以STEAM教育融合项目式学习提升双减背景下科学课堂活力

2022-01-13叶韵

上海工运 2021年12期

文/叶韵

一、双减背景为开展STEAM教育融合项目式学习提供了机遇

近日，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》（以下简称《意见》），就持续规范校外培训（包括线上培训和线下培训），有效减轻义务教育阶段学生过重的作业负担和校外培训负担（以下简称“双减”）作出重要部署（中共中央办公厅，2021）[1]，这意味着双减政策的到来。“双减”减的不是教育质量，而是学生和家长的负担。同样，“双减”的实行，会促使教师回归和践行教书育人的初心使命。在“双减”的政策下，学生在校时间增加了，但是作业时长减少了，阅读、文体时间增加了[2]，也为实施STEAM教育融合项目式学习提供了机遇。

二、STEAM教育融合项目式学习模式，促进学生的自主学习

STEAM教育来源于美国的STEM教育，最初旨在加强科学、技术、工程与数学教育，后来发展为加强科学、技术、工程、艺术人文与数学教育，以培养高科技人才。可见，STEAM教育注重倡导上述5个不同学科的融合发展，注重将学习到的理论知识与生活实践相联系。尤其是在实践的过程中，学生能在收获知识的同时，素养也得到提升。虽然STEAM教育是在承认学科差异的基础上倡导打破学科的边界，促进学科间的相互渗透，但它又不仅仅是科学、技术、工程、艺术人文与数学这五个学科知识之间的简单融合，而是学生通过跨学科的融合学习提升实践能力和创新思维的主要途径。因此，以小学科学为例，为了提升小学生的科学素养，教师要努力发现学生的优势与潜力，通过吸引学生的注意力，激发学生的兴趣，延伸迁移学生已有的科学知识，促进学生的自主学习。在STEAM教育模式的指引下，笔者通过观察和访谈，确认了学生对火箭有一定的认知，知道火箭的用途和外形设计，同时也具备一定的动手实践能力。但是学生的团队协作能力较弱，缺乏项目式学习经验。于是，笔者将STEAM教育与项目式学习模式进行融合，设计了《苍穹之上，使命必达——火箭》的科学教案。在学生自主学习的课堂教学中，教师可以采用如下策略：

（一）创设丰富的问题情境，提出多元化的问题

与其他学科相比，很多学生认为科学比较难懂，感觉十分困难，甚至会放弃科学的学习。通过观察大量的科学课堂，发现教学的过程中，老师在问题情境创设上存在一些问题：一是老师创设的问题情境比较单一，如：有的习惯使用生活现象来创设情境，有的习惯使用故事来创设情境，有的习惯使用游戏活动来创设情境，而很少根据教学内容和学生的需求而创设丰富、多样化的问题情境；二是有的老师过度创设情境，造成课堂花哨，导致学生注意力分散；三是有的老师经常设计的问题情境类型有局限性，如:一些老师经常设计直观式的推理性问题的情境，主要用于测量学生的理解力；一些教师经常利用生活现象设计发散思维的问题情境，用于测量学生的想象力、创造力，但对于过程类、实践类等问题情境较少。在此基础上，笔者结合运用希沃白板、智慧黑板等辅助工具及信息技术，创设了不同类型的问题情境。

1.创设悬念式的问题情境

以《人类的“飞天”梦》为例，在教学开始时，教师可以创设以下情境：教师向学生提出问题：“同学们，很多人是否会有这样的梦想，有一天可以像鸟一样在天空中飞翔，又或者像超人一般穿梭于天空任何地方？那么谁是第一个尝试飞上天的人呢？你们见过飞机上天吗？”同时，通过希沃白板、智慧黑板中的资源库展示不同的机型图片。继续提问：“你们知道飞机怎么飞上蓝天的？”“今天我们要学习一篇名为《人类的“飞天”梦》的知识，那么为什么火箭上天就叫飞天梦？火箭特殊在哪里？”通过这种循序渐进带有悬念式的问题，使学生迫切的想要知道火箭上天究竟是怎么一回事。带着这样的好奇心，他们学习的积极性也被调动起来了。

2.创设“直观式”问题情境

以《大国神器》为例，由于深空探测，我们大家都没经历过。课下需要教师通过电脑、手机等寻找相关图片、新闻纪录片、制作视频，课上通过利用手机等移动设备连接网络后，扫描希沃白板、智慧黑板的屏幕二维码。可以实现移动设备中数据的传输和共享，辅以共享图片、视频等音像资料，并向学生展示大国神器的画面，在此基础上，比较几种比较熟悉的飞行工具，向学生提问：“大国神器给你留下了怎么样的印象？”“与飞机想比，火箭有哪些不同？”这种“直观式”的问题情境，促使学生的多种感官参与，让学生进入主题、融入情境，并结合飞行原理、高度、速度等因素让学生明白深空探测离不开搭载火箭升空，极大地引起了学生的学习兴趣，使他们津津有味地去学习火箭的相关知识。比如：卡门线的概念、齐奥尔科夫斯基公式、火箭速度增加量和火箭质量之间的关系等等。

