基于项目的STEAM学习活动设计与实践研究

[摘 要]STEAM理念是一种综合性的教育理念，强调发展学生的科学素养、创新精神以及批判性思维。运用STEAM理念开展小学科学教学，设计与实施项目式学习活动，有助于促进学生科学精神与实践能力、创新能力的发展。在基于项目的小学科学STEAM学习活动设计中，教师要引导学生体验真实情境下的问题解决，选择凸显综合性特点的学习主题，实施多元化的项目式学习评价方式，综合考量学习前期分析、学习设计与准备、项目评价等内容，通过课堂观察分析、编制项目学习测评卷、具体分析作品来检验实施效果，有效培养学生的科学素养。

[关键词]小学科学;STEAM教育;项目式学习活动;设计

[中图分类号] G623.6 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2022）21-0071-03

STEAM是一种以项目式学习与问题解决为导向的课程组织方式，已被广泛运用于小学科学教学中，且教学效果良好。STEAM教育理念的核心在于融合科学、技术、工程与数学等学科，通过项目化学习方式建立起连接这些学科的纽带，形成跨学科学习模式，对提升教学质量具有积极的意义。在小学科学教学中，教师要时刻注意渗透STEAM理念，以项目为主设计STEAM学习活动，引导学生基于项目式学习活动进行整合式学习，培养学生的综合素养。

一、小学科学STEAM教育理念概述

STEAM教育是集科学、技术、工程、艺术、数学等学科为一体的综合性教育。它与传统的单学科教育方式有所区别，强调交叉学科的整合重构，并结合科学知识的学习与实践应用，实现让学生学中做、做中学。项目式学习则是以学生为主体参与项目活动解决问题的学习模式，提倡团体分工合作，共同完成项目目标，习得多方面的知识。

小学阶段是储备知识的关键时期，学生知识需求较为强烈，STEAM项目式学习充分结合STEAM教育与项目式学习的优势，具备可行性与可操作性，更加贴合学生的实际情况，也较符合小学科学的教学要求。

《义务教育科学课程标准（2017年版）》指出，项目式活动是落实STEAM教育理念的重要途径，在课堂上开展由STEAM理念指导的项目式学习活动，符合学生认知水平与动手能力的实际情况，有助于实现跨学科学习目标，培养学生的动手能力。综合来看，教师在设计小学科学STEAM项目式学习活动时，要坚持以真实性、开放性、创造性、主体性、跨学科性为设计原则，根据实际完成学习前期分析、学习设计与准备、学习活动设计、搭建项目式学习支架、项目评价等任务，促进活动顺利开展。

二、基于项目的小学科学STEAM学习活动设计

鉴于STEAM教育理念与项目式学习的关系密切，对基于STEAM教育理念的小学科学项目式学习活动的设计，可从以下几个方面入手。

1.学习前期分析

一是学习者分析。选取杭州市某小学五年级学生作为研究对象。五年级是培养独立性与发散性思维的关键学年，也是加快创新能力与社交能力发展的最佳时期。该阶段学生的大脑在不断完善功能与结构，认知能力及发展需求符合开展STEAM项目式学习条件。

二是学习内容分析。选取五年级科学教材中有关“光”的内容，引导学生深入理解光与生活的密切联系;结合生活中的常见现象及相关事物进行项目式学习设计，加深学生对光的认识。

2.学习设计与准备

一是知识点分析。整理、归纳五年级教材知识点，围绕什么是光、光的传播路线以及平面镜、凹透镜、凸透镜的成像特点等基础内容，明确待学习内容与其他学科知识点的联系。

二是STEAM项目式学习设计。结合五年级学生的认知特点，客观看待所学习内容与其他学科知识，形成与潜望镜相关的跨学科项目。该项目以科学学科为主导，交叉融合数学、艺术、技术、工程等学科知识，其中数学知识体现在测量与计算方面，艺术知识体现在潜望镜的外观设计方面，技术知识体现在材料选择、制作技巧等方面，工程知识体现在网络辅助方面。

基于STEAM教育理念，项目式学习活动设计要明确学习目标，除了基础的知识目标、技能目标、情感目标，STEAM素养目标也很重要，具体涉及完成潜望镜项目的问题解决能力、协作交流能力、技术运用能力、批判性思维能力等，重在培养学生的高阶思维能力。

明确学习目标、完成问题设计后，潜望镜项目正式形成，其强调师生的共同参与，旨在培养学生解决问题与实践创新的能力。为了确保项目的顺利实施，制订项目计划书（见表1）很关键，便于整体把握项目定位、时间安排、资源与工具准备等方面的要点。

3.学习活动设计

一是明确项目。创设“在课桌下面躲猫猫”的游戏情境，鼓励学生思考如何不用探头（即蹲在课桌下）观察教室内的物品。教师利用PPT向学生展示与潜望镜有关的图片、文字、视频，以驱动性问题为引导，初步形成潜望镜项目任务书，引导学生组建学习小团队，循序渐进地实现自我思考、小组讨论等教学目标。

二是调查研究。通过介绍潜望镜的历史与原理，引导学生利用网络、书籍等渠道，调查与分析潜望镜的制作原理;引导学生将调查所收集的资料规范地记录在活动记录纸上，并根据具体的调查情况，撰写项目学习活动计划书，合理分配各小组成员的任务。

三是头脑风暴。以小组为单位，引导学生思考与讨论相关问题，如如何制作简易潜望镜、制作前需准备哪些材料等;采用头脑风暴、角色扮演等形式，引导学生思考光是如何传播的、平面镜是否可以转变光的传播方向等问题，从而推导得出“制作潜望镜要用平面镜转变光的传播方向”的结论。头脑风暴结束后，引导学生以文档的形式呈现简易潜望镜的制作方案。

