有这一句话，如果你是这位老师，你会怎么教这个知识点呢？

传统教学模式通常会有这样几个步骤：

1.确定要研究哪一种动物或植物；

2.了解这个生物在形态上有什么特别之处；

3.这些形态特征是如何帮助该生物适应环境；

4.最后让学生用海报或者演讲报告的形式把所学知识总结展示出来。

所以传统式教学活动中，最后我们获得的成果通常是一个非常漂亮的图解海报，但并不能称之为项目式学习。因为在这过程中，并没有让学生自主解决问题。虽然形式很漂亮，但本质上依然是老师讲学生记的传统学习模式。

再来说说如何把这堂课设计成项目式学习的。

首先老师给学生看了不同鸟类的照片，大家一起讨论了这些鸟彼此之间的不同之处：有的喙很尖很长，有的喙则短平；有的脚上有蹼，有的则是犀利的爪子；有的羽毛颜色鲜艳，有的则颜色灰暗。

在讨论完各种鸟的不同形态特征后，老师展示了这些鸟类的栖息地图片，请学生根据不同鸟的形态特征来猜测一下它们各自的栖息地。学生们进行小组讨论，写下猜测结论和分析的理由。

讨论结束后，全班分享各小组的结论，老师揭晓答案并讲解其中的理由。

到目前为止，这堂课还和前面传统式教学方法大同小异，接下来老师就要正式引出这次项目式学习要解决的问题了：

如果你是一个鸟类学家，你在某个地方发现了一种未曾被发现过的鸟。请画出这种鸟以及它的栖息地并为它命名。

我们来看一下这个问题，看起来是一个开放性的问题，乍一看似乎没有对错答案之分。其实在这个问题的背后，考察了这堂课所教的全部知识点。

从学生给这种新物种鸟类设计的形象和栖息地中，我们可以去观察这个学生是否贯彻了“特定的形态特征帮助生物在环境中生存繁衍”这一思路。

除了给自己的鸟设计形象，学生还需要以鸟类学家的身份写一篇“学术报告”，在文章中分析这种鸟类的各部分形态特征和环境之间的联系，向世人汇报这一重大发现。

这样一来，就算是在学生的画中看不出端倪，也可以从他们写的报告中考察他们是否掌握了所学的知识。

在设计自己“发现”的新鸟类时，学生可以上网查询相关信息，或去图书馆借阅书籍查找资料。

这就是PBL活动中最为重要的精神之一：自主探索。

因为，在这个信息爆炸的时代，想要知道某个知识点变得很容易，在网上搜索一下能找到成千上万的信息。在信息时代之前，老师的主要工作是教学生“什么是A”。但现在，学生自己就可以去网上查找、学习关于A的内容。所以老师不仅要教“什么是A”，还要教“学了A有什么用、怎么用”。

在这个活动中，假扮鸟类学家的学生需要去解决一个虚拟的现实问题：验证新物种和其栖息地之间的相互关系。光知道“什么是A”是不够的，还需要知道怎么将学到的知识学以致用。

在一个PBL当中，有几个非常关键的环节：提出问题、规划方案、解决问题和评价反思。老师在每个环节，都要为学生起到引导的作用，根据项目的主题不同、学生的表现不同不断调整自己的教学计划和项目的进行计划。在和其他教学方法的对比中可以看到，教师在整个教学模型中，更像是学生学习的协助者，在较为松散的课程计划中为学生提供大方向的辅导，帮助学生顺利完成项目。

三、科学课中的STEM项目式教学设计过程

那么，科学课中应该如何进行STEM项目设计呢？

（一）完成教学分析STEM教育作为一种新兴的教育模式，在全国得到大力推广。那么，什么是STEM？科学课中要如何通过项目式学习进行STEM探索和实践呢？本文主要分析科学课中如何通过项目式学习进行STEM教育。

STEM教育是当下一个炙手可热的新名词，作为新兴的教育模式，在教育部的推荐下，引起了全国各級学校及课外机构的研究热潮。现如今，STEM有N种不同的表达，也被赋予不同侧重点的附加意义。尤其是小学科学学科，从教育部到地方学校，都在大力提倡由科学学科作为STEM推广的突破口，那么，什么是STEM？科学课中要如何进行STEM探索和实践呢？