3.创设矛盾式问题情境

心理学研究证实：“认知矛盾是动机的根源。”由于不少的小学生对于问题的理解带有片面性，导致理解经常出现偏差。尤其是在项目学习中，经常会出现学生已有的知识和经验与基础文化当中的知识发生矛盾的现象。在《大国工程》的教学中，教师一方面以航天任务背景为项目导向，让学生能充分体会到航天工程和航天任务是一项需要全方位多角度考虑的复杂项目，另一方面教师可以运用希沃白板、智慧黑板的搜寻功能，结合教学内容找到不少有意思的知识，创设下面这种带有矛盾的问题情境：“人造地球卫星轨道就好像是地球大气层以外的一条条的跑道。轨道高度越高，那么距离地球是不是越远？前往该轨道所需要消耗的燃料就越多？飞行速度就越大？”“有没有例外？”“那太阳同步轨道、地球同步轨道，地球同步转移轨道又怎么理解？”“地球同步轨道是很特殊的轨道，因为在该轨道上工作的卫星运行速度正好与地球的自转速度相同，每时每刻都在同一个地点的上空，在这样轨道上的卫星有导航卫星、气象卫星、通信卫星等，我国的‘风云4号’卫星就在地球同步轨道上空。另外一条特殊的轨道是地球同步转移轨道，它是一个椭圆形的轨道，它的近地点在近地轨道内，而远地点则在地球同步轨道上，该轨道的作用是帮助卫星以最少的能源消耗到达地球同步轨道上。”可见，“卫星轨道”看起来简单，但对于轨道知识进行分析会引起学生的认知冲突。这时学生会产生强烈的疑惑，迫不及待的想要搞清楚为什么会出现认知上的偏差，进而形成强烈的探究动机。

(二）基于学习单的小组合作探究学习，促进学生思维的碰撞

STEAM教育融合项目学习，除了支持学生自主学习外，还强调应根据科学学习的特点，尊重学生之间的差异，让学生在小组合作当中进行探究学习，共同解决问题。在教学的过程中，教师要优化课堂的活力，努力维护学生的好奇心，激发学生对探究学习的兴趣和不断深入探究的进取精神。

例如：在《我的第一次航天任务》中，教师不仅帮助学生们按照4人一组的方式进行组队，分发实验学具，而且做好安全宣传，使用剪刀或者给气球充气时的注意事项，更重要的是，在宣布项目的概述和项目考核技术指标的同时，为学生制作了学习单。如图1，为了整体把握《我的第一次航天任务》的教学内容，一方面需要联系生活实际，关注学生发展特点，来展开学习；另一方面通过团队活动、项目研究的形式，完成项目研究、风险预估、学具制作、模拟发射、数据记录、改进思考等环节，注意学生的小组探究过程，需要联系实际紧紧围绕问题展开。尤其是教师可以运用相关的信息技术，给学生统计不同探究类型的科学题目，找寻规律，再引导学生探究：在熟悉题目后，让学生明确自己关于这个科学题目的已知问题信息有多少，有多少是未知的；同时，通过使用希沃白板、智慧黑板的共享和录制功能，实时共享每个小组及学生个体已知的东西，伴随式地做好记录，学生通过查看信息，对组内已知的问题分析一目了然。此外，引导学生思考：解决这个题目还应该具备哪些知识和信息以及讨论如何去获取未知的信息。通过这种合作探究学习，能发挥学生的所长，碰撞出思维的火花，共同完成了学习单上的任务。

图1

（三）展示学习单的完成成果，达到解决问题的目的

学生在组内探究问题之后，先将自己的探究信息和组内成员讨论之后，形成统一的结果，再将它储存在希沃白板、智慧黑板上，做班级分享展示。在分享展示时，学生可以上台通过借助多媒体软件平台进行演示，用文字、音像、图片、幻灯片等多种形式向全班展示学习单的完成成果。与此同时，一方面老师可以通过观察与提问的方式来检测学生对本节科学课学习知识与动手能力的掌握情况，另一方面，经过各小组对题目的不同解答的汇报，也可以使学生获得对这一问题更全面的认识。这个过程既可以调动学生参与课堂的积极性，也可以提升课堂的活力。

（四）及时反馈，积极评价

在学生展示学习单的完成成果时，教师要及时反馈并积极评价。及时反馈是学生确认答案的关键。当然教师给予反馈不能是单一的正确或错误，教师要进行多方面的积极评价。一方面教师可从学生对解决问题、探究问题、自主学习的能力、语言表达能力、课堂表现力、小组合作的能力等多维度进行评价。这种评价有利于学生发现自己的优缺点，也可以锻炼学生的综合能力，促进学生全面发展。另一方面，反馈评价的主体除了教师外，也可以是学生。其中学生自评、组间点评、生生互评都是评价的方式。