基于STEM理念的“DIY酸奶”课程设计

包士娟 孟延豹

前言：很多老师对STEM还心存敬畏的时候，包士娟老师就已经驾轻就熟了，包老师的课程设计本身就像是一段“优美”的程序架构，目标明确，逻辑清晰，这样的课程设计本身是可以被借鉴用于各种课程的开发设计的。在此笔者继续向读者朋友们隆重推荐包老师的新作——“DIY酸奶”课程，在这个课程里，包老师没有明确用到什么样的信息化工具或者数字化工具，但课程的信息流、数据流却具有明显的数字化特征，把信息流和数据流与课程的互动结构结合在一起，其实恰恰是一个好的数字化学习设计的核心。

基于项目的STEM课程是一种深度的探究活动，其目的在于促进儿童全身心的、合作性的问题解决及创造性与批判性思维的发展，为学生成为积极、主动、灵活的学习者奠基。引导学生在多元化多学科的学习情境中进行“设计”学习，在众多孤立的学科中建立一个新的桥梁来为学生提供整体认识世界的机会，培养学生综合解决问题能力是STEM教育最重要的目标。[1]

STEM课程具有以下几个特点：①强调问题的真实。STEM课程注重在真实情境中学习。在具体的情境中提出需要解决的问题，指出任务要求，呈现科学家与工程师工作的意义和方式。在给予足够知识铺垫的情境下引导学生按照任务要求设计和制作，再按照工程思维分步实施设计和制作，确保了学生的STEM课程学习问题的真实性。②强调课程的整合。STEM课程以项目的形式组织实施跨学科学习，引导学生在发现问题、解决问题的过程中融合应用各学科知识，进行整合性的深度学习。[2]③强调过程的完整。STEM课程的学习时间跨度较长，学习实践体现为工程与实践，并在实践中发展理性思维，加强对跨学科知识的理解和灵活运用能力，以此发展高阶思维能力。

为此，笔者将工程思想和实践引入科学课程，结合《DIY酸奶》案例，尝试带领学生通过开发解决方案、检验设计合理性、权衡方案、讨论修正等过程发展工程设计能力。

● 项目背景

“DIY酸奶”课程来自苏教版科学六年级上册第一单元《显微镜下的世界》第二课时的内容。本课程通过做酸奶活动，引入“细菌”概念，把学到的微生物知识运用到生活中;通过“你能为家人制作一款健康、安全的酸奶吗”这个问题，以项目学习的方式带领学生走进真实生活;通过整合科学、技术、工程、数学四大学科领域知识，带领学生经历发现问题、解决问题的过程，培养学生的实践能力和创新精神。

● 项目目标

（1）通过观察酸奶包装盒、社会调查、查阅资料、参观访谈等方式了解酸奶的种类，知道酸奶的主要成分及其作用，学会从健康角度选择酸奶。

（2）通过观看视频、请教专家，了解乳酸菌的形态，知道有益菌和有害菌，形成对微生物的初步感知。

（3）动手实践，为家人制作一款健康、安全的酸奶，树立食品安全意识和健康饮食的观念。

（4）提升学生发现问题、解决问题的能力，培养小组合作探究、创新能力。

● 项目准备

（1）联系酸奶厂，设计参观学习单。

（2）请教食品安全方面的专家，提供专业知识。

● 项目实施

1.引入问题与确定需求

酸奶是最受学生喜欢的饮品之一。六年级的学生通过科学教材初步了解了制作酸奶所需的物品以及简单的制作方法，但对于酸奶的成分、种类以及与健康的关系不是特别了解，根据学生的年龄特点，联系生活，设计驱動问题：为自己的家人制作一款健康、安全的酸奶，口味符合他人的需求，容量100g。

2.调查研究与学习支持

活动一：酸奶的秘密。

（1）观察酸奶包装盒，了解酸奶里有什么？

学生通过对调查表（如表1）的记录、思考，又提出了很多问题：酸奶保质期的长短跟什么有关？为什么有的酸奶浓，有的酸奶稀？是不是成分越多酸奶的品质就越好？为什么要有那么多配料？酸奶中的添加剂有哪些？这些问题直指核心概念，学生根据问题提出了自己的观点和理由，在交流、思辨中不断深化对高品质酸奶的认识，批判性思维得到了发展。

（2）查阅资料、请教专家，了解酸奶与健康的关系。

随着活动的深入，学生又提出了问题：酸奶中的这些成分有什么用？与身体健康有什么关系？查阅资料后，学生对搜集到的资料又提出了质疑：喝酸奶真的可以减肥吗？这些问题引导着学生一步步研究酸奶与健康的关系。他们还围绕“配料多是不是酸奶品质会越好”进行了小型辩论会。