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。STEM教育的提出，意味着它一定不同于分立的学科教育，而应是通过某种方式将科学、技术、工程和数学联系在一起。因此，教育实践时首先要考虑的就是如何实现“集成”与“融合”，如何在孤立的学科中建立一个桥梁，为学生提供整体认识世界的机会，使学生学习的零碎知识变成一个相互联系、相互统一的整体，形成一种跨学科的学习方法。经过不断的实践，我校在科学课中以项目式学习为依托进行STEM教育获得了突破。

一、科学课中应该以项目式学习为依托进行STEM教育

项目式学习（简称PBL）是一种以学生为中心设计执行项目的教学和学习方法，从而促进学生学习效果的提高。在一定的时间内，学生选择、计划、提出一个项目构思，通过收集信息、获取知识、探讨方案，以此来解决具有现实意义的问题，或者提高解决这个问题需要用到现实生活中会用到的技能。

选择合适的项目通常能在科学、工程、技术、数学方面渗透各种知识。项目式教育的特点及优势决定了它是非常适合作为我们STEM教育的模式。

二、以项目式学习为依托的科学课与传统科学课的区别

现在就《我是鸟类学家》一课，对传统教学模式和项目式学习进行比较。

“我是鸟类学家”是围绕“动物和植物的形态特征是为了帮助他们在特定环境中生存繁衍。”这一大纲来进行教学的。大纲很简洁，只有这一句话，如果你是这位老师，你会怎么教这个知识点呢？

传统教学模式通常会有这样几个步骤：

1.确定要研究哪一种动物或植物；

2.了解这个生物在形态上有什么特别之处；

3.这些形态特征是如何帮助该生物适应环境；

4.最后让学生用海报或者演讲报告的形式把所学知识总结展示出来。

所以传统式教学活动中，最后我们获得的成果通常是一个非常漂亮的图解海报，但并不能称之为项目式学习。因为在这过程中，并没有让学生自主解决问题。虽然形式很漂亮，但本质上依然是老师讲学生记的传统学习模式。

再来说说如何把这堂课设计成项目式学习的。

首先老师给学生看了不同鸟类的照片，大家一起讨论了这些鸟彼此之间的不同之处：有的喙很尖很长，有的喙则短平；有的脚上有蹼，有的则是犀利的爪子；有的羽毛颜色鲜艳，有的则颜色灰暗。

在讨论完各种鸟的不同形态特征后，老师展示了这些鸟类的栖息地图片，请学生根据不同鸟的形态特征来猜测一下它们各自的栖息地。学生们进行小组讨论，写下猜测结论和分析的理由。

讨论结束后，全班分享各小组的结论，老师揭晓答案并讲解其中的理由。

到目前为止，这堂课还和前面传统式教学方法大同小异，接下来老师就要正式引出这次项目式学习要解决的问题了：

如果你是一个鸟类学家，你在某个地方发现了一种未曾被发现过的鸟。请画出这种鸟以及它的栖息地并为它命名。

我们来看一下这个问题，看起来是一个开放性的问题，乍一看似乎没有对错答案之分。其实在这个问题的背后，考察了这堂课所教的全部知识点。

从学生给这种新物种鸟类设计的形象和栖息地中，我们可以去观察这个学生是否贯彻了“特定的形态特征帮助生物在环境中生存繁衍”这一思路。

除了给自己的鸟设计形象，学生还需要以鸟类学家的身份写一篇“学术报告”，在文章中分析这种鸟类的各部分形态特征和环境之间的联系，向世人汇报这一重大发现。

这样一来，就算是在学生的画中看不出端倪，也可以从他们写的报告中考察他们是否掌握了所学的知识。

在设计自己“发现”的新鸟类时，学生可以上网查询相关信息，或去图书馆借阅书籍查找资料。

这就是PBL活动中最为重要的精神之一：自主探索。

因为，在这个信息爆炸的时代，想要知道某个知识点变得很容易，在网上搜索一下能找到成千上万的信息。在信息时代之前，老师的主要工作是教学生“什么是A”。但现在，学生自己就可以去网上查找、学习关于A的内容。所以老师不仅要教“什么是A”，还要教“学了A有什么用、怎么用”。

