科学课堂中实施项目式STEM教学实践初探

廖风高

摘 要：STEM教育在我国的发展方兴未艾，在现阶段科学教育中缺少相关的STEM项目、教法、和评价方式的情况下，立足于现有科学教材体系，采取基于项目式的STEM教學，对教科版科学五年级上册《运动和力》单元进行整合优化。进行项目式STEM教学的实际和初探。

关键词：STEM；科学课堂；教学实践

STEM是科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）教育的总称。STEM课程重点是加强对学生科学素养、技术素养、工程素养、数学素养， 四种素养的教育。

一、实践研究背景

近几年，发展STEM教育，进行学科融合，提高学生综合素养，逐渐成为了各国教育发展的主流。在我国，2017年教育部印发的义务教育小学科学课程标准当中，特别把STEM教育列为新课程标准的重要内容之一。目前STEM教育还处于开始阶段，缺少合适的STEM教材、教法以及评价体系。

笔者认为，立足于现有的科学教材体系，采取项目教学法，将STEM教育与科学课堂相结合，是非常好的方式。项目教学法就是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价，都由学生自己负责，学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。以教科版五年级上册《运动和力》单元为例，本单元共有8课时，分别是《我们的小缆车》、《用橡皮筋做动力》《像火箭那样驱动小车》《测量力的大小》《运动和摩擦力》《滑动和滚动》《运动和设计》《设计制作小赛车》。如果按照课标要求，这个单元的教学分为四部分：第一部分：了解重力、弹力、反冲力，并用这些力让小车运动起来，研究力的大小与小车运动的关系。第二部分：学习测量力的大小，认识里的单位。第三部分：认识摩擦力，研究影响摩擦力大小的因素。第四部分：动手制作，用所学的知识设计和制作一个小车，完成一个小制作。就整个单元的教学内容来看，是比较适合于开展项目式STEM教学课程的科技活动，完成小赛车的设计制作。

二、实践过程和方法

在开展科学课堂教学时，尝试通过项目式STEM教学，既要达成科学课程教学目标，不影响教学进度，同时体现STEM课程理念，以《设计制作小赛车》为例，做了以下实践探索：

首先，对《运动和力》单元的教学内容进行整合优化，确立以项目为整体的核心目标——《设计制作小赛车》，所有的教学环节设置围绕这个目标来设计。通过STEM教学，让学生将自己的设计转化为模型，在解决建模过程中，培养学生的设计能力及技术能力。最终呈现出一个产品，一辆小赛车。

其次，根据项目式STEM课程建构，《设计制作小赛车》通过以下环节开展：

第一个环节：确立工程目标，设计小赛车方案。

通过播放”汽车生产过程““F1赛车设计制造”等视频，引起学生兴趣，并提出单元教学目标——《设计制作小赛车》。让学生思考设计自己的小赛车方案。而且老师有意识的提出一些具体要求：1、小赛车的车体长不能超过20厘米，宽不能超过10厘米。2、车体材料不限制，但不能使用现成车体。3、必须给小赛车加上动力，但不能使用小马达为动力。学生设计完成后，交流分享自己的设计方案，并针对不足进行改进。

第二个环节：根据设计方案，制作小赛车。

按照自己的设计方案，学生自行收集制作小赛车相应材料，准备相关的工具，在老师的指导下进行制作。制作分为两部分，车体制作和动力制作。车体制作主要是根据自己的设计需求，选取生活中的废弃材料，如光盘、筷子、木头、矿泉水瓶等进行制作。动力制作，在不适用电动马达的情况下，给小车加上动力，还要跑得快跑得远。学生会和学习过的科学知识联系起来了，教师反过来开始教学单元前面的知识，通过学习让了解了重力、弹力、反冲力，并通过实验活动知道这些力可以让小车动起来，并了解力的大小与小车运动的关系。这部分知识学习以后，学生会尝试给自己的小赛车加上动力，有用拉力做动力的；有用气球反冲力做动力的，更多的是用弹力做动力的。基本完成了对赛车的制作。

第三个环节：交流、展示与迭代设计

通过相互展示和相互评价，可以培养学生的分析表达能力。同时，可以借鉴和学习别人制作的长处，认识到自己作品的不足之处，从而进一步修改自己的作品。同时，老师会提出新的任务，学生将对自己的作品进行迭代设计与制作。

三、实施项目式STEM教学感受

项目式stem课程，更能激发学生的学习兴趣。

在以科技活动为载体的STEM教学实践中，与对比班相比，在实验班开展项目式STEM教学，最直观的感受，就是在并没有降低本单元的教学目标的基础上，实施STEM教学的班级，学生的主动学习的热情和学习的兴趣更加的浓厚。在前两个课时（设计小赛车的方案、制作车体）的学习中，老师只需要抛出问题，然后就可以作为一个旁观者了。学生围着这些问题去自己思考、设计、制作和改进。通过学生自主学习，充分利用课本知识，发挥想象力和创造力，完成了属于自己的“产品”。经过老师对实验记录的检查、对作品完成情况的反馈，采取项目式STEM教学，主动参与学习的学生达到95%以上，甚至能把不喜欢科学学习的学生都能吸引进来，主动参与率明显高于常规科学课教学的学生。

项目式STEM教学，使学生的合作意识更强

本次实践过程中，开展STEM教学，是以完成项目为核心——设计制作小赛车。要完成这个目标，要涉及到赛车的设计，材料的准备，工程制作等方方面面的内容。所以主要还是以小组分工合作完成。小组成员各自发挥自己的特长。有的学生数学和作图能力很强，主要负责设计部分。有的学生善于收集材料，有的学生动手能力强，可以负责制作……一次项目式STEM教学，就让学生团结起来，为完成一个共同目标相互协作，小组合作意识更强了。

项目式STEM教学，让研讨、学习的氛围更浓厚

基于项目式的STEM教学，不仅对于教师的“教”，是一个新的挑战，对于学生的“学”，更是一个新的学习方式。在这种创新性的学习方式中，以学生为主体进行基于项目开展的研讨学习，虽然我们在完成项目时采取了小组合作方式，让小组成员各展所长，但负责设计作图的就不只是负责设计组图，还需要协助收集材料或协助制作；负责制作的成员也可以对设计组图提出意见，一切的目标就是更好更完美的完成作品，小组成员彼此之间的交流和研讨，使整个学习的氛围更加的浓厚。

项目式STEM学习，让科技活动课堂更有“科学的味道”

在科技活动的教学过程中，我们常常提到要培养学生的科学素养，要通过科技教育使学生逐步领会科学的本质，乐于探究、热爱科学。但在实际教学中，往往又忽视了这一点，我们可能更注重科学概念的掌握，过程和方法中的实验活动也几乎是验证性试验。确少对学生创新性的培养。而基于项目式的STEM教育，首先给学生确立一个项目，一个整体目标，在完成这个项目的过程中，反复的评价和改进自己的产品，让孩子的创新力和批判性思维得到发展，科学素养得到提高。让科技活动课堂更加有了科学的味道。