活动二：参观酸奶厂。

对酸奶有了一定的研究后，我们参观了乳业公司，揭开了酸奶厂制作酸奶的奥秘。通过参观酸奶制作通道，学生们了解了专业做酸奶的过程，走进酸奶厂实验室，知道了市面上出售的各种类型的酸奶是在这里通过无数次的调试才能进入超市。工作人员还介绍了菌种的相关知识。

3.分析观点与建立模型

活动三：设计与制作，尝试用一种方法自制酸奶。

明确活动任务，了解制作酸奶所需材料的成本，明确评价要求，建立评价量表。评价量表（如表2）的设计目的在于引导学生在制作过程中关注食材的选择、制作的过程等因素，用评价表优化酸奶制作过程。

4.测试优化与解决问题

原型要在所有可能的条件下进行实验评估和测试。每一次评估中都要做好详细记录，包括预测、测试的条件、观察和结果。[3]因为制作酸奶需要的时间较长，所以制作酸奶的任务由学生回家完成，借助学习单来支持学生的课外学习。科学课上，学生将酸奶带到班级进行展示、品尝与交流。通过交流，大家发现看似简单的制作，还存在一些问题，如为什么会有那么多气泡？为什么会结块？有乳清是怎么一回事？这些问题让学生继续进行思考与实践，直至找到答案。有的学生认为自己做的酸奶太稀了，为此进行了酸奶粘稠度测试实践;有的学生觉得口感不好，根据个人喜好调制带有甜味和果味的酸奶;还有的学生想创新酸奶的口感，为此他们都一一进行测试与优化，直至达到满意为止。基于测试的结果，学生会优化他们的设计方案，这个过程要求对照问题标准和目标，对结果进行分析，在比较自己的预测和不同的测试结果时，学生进行了批判性思考。这是设计过程中最关键的一步，学生的发现源于自己的经历，他们的理解程度会得到提高。[4]

5.项目评价

项目学习强调以体验、实践、活动等方式来学习，学生的成绩难以用纸笔测验。在案例实施过程中，笔者积极探索表现性评价方式，设计多样的评价方案，如学习档案袋、科学小论文、电子小报展览、知识竞赛、微视频分享等，在展示学生项目学习成果的同时，又激励学生后续的学习。

● 项目反思

STEM课程的活动形式强调以学生为中心，本案例的学习建立在学生已有经验的基础上，通过前置学习活动，让学生对酸奶的种类进行调查，并了解相关健康知识，从而建立“什么样的酸奶是高品质的酸奶”的概念，实现知识与方法的运用。

从真实情境中学习，学习的路径是开放的，探索的结果也是开放的，不存在唯一正确的答案。例如在课程实施过程中，学生通过查阅资料、参观、请教专家等方式获得了很多制作酸奶的技巧。这些多样化的学习方式带给了学生不同的学习体验。

总之，STEM课程以工程设计为基石，引导学生综合各领域的知识来解决真实世界中的有意义的问题，通过学生完整的作品展示来考量学生对STEM所涉及的学科概念的掌握情况，发展学生的高级思维技能、问题解决能力、协作技能、创造力，培养其对科学、技术和数学概念更浓厚的兴趣。科学课若以“引入问题与确定需求”“调查研究与学习支持”“测试优化与解决问题”的教学策略进行设计，必将促进教师的专业发展與学生科学素养的提升。

参考文献：

[1]叶兆宁.集成式STEM教育——破解综合能力培养难题[J].人民教育，2015（17）.

[2]冯凌.促进融合的学习：小学STEM教育案例[M].南京：江苏凤凰教育出版社，2016.

[3][4][美]罗伯特·M·卡普拉罗，玛丽·玛格丽特·卡普拉罗.基于项目的STEM学习：一种整合科学、技术、工程和数学的学习方式[M].上海：上海科技教育出版社，2016.

后记

包士娟老师不仅能够利用生活中的真实情境来设计自己的STEM课程，还能够非常熟练地从教材中选材，再结合生活中的真实情境进行数字化的课程设计。整个课程是在过程结构化和数据结构化下进行的，过程中设计的表格可以统计数据，同时还可以作为学生学习的信息软工具来使用。目标明确的评价量表给了学生非常明确的任务目标，同样也非常适合后期的数据统计。课程中，包老师并没有明确利用什么样的信息化工具，但数据结构的设计和信息化手段的应用，已经让这门小课程具备了明显的数字化学习的特征。