基于小学科学学科的跨学科项目学习实践研究

武汉市长春街小学 魏 娜

武汉市教育科学研究院 王 康

2017年开始，《小学科学新课程标准》中有两条新增，其中有一条是：明确新增技术与工程学，让学生体会动手成功的乐趣，养成通过“动手做”解决问题的习惯，明确了STEM（STEM教育即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）教育的统称。）中T和E的重要性，也就是强调技术与工程。因此，作为一线的科学教师要明确新形势，善于把握新变化，学会把自己的教学实践与课标要求做适应性的调整。

STEM教育是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织形式，它将科学技术工程与数学有机地融合为一体，倡导孩子跨学科学习概念，注重学习与现实世界的联系。在小学科学教材里有很多内容本身的教学也涉及到需要融合STEM教学。基于这样的理论认识，武汉市长春街小学的科学组团队努力在教学中尝试STEM与科学课相融合。

一、基于课程的STEM项目设计流程

对现有科学学科课程内容进行分析和整合,寻找典型课例进行STEM项目设计，开展基于项目式学习的STEM课程课堂教学实践。笔者对科教版小学《科学》教材进行分析，发现有一些典型的动手制作的课例，比如三年级《做一个指南针》，四年级《制作风向标和雨量器》，五年级《造一艘船》《设计制作小赛车》，六年级《设计制作一座纸桥》等。在这一类型的课例中，我们会将这些本来可能只需要一个课时完成的教学课例进行项目式升级，采取PBL项目式学习的方式，引导学生体验设计制作的完整流程。

图1 基于课程内容的STEM项目学习流程图

项目学习流程如下：1.明确一个目标任务；2.小组内以头脑风暴的形式开展讨论，搜集相关资料，学习问题相关知识；3.设计出一个最佳方，明确小组分工；4.画出施工设计草图；5.再使用材料、工具，按照设计方案和草图制作出一个作品；6.测试并记录数据，解决测试中存在的问题，不断迭代优化作品；7.以小组为单位进行作品展示，并分享作品（主要包括作品名称、设计背景、团队分工、制作过程、问题解决、创新点、改进之处等）；8.给出评价表或共同讨论一个评价方案，进行评价（采取自评和他评两种形式，评价维度以学生参与评价为主，作品评价为辅）。

二、基于课程的STEM项目设计与分析

以科教版小学《科学》教材五年级《造一艘小船》一课为例。这一课典型地对应课标中的“跨学科概念”和“科学与工程实践”领域，体现了新课标中的精神，突出强调STEM学习在科学教育领域的重要作用。在学习的过程中，让学生整合自己科学、数学、技术及工程四方面的知识，以项目式学习的方式，设计制作出一艘能够承受一定重量的小船，在探究过程中引导学生思考有关沉浮的问题。STEM项目《造一艘小船》知能分析表如下：

表1 《造一艘小船》STEM项目知能分析表

在具体实施教学过程中，将这一课进行项目式升级，将课时规划为6课时完成，包括：《船的故事》《绘制设计图》《造一艘小船》《测试、评价小船》。然后设定了如下教学目标：

第1课时《船的故事》：了解船的发展简史。绘制船的发展简史流程图，明确制作一艘集装箱船的任务要求，能够在组内进行合理的分工。

第2-3课时《绘制设计图》：设计与绘制图纸。思考自己所需的材料，学会绘制设计图的基本要素，学会利用数学知识完成比例尺的换算，小组内进行头脑风暴，优化出小组成员最满意的设计方案，然后分工合作完成设计图的绘制，能认识工具并且能选择符合自己的工具；完成STEM项目学习记录单。

第4-5课时《造一艘小船》：按图纸造船。制作过程中如果发现设计有问题，及时调整方案，完善船的设计和制作，制作成功后美化船体外观。

第6课时《测试、分享、评价小船》：测试小船的承重能力，分小组展示交流。共同讨论一个评价方案，进行评价。

三、基于STEM教育的课外实践活动再思考

除了科学课课堂教学，我们也会注意利用课外拓展环节，将STEM教育渗透到学生的日常生活的科学学习中。在一节科学课或者一单元、一学期的科学课教学结束后布置相关的拓展实践任务，多创造机会培养孩子动手能力的提高。比如：学习《简单电路》一课，在学生了解了并联电路和串联电路后，让学生课后用两节电池点亮更多的小灯泡。学习四年级下册《电》这个单元结束后，让孩子们回家在家长的支持下网上选购小电动机，配上家里的废旧环保材料经过创想——设计——制作——施工的过程制作电动小赛车，小船，小飞机等。在一个学期结束后，布置假期自行成立项目小组，完成一项STEM小制作，并且用PPT或者制作过程视频以及电子小报的形式完成制作报告，再利用开学第一周的科学课堂进行作品展评。

四、启示展望

我们的这种关于STEM教育与科学学科教学融合的实践活动，将老师和学生都置身于项目学习模式中。教师根据教材课标设定任务，然后以小组团队合作的方式学习，整合多种学科的知识和过程性能力，开展对知识深度理解、科学性的解释以及迁移运用，这样的学习过程充满了挑战，学生必须不断地审视自己的设想、方案和行为，从而培养他们的批判性思维、问题解决能力和创新思维等关键能力。

目前中国的教育体系有很多优点，值得巩固扎实，但缺点在于视野狭窄，过度强调技能、钻研题目，并没有给技能训练以充足思想指引，以至于学生长大之后技能优秀，但是对方向把握不足，选择自我人生以及解决真实问题的能力有限，在世界舞台的贡献受到局限。教育的根本目标是——解决世界的问题，小学学科学有什么用？不是为了升学，就是要从小建立未来科学家、工程师、创业企业家的思维方式，从小学会从周围的世界中发现问题、解决问题。基于以上认识，笔者认为这种融合性的教学对于现行的教育体系的完善，十分有价值。