在“声音”单元教学中贯彻STEM教育理念

陈超

〔摘    要〕  《中国学生发展核心素养》提出“学会学习”“实践创新”“科学精神”等六大核心素养内涵，明确定义了我国21世纪人才标准。本文呈现的STEM项目式学习单元整合案例由“创设真实情境，明确核心任务”“拆分核心任务，提供学习支架”“理论联系实际，设计制作成品”“展示评价交流，促进学习反思”四个环节组成。经实践发现，STEM项目式学习在小学科学教育中的运用可以优化科学课堂教学模式，提升教师执教能力，培养学生核心素养。

〔关键词〕  小学科学；STEM教育理念；项目式学习；单元整合

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  04    067-069

2023年5月，教育部等十八部门联合印发的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》中提到，要注重将知识学习与实践相结合，强化做中学、用中学、创中学，提倡探索项目式学习、跨学科学习以提升学生解决问题的能力。《义务教育科学课程标准（2022年版）》在教学建议部分指出，科学教育要重视情境创设、自主探究、合作交流、总结反思，要整合启发式、探究式、互动式、体验式和项目式等教学方法，实现学生的意义建构和深度学习。

STEM中“S”代表科学，“T”代表技术，“E”代表工程，“M”代表数学，这一融合理念最早由美国国家基金会提出。STEM教育理念强调跨学科学习、实践导向、合作与交流、自主学习、创新精神和适应性，致力于挖掘学生真正的潜能。项目式学习是一种新型的教与学的方式，以学生为主体、教师为主导，在核心问题的驱动下，在真实情境中，项目小组成员持续探究、合作完成一项具有挑战性的任务。

综上，在小学科学教育中开展基于STEM教育理念的项目式学习顺应时代要求、符合文件精神。将STEM教育理念与项目式学习进行结合，是培养学生核心素养的有效途径，帮助学生形成正确价值观、必备品格、关键能力。

一、项目背景

新版教科版小学科学教材呈现为大单元的组织形式，一个单元的课围绕一个学习主题展开。四年级上册“声音”单元由8课时组成，分别是“听听声音”“声音是怎样产生的”“声音是怎样传播的”“我们是怎样听到声音的”“声音的强与弱”“声音的高与低”“让弦发出高低不同的声音”“制作我的小乐器”。本单元各课时之间逻辑关系紧密，有着严密的结构和层次。以“声音”这一熟悉的事物为切入点，首先了解学生初始想法，关注声音问题，用简单直观的实验建立物体振动与声音的联系，再到认识声音的本质和保护听力的方法，逐渐架构起声音的强弱、高低概念，最后完成乐器的设计、制作、测试和展示。

单元整合是在参照课程标准的前提下，对单元教学内容、教学顺序、教学内容所占比例进行一定的调整设计，以更好地培养学生的核心素养，促进他们的全面发展。在“声音”单元的最后一课时《制作我的小乐器》属于技术与工程领域，对学生的创新思维、实践能力要求较高，教学难度较大，教学时间偏短，实际教学效果不佳。基于以上的分析，笔者认为基于STEM项目式学习对“声音”单元进行整合开发会增加学生自主学习、动手实践的机会，真正地促进学生的素养提升和思维迁移，培养出适应新时代发展要求的人才。

二、项目案例呈现

本项目基于STEM项目式学习对“声音”单元进行整合，具体设计环节如下。

（一）创设真实情境，明确核心任务

情境创设是教学导入的有效手段，在项目式学习中，创设真实的情境显得尤为重要。刚上四年级的小学生专注度十分有限，容易受到环境的干扰影响，认知水平、生活经验更是有限。根据最近发展区理论，只有创设真实的、接近四年级学生实际生活的情境，才能激发他们的学习意愿、增强他们的学习动机。真实情境中的问题和挑战更具有现实意义和价值，学生会更加积极主动地参与学习，并且能够感受到学习的实际应用和成就感。本环节教学过程如下。

本学期将迎来一年一度的元旦佳节，为庆祝元旦，班级将隆重推出演奏自制乐器系列节目。要求：每个小组设计制作一个创意小乐器并上台完成介绍、演奏。届时，将邀请班主任、音乐教师、科学教师、学生共6名评委参与评价，根据评分规则评选出等级并发放奖品。

（二）拆分核心任务，提供学习支架

项目式学习的核心任务具有复杂、概括性强、难度高等特点，对学生来说，完成整个项目具有一定的挑战性。在教师提出核心驱动问题后，很多学生对于解决问题是茫然无措的。此刻，教师可及时引领学生通过“头脑风暴”“鱼骨图”等方法对核心任务进行拆解，形成富有逻辑关系和渐进层次的子任务群。拆分核心任务在项目式学习中是一种有效的教学策略，它能够帮助学生明确学习目标，提供清晰的学习路线，分配合理的学习资源，增强学习动力，并促进深度学习和综合能力的培养。这样有助于学生更好地理解和掌握知識，增强问题解决能力，培养创新思维和团队合作能力。在项目式学习中，学习支架是教师或学习环境提供给学生的支持和指导结构。它可以包括教学资源、工具、策略和引导性问题等，旨在帮助学生逐步理解和解决复杂的问题、实现学习目标、完成项目任务，比如KWL表就是常用的工具。本环节教学过程如下。

