STEM项目“蛋雕”的设计与实施

【摘 要】STEM教育是培养学生创新能力和综合素养的有效途径。STEM项目的主题应基于儿童、源于问题、融于任务;在目标定位上，应突出主体性、跨界性、协同性和开放性;在具体实施时，可从情境引入、聚焦问题、设计制作、评价改进四个方面模块化地组织教学过程;在改进优化方面，应融通不同学科，丰富课程资源，强化工程意识。

【关键词】STEM项目; 主题设计;目标定位;实施过程;改进优化

【中图分类号】G623.9  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2021）52-0113-04

【作者简介】戴振华，江苏省常州市金坛华城实验小学朝阳分校（江苏常州，213200）执行校长，高级教师，江苏省科学特级教师。

【背景】

《江苏省基础教育STEM课程指导纲要（试行）》指出：STEM教育强调通过科学、技术、工程和数学等领域知识与方法的有机整合，发展学生在知识融通与应用、系统设计与创新、物化实践与表达、文化体验与认同、科学态度与责任担当等方面的STEM 素养。基于项目的学习常被缩写为PBL，其能有效帮助学生在情境中理解和运用科学、技术、工程和数学各领域中的知识。STEM项目学习，尝试将STEM与PBL整合，让学生在完成项目的过程中掌握与项目相关的内容。那么，小学科学教师该如何基于儿童有效设计STEM项目及组织开展STEM学习呢？下文，笔者以自主开发的STEM项目“蛋雕”为例，谈谈基于儿童的STEM项目设计的基点、模块与实施策略。

【实施过程及分析】

一、主题架构：突出三个基点

小学阶段的STEM项目，在主题的架构上，要突出三个“基点”。

（一）基于儿童

STEM项目主题选择的主要原则是基于儿童。在确定项目和设计课程时应评估学生的学习基础与能力水平，考虑儿童的认知特点。

以蛋雕为项目主题，意在让小学生体验、感受蛋雕这种非物质文化遗产的独特魅力，弘扬非遗文化。蛋雕是在飞禽蛋壳上刻琢成画的一种民间手工艺品，其融合了绘画与雕刻艺术，源起于明清时期。在设计活动时，要充分考虑学生的动手能力和教学安全。小学高年段学生在动手能力和创造力方面已有一定基础，但对于蛋雕艺术品及艺术形式，大多数学生没有接触过。鉴于此，选择六年级学生较为合适。

（二）源于问题

项目学习常常致力于解决生活中遇到的现实问题。PBL为STEM学习提供了有效路径，显著特征是让学生在丰富的情境中解决问题。在学生解决核心问题的过程中，教师要及时关注STEM多个学科领域（科学、技术、工程、数学等）的目标任务达成情况。

“蛋雕”项目确定的核心问题包括：作为非遗项目的蛋雕究竟是什么;如何制作一个简单的蛋雕工艺品;为什么要传承和保护这门技艺等。围绕这些核心问题，可设计系列活动。

（三）融于任务

任务驱动是STEM项目学习的重要方式，与问题解决紧密相连。STEM项目常常通过有趣且有挑战性的任务，实现对学生创新能力和综合素养的培养。本项目的任务是学生以小组为单位，尝试在蛋壳上设计、印制和雕刻简单图案，并展示、介绍、完善自己的作品。通过该项目，学生可以认识蛋雕，学会蛋雕的制作方法，体验设计与制作蛋雕的乐趣，发现蛋雕的意义与价值，感受非遗文化的独特魅力。

二、目标定位：四维联动

四维联动是指，在架构STEM项目时，着重考虑学习对象的主体性、课程领域的跨界性、学习方式的协同性、问题解决的开放性这四个维度。

（一）主体性

在确定目标时，教师要突出学生主体，强调学习的主动性、参与性和体验性，同时要对学习者的元认知水平、动手能力和语言综合能力进行基础性评估和预判。在此基础上，确定项目实施的年级、具体内容、活动板块和评价量表。

（二）跨界性

STEM学习具有鲜明的跨界特征。鉴于此，设计者要逐步形成“STEM+”的理念，超越单一学科的视角，站在更高的位置，进行内容整合。

（三）协同性

学习中的协同是协调两种或者两种以上的资源或者两个以上的个体，一致地完成某一目标的过程。STEM项目学习既注重个人学习，也注重协同学习。强调协同性，培养学生的协同意识和协同能力，既是STEM教育的目标之一，也是完成STEM项目任务的保证。

（四）开放性

STEM项目要解决的问题一般源于生活，学生在学习中综合运用多学科知识，设计模型，制作产品，实现对问题的解决。教师在设定目标时要兼顾过程与结果的开放性，关注学生参与、思考和体验的过程。如在初次设计“蛋雕”项目时，笔者引导学生设计、印制出简单的图案，而在掌握基本的工具操作方法后，将图案变成简单的蛋雕工艺品的过程则必须由学生自己探索完成。在此过程中，教师的指导与评价是开放而多元的。STEM项目“蛋雕”的目标定位具体见下页表1。

三、过程组织：四大模块

STEM项目的过程组织，受主题内容、难易程度、实施条件、时间分配等因素的影响，弹性较大。一般来说，教师可从情境引入、问题聚焦、设计制作、评价改进四个方面模块化地组织教学过程，见表2。

“蛋雕”项目计划安排三个课时。笔者以第一课时为例，具体介绍教学过程。

模块一：情境引入，认识蛋雕

1.观察体验。

师：每组的桌子中央都放了几件工艺品，大家可以近距离观察。你们知道这是什么吗？有什么想要说的吗？

生：在蛋壳上进行雕刻，很精美……

2.激趣引题。

师：请同学们观看视频，先来了解一下。现在从事蛋雕这门工艺的人越来越少。为了保护这门独特的技艺，政府将之列入非物质文化遗产名录。这是蛋雕非遗传承人正在为同学们介绍蛋雕技藝。他经常到学校宣传推广这门技艺。你们桌上的作品都是他指导学生创作的。大家想不想也当回小小非遗传承人，做个蛋雕？