四是制订计划。依据简易潜望镜的制作方案，画出潜望镜原理图，详细写下制作简易潜望镜的具体步骤，并列出工具与材料选择、尺寸与角度计算等内容，使制订的操作计划具有较高的可行性。

五是潜望镜制作。准备剪刀、胶水、胶带、平面镜、废弃牙膏盒等工具，引导学生根据计划分工合作制作潜望镜。

六是潜望镜测试与优化。引导学生利用自己制作的潜望镜观察桌面以上的情况，测试并修改、完善潜望镜。在完成潜望镜的测试与优化后，引导学生进行成果展示与交流分享，综合点评各个小组的成果，帮助学生反思学习活动过程中存在的问题并提出改进建议，培养学生的动手操作能力及团队协作意识。

4.搭建项目式学习支架

根据简易潜望镜的制作情况，明确相应的学习支架（见表2），引导学生完成潜望镜制作项目。

5.项目评价

完成简易潜望镜项目后，师生合作进行项目评价，涉及学科知识掌握情况、具体行为表现等维度的评价内容。

在评价量表方面：为学生发放个人反思量表、同伴互评量表，引导学生对自我有个清晰的认识，同时公正、客观地评价小组成员的具体表现。

在试题检测方面：根据简易潜望镜项目包含的知识点，如光的传播路线、光的反射定律等知识，合理编制试题，检查项目式学习活动成效。

在项目成果打分方面：学生展示简易潜望镜的成果之后，由教师与小组组长进行打分，表扬表现优异的学生，鼓励分数较低的学生及时反思。

三、基于项目的小学科学STEAM学习活动实施效果检验

根据上述流程及步骤，以简易潜望镜制作项目为例，引导学生有效完成相应的项目任务。

1.课堂观察分析

在基于项目的小学科学STEAM学习活动中，教师是学生学习的合作者与引导者，学生是负责动手操作的课堂主角。在简易潜望镜制作项目中，采取小组分工合作的方式，明确组内成员分工，组长负责组织与组装工作，记录人员负责筛选材料与工具、现场照相以及记录实验过程等工作。在完成活动任务后，所有参与人员要及时进行自评与组间互评。教师总结课堂情况，解决个别小组注意力不集中、课前准备不够充分等问题。

综合来看，在简易潜望镜项目式学习活动过程中，教师遵循以学生为主体的教育理念，观察学生在活动中的具体表现并为其提供指导。这样有助于激发学生探究未知事物的积极性，增强学生的动手操作能力与团队合作能力。

2.编制项目式学习测评卷

在简易潜望镜制作项目开始前以及结束后，分别用同一份测试卷对参与项目式学习的学生进行前测和后测。项目式学习测评卷应围绕科学知识，以及数学、艺术、技术、工程等学科知识合理编制。其中，与小学科学课程内容相关的测试题目，主要包括潜望镜的设计原理、潜望镜的起源探究、潜望镜对现代社会的影响、潜望镜的实际应用、简易潜望镜制作的工具与材料、简易潜望镜制作的注意事项等。与其他学科知识相关的测试内容，涉及具体的计算与测量、外观设计与包装、信息技术运用等方面。

综合来看，运用项目式学习测评卷进行测试，各小组的测评基本达到规定要求，检验了学生的知识与能力情况。

3.具体作品分析

在简易潜望镜项目活动结束后，以个人或小组的形式展示个人或小组成果。教师应结合具体作品的展示情况，制订综合性评价标准，围绕项目执行能力、协作交流能力、学术能力、分析与解决问题能力等方面进行合理评价，以优秀、良好、合格、不合格作为评价等级。

从学生作品的展示情况来看，简易潜望镜项目涉及多个学科的知识点，大部分学生能够按照项目要求制作潜望镜，实现潜望镜的基本功能。个别学生制作的潜望镜还具有丰富的创意点，如考虑便于携带的问题，基于天线的伸缩原理，制作了具有一定伸缩功能的潜望镜。可见，学生除了掌握基础知识与基本技能，对项目作品也进行了深入的思考与创新。

四、小学科学STEAM项目式学习活动设计与实施建议

在小学科学STEAM项目式学习活动设计与实施过程中，要坚持以项目式学习为引导，以获得更好的学习效果。

1.体验真实情境下的问题解决

在小学科学STEAM项目式学习活动中，有待研究的项目应是社会真实问题。创设与现实生活紧密相关的问题情境，有助于调动学生参与活动的积极性。此外，引导学生体验真实的项目情境，设计体验性较强的项目活动，鼓励学生运用已有的知识能力解决相关问题，促使学生认识到科学学习与日常生活紧密联系，有助于培养学生的实践意识，发挥项目式学习的应用价值。

2.选择凸显综合性特点的学习主题

STEAM教育要求学生运用所学的知识解决相关问题，这些知识不限于科学学科内容，可来自其他具有关联性的学科，这恰好体现了项目式学习活动的综合性特点。在开展具体学习活动时，教师要考虑活动内容的综合性，引导学生合理地选择项目式学习主题，以获取更好的学习效果。

3.实施多元化的项目式学习评价方式

STEAM教育理念强调形成性评价与过程性评价并重的多元化评价方式，以便获得更加客观、公正的评价结果。在小学科学项目式学习过程中，教师不仅要记录学生完成的项目成果，还要记录学生完成任务的具体过程，采用教师评价与学生互评两种方式，完善评价体系，体现评价方式的多元化。

（责编 杜 华）