本项目的核心任务为设计制作一个创意小乐器。我们可以通过提问的方式将核心任务分解成一个个子任务，比如：你听过什么声音？你听到的声音有什么特点？你知道如何使物体发出声音吗？传播声音需要什么条件？你的耳朵为什么能听到声音？你知道有哪些控制声音强弱、高低的方法吗？你知道哪些常见的乐器及其发音方式是怎样的？你想创新、设计、制作的乐器是什么……在整个项目式学习的过程中，我们都可以利用KWL表来记录自己已经知道（K）、想知道（W）、已经学到（L）的内容，帮助我们随时监测学习进程。

（三）理论联系实际，设计制作成品

在项目式学习中，设计制作成品是项目的重要部分，它涉及学生将所学的知识和技能应用于实际情境，创造出具体的成果。设计制作环节通常包含明确项目目标需求、人员分工、完成设计方案、收集准备材料、制作成品、测试改进这六个步骤。在设计、制作成品的过程中，无论是设计方案还是成品都需要经过多次的修改，在保持设计图与成品一致的情况下反复地迭代、优化。本环节教学过程如下。

小组在乐器介绍演奏会后，再次明确设计制作一个创意小乐器的具体要求；小组选出组长，组织组员推进项目，各小组成员阐述自己的乐器设计，选出主设计师；确定自制乐器名称、发音原理，主设计师完成乐器初稿设计，组员进行细节设计（乐器各部分材料种类、长宽高、成本预算等）；针对乐器制作、演奏过程中可能遇到的问题，提出解决方案，修改设计图，收集所需材料；合作完成乐器制作；使用调音软件检测乐器音准、音调校准。

（四）展示评价交流，促进学习反思

在项目式学习中，展示评价环节具有重要的意义，不可或缺。学生可以通过展览、演示、报告等形式展示分享他们的制作成品、制作过程、设计理念和收获，这不仅能展示项目的成果和学习经验，促进实践应用与交流合作，还有助于提供反馈，培养自信和表达能力，并促进学生的学习反思和成长。展示环节使学生的学习更加有目的性、实践性和意义深远，并为他们的终身学习打下坚实基础。在评价方面，除了要做好终结性评价，还要兼顾过程性评价、对学生的正确价值观及必备品格的评价。这一环节的教学过程如下。

确定展示环节演奏的曲目，小组选派一人进行曲目的演奏，一人展示本组乐器结构和制作环节中所遇到的问题、解决办法等等。各个小组抽签决定展示的顺序，根据安排先进行乐器的介绍，之后进行本组乐器演奏，每组用时3～4分钟。在每个小组展示期间，完成3人的同伴互评和3人的教师评价工作，展示结束后进行组内自评。在听取了学生及教师评委的建议后，可进一步改进和迭代升级方案和小乐器成品。

三、项目成效分析

为了调查此次项目式学习开展的成效，笔者在阅读相关文献的基础上，根据本研究的实际需要，自编项目前测、后测调查问卷，利用上课时间发放并回收，完成对A班（对照班）、B班（实验班）的问卷调查。通过调查数据对比发现，采用项目式学习进行科学学习的B班学生，对了解乐器制作的材料、独立使用互联网查询资料、辨别不同声音的强弱、辨别不同声音的高低、实验时能做到边观察边记录、了解不同乐器的发音方式、独立找出乐器音高不同的原因和独立调节乐器的音高等，都有了更明确的认知，表现明显优于A班。

通过项目式单元学习，学生经历了动手设计、制作、调整、展示、评价的技术与工程过程，项目式单元学习更具有综合性、复杂性、实践性、开放性、体验性。通过问卷数据分析可知，实验班的学生对于声音单元的掌握情况较好，可以更好地提高学生观察世界、关联思考、提出问题的能力，增加学生动手实践、设计产品、制作产品的能力，提升深入分析、反思改进的能力，能够提高学生核心素养的培养成效。

四、项目总结與反思

在小学科学教育中，引入新的教学方式以加强科学教育在综合性、实践性、系统性上的独特优势成为有效改善其质量的关键。项目式学习作为一种以学生为主体、教师为主导的教学方式，有助于促进学生的自主学习和合作学习，有助于培养学生的实践能力和创新精神，有助于发展学生的高阶思维、提升学生的综合能力。基于STEM理念对大单元学习主题进行项目式学习设计并应用，不失为提升小学科学教育教学质量的有效途径。但在真实的教学开展过程中，我们必须面对不同学生进行项目式学习的能力相差悬殊的状况，因此及时、恰当的教学指导对于项目的顺利推进是必不可少的。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部，中共中央宣传部，中共中央网信办等18部门.关于加强新时代中小学科学教育工作的意见[J].中华人民共和国国务院公报，2023（21）：44-48.

[2]中华人民共和国教育部．义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[3]王晓娟.小学科学项目化学习策略探究[J].启迪与智慧（上），2022（12）：44-46.

[4]贾孟娇.小学科学项目式教学的调查研究和教学设计开发[D].石家庄：河北师范大学，2023.

[5]陈林.基于STEM理念的小学低段科学课程游戏化教学模式研究[D].深圳：深圳大学，2022.