模块二：聚焦问题，准备蛋雕

1.提出问题。

师：关于蛋雕你们有什么问题想研究呢？

生：蛋雕是怎么做出来的？

生：蛋雕是用什么工具雕刻的？它有什么作用呢？……

2.聚焦问题。

师：你觉得哪些问题特别重要，哪些问题可以在今天的课堂里解决呢？

生：先要有蛋壳。

生：要在蛋壳上画好图案。

3.确定任务。

师：看来大家都对制作蛋雕特别感兴趣，现场制作蛋雕需要准备哪些材料呢？

生：蛋壳、画笔、雕刻工具……

模块三：设计制作，学做蛋雕

1.画：设计并绘图。

师：由于大家初次接触蛋雕，本节课，老师先安排简单易操作的图案来让大家练习，下节课需要大家自己设计图案。当雕刻图案设计好后，如何准确地将图案画在蛋壳上呢？

生：可以直接在蛋壳上画图。

生：直接画比较难，我认为可以将图案印到蛋壳上。

师：请同学们观看蛋壳上复印图案的视频，并说说复印图案时要注意的事项。

2.握：科学握蛋。

师：在蛋壳上复印好图案后，雕刻时该怎么拿鸡蛋壳而不破碎呢？

生：我们以前学过薄壳结构，握蛋要均匀用力，不要集中某个点用力。

3.雕：学会用笔。

师：接下来是蛋雕最为重要的一步，学会正确使用雕刻笔。观看视频，仔细观察正确运用雕刻笔的方法以及雕刻笔是怎样开关的？笔怎么拿？怎样正确运行雕刻笔？

4.议：方法与安全。

师：我们用笔操作时，你觉得要注意些什么呢？（学生讨论、交流）

生：要沿图案轮廓，握笔从左向右慢慢拉动。如果遇到轮廓线拐弯，则要慢慢转动蛋壳，同时要边做边思考，逐步改进操作方法。

生：注意安全，控制好力度，不要力度过大而伤了手，或把蛋壳压碎。

生：制作时要戴好护目镜，眼睛与手保持一定距离，以免蛋壳粉末飞溅到眼中。观察的同学也要保持安全距离。

模块四：评价改进，完善蛋雕

1.组内反思。

师：在进行蛋雕的过程中，同学们觉得做得成功与不足的地方分别有哪些？哪些地方值得改进？

生：我感觉雕刻笔使用得不太熟练。

生：在刻线条时用力大些就会把蛋壳弄破。

生：我们没来得及完成，因为合作不够好，耽搁了不少时间……

教师引导学生从不同方面改进作品，形成蛋雕创作评价标准（见表3）。

2.全班互评。

师：各小组先自评，然后全体成员上讲台，向全班同学展示作品。展示时，其他小组同学要认真听，争取提出改进建议。

3.优化设计。

师：请每组根据改进建议，调整设计方案。在表格里设计自己喜欢的简单图案，可以考虑图案色彩，并在图案旁标注改进的方法和注意事项，为进一步改进蛋雕作品做准备。

第一课时结束。

四、改进优化：“STEM+”拓展

STEM项目的设计和实施是一个不断优化的过程，充满着挑战。项目设计者要用开放融合的高位视角，优化项目设计，促进学生STEM素养提升。在具体实施过程中，在思维层面，项目架构要有开放性、灵活性，要确定适切的目标及任务;在内容层面，项目要源于儿童生活，同时要保障项目的有效实施;在方法层面，要关注学生工程意识的培养，重视产品的改进和应用。

（一）思维上，基于需要，融通不同学科

设计者要结合项目主题设定项目目标、选择项目内容，即明确在一个STEM项目中，学生要重点发展的STEM素养是什么，跨学科的目标任务是什么。大目标确定后，可进一步将其分解成不同学科领域的目标。所涉及的学科领域并不是越多越好，而应强调适切性和灵活性，如有的内容适合渗透艺术，有的适合渗透数学。

以“蛋雕”项目为例，除工程和技术领域外，较为适合渗透艺术和人文历史方面的内容。具体到第一课时，拿握鸡蛋的方法，就适合渗透科学中的薄壳结构原理。

（二）内容上，多方协作，丰富课程资源

对学生来说，聚焦他们现实生活中的问题而设计的STEM项目最具吸引力。教师在设计内容时，不应忽略项目资源的统筹配置。因为资源配置到位与否，会直接影响项目的开展。工程与技术操作材料的设计、制作往往不是单个人就能完成的，需要多方合作。

如在“蛋雕”项目的实施中，仅空蛋壳的准备就要经过选择蛋壳、清空蛋体、消毒清洁、风干四道程序，过程烦琐。再如雕刻笔的准备、学生操作时的安全性问题等，均要提前考虑。

（三）方法上，注重动手，强化工程意识

《义务教育小学科学课程标准》指出，技术与工程实践活动可以使学生体会到“做”的成功与乐趣，养成通过“动手做”解决问题的习惯。STEM项目是学生运用科学和技术，进行设计、解决实际问题和制造产品的活动，其强调关注学生设计、制造产品能力的培养，它与问题解决紧密关联。工程本身的意义在于不断改进和优化，所以在设计STEM项目时，教师在引导学生制造产品的同時，还要积极引导学生对自己的初次产品进行分析与评价，进而让学生不断优化自己的产品，提升工程和技术素养。