在这个活动中，假扮鸟类学家的学生需要去解决一个虚拟的现实问题：验证新物种和其栖息地之间的相互关系。光知道“什么是A”是不够的，还需要知道怎么将学到的知识学以致用。

在一个PBL当中，有几个非常关键的环节：提出问题、规划方案、解决问题和评价反思。老师在每个环节，都要为学生起到引导的作用，根据项目的主题不同、学生的表现不同不断调整自己的教学计划和项目的进行计划。在和其他教学方法的对比中可以看到，教师在整个教学模型中，更像是学生学习的协助者，在较为松散的课程计划中为学生提供大方向的辅导，帮助学生顺利完成项目。

三、科学课中的STEM项目式教学设计过程

那么，科学课中应该如何进行STEM项目设计呢？

（一）完成教学分析

在教学设计前期，教师需要对以下三个方面进行细致分析：

1.教学目标

分析教学目标可以更好地确定学习主题，确定课程的三维目标。

2.学生学习特征

为了确保项目设计适合学生的能力与知识水平需要对学生的智力因素和非智力因素进行充分分析。

3.跨学科知识研究与结合

STEM教育強调学习要完成真实情境中的任务，通过对学习内容的深入分析，明确所需学习的知识内容，寻找跨学科知识之间的关联，突破跨学科教学的难点，把课程内容有机结合起来。

（二）设计学习任务

学习任务是整个STEM教学设计模式的核心和立足点。STEM教学是基于现实情境的，需要学习者置身于真实的学习任务中。项目式教学更适合这种真实情境的教学设计，给学生发布现实情境任务，提出问题，让学生们去解决，使学生的学习更具有积极性，且完成任务后对日常生活也具有一定意义。

（三）工具与资源设计

适宜的学习环境和丰富的学习资源与工具是STEM教学设计必不可少的环节。教学前，老师应该对教学中需要用到的设备、器材和各种信息化工具进行准备。还应该提供给学习便于自主进行项目式研究的学习资源方面。如可能用到的查阅资料的网站推荐，最新的相关本次项目式研究的必备科学知识，以及用于教学活动实施后进行强化练习的材料。

（四）设计学习活动

STEM学习活动设计，就是教师根据教学目标、教学内容、教学情境灵活选择和设计学习活动，让学生通过参与活动进行学习。不同教学模式在不同教学环节和程序安排上都有它的独特性，合理地安排学习活动，对教学的完成度有着非常大的影响。

只有以有效的学习活动为中介，才能促进知识的内化，真正地在提高学习效率的同时收获丰厚的知识。

（五）学习评价设计

STEM教学侧重于培养学习者解决实际问题的能力，与以往传统的纸笔测试不同，它更加灵活多样并关注学习者的真实能力。所以对学生的学习评价更加多元化，并不单单以最后的成品完成情况来进行打分评价，而是由学生本人、同伴、教师共同对学生学习过程的态度、兴趣、参与程度、任务完成情况以及学习过程中形成的作品等进行评估，得到一个全面、多元、有实际价值的评价。

（六）总结与强化练习

项目结束后需要适时进行教学总结，STEM教学关注现实问题，着力跨学科运用知识，因此更需要对涉及的知识进行总结，让学生形成一定的知识体系和结构。通常，教师可以独立进行教学总结，也可以采取学生小组汇报的形式。

完成教学总结后，教师应根据小组评价和自我评价结果，为学生设计一套可供选择并有针对性的补充学习材料和强化练习。

（七）项目方案试用与改进

项目实施过程中，一方面要严格按照设计的方案实施，确保教学方案的执行；另一方面，要根据现实教学条件和形成性评价的结果不断修订设计方案，保证灵活。

我们不断地尝试科学课中不同的教学手段和教学模式，相信在不远的未来，我国学生的科学水平一定能够获得显著的提高，期待我国的科技实力更上一层楼！

【作者单位：常熟国际学校 江苏】