依托项目凸显STEM教育跨学科学习的意义

1、【编者;近年来，STEM教育理念逐渐得到了广大教师的认可，它打破了学科间的界限，鼓 励学生在科学、技术、工程、数学等领域获得提升，成为新时期综合型人才。教学中，教师如何 将STEM理念融入小学课程设计，实现学科知识的拓展衍生，契合学生核心素养提升的要求，本 期话题一起加以探讨。依托项目，凸显STEM教育跨学科学习的意义、匕今世界进入了信息4、网络4、智能4时代，人 ! 类的教育和学习必须改变#随着中国教育现代 4 2035关于深4教育教学改革全面提高义务教育 质量的意见等一系列文件的出台，如何培养能够适 应和引领未来发展的时代新人，特别是培养拔尖创新 人才，是当今教育应承担的重要使命#为推动学

2、校教 师积极开展STEM教育实践，我们在明晰STEM教育内 涵的基础上，提出了依托项目实践STEM教育的整体思 路，以项目为抓手，实践体现学科融合、实践整合和 工程设计为侧重的STEM项目设计，以此助力教师更好 地实践STEM教育#一、STEM教育的本质与价值技术是解决问题的工具、方法和经验的总称；工 程是运用科学原理和技术手段创造人工物体的过程# 由此我们可以看出，科学、技术、工程、数学互相结 合在一起的STEM教育，意在打破学科界限，将散碎在 各学科的知识贯穿起来，和真实世界发生联系，是基 于真实问题、突出设计思维、体现创新的学习方式# STEM教育的最大特点就是在众多孤立的学科间建立一

3、座新的桥梁，为学生提供整体认识世界的机会，?这 四个领域内学科知识和技能的教与学整合到一个学习 活动中，使学生学习的零碎知识变成一个互相联系统 的整体，以消除各学科知识割裂的现象，克服学生 在综合解决实际问题时存在的障碍#因此，STEM教育注重学科间的交叉，推进跨学科 的融合，强调培养学生合作、探究、创新的能力#可 以这么说，采用多学科知识的整合与转4 ,基于真实 世界问题的解决和融入情境的科技探究与创新，深度 实践是STEM教育的本质；着眼真实问题解决，跨界学 习，设计思维与合作共情能力的培养是其价值所在#二、STEM教育的实践路径思考由于STEM教育强调跨学科学习，需要以现实中的 具体问题

4、或项目做学习载体，要有与传统意义上不同 的“课本”与“课堂”。因此，在STEM教育实践路径 与策略的选择上需要从S TEM教育价值的角度来审视。学习与研究发现，项目4学习(Project based learning,简称PBL)与STEM教育在理念、目标、教学 方式等方面有很多是相通的。如项目4学习与S TEM教 育都是实现深度学习的课程载体，有利于学生高阶思 维与综合素养的发展，促进学科知识的深4%解，特 别是对学科大概念的理解；在教学方式上，项目4学 习与STEM教育都倡导以真实问题为驱动，倡导自主、 合作、探究的学习方式，促进深度学习的发生；项目 4学习与STEM教育本质内涵也是一致的

5、，国内一些学 术文献也有类似的表述，如上海的夏雪梅老师在项 目4学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践 书中提到，STEM是跨学科项目4学习的一种，是运 用项目4学习的设计方法在科学、技术、工程、数学 等领域进行的设计，在主要的设计方法与思路上与项 目4学习没有太大差异。基于上述对STEM教育本质和项目4学习的认识， 我们认为，设计体现STEM学习理念的项目，是有效实 施STEM教育的重要路径，依托项目开展的STEM学习， 能突出STEM教育跨学科学习的意义。同时，还可以在 没有了传统意义上的“课本”的情况下，探索形成多 样4、多主体的STEM教育样本。三#依托项目的STEM教育探索我们认为

6、，设计体现STEM教育理念的项目(以下 简称(STEM项目),统筹多个课程的功能，为学生提 供融入真实情境的体验，鼓励他们运用科学、技术、 工程和数学等领域的知识与技能解决现实世界的问题, 是实施STEM教育的关键。下面从三条路径，配以案例 简要阐述我们的实践过程。()基于学科问题的STEM项目设计：源于学科, 高于学科, 融于学科STEM项目应有跨学科统筹的功能，具有学科间知 识的张力以及相互的兼容并蓄特征。因此，在设计 STEM项目时可以是分科切入，如科学项目、数学项 目、语文项目等，但在整个过程中，需要考虑学科的 融合与知识的统整。例如，“给一种珍稀的鸟命名，并为它设计一个 栖息地是以科

7、学学科切入的一个STEM项目。设计 时，围绕主题确定!驱动性问题+真实情境设计三 个基本内容展开。主题确定：在义务教育小学科学课程标准有 关“热爱自然、珍爱I命&的课程内容中，要求学I 通过学习与饲养小动物，能够形成动植物之间、动 植物与环境之间存在着相互依存的关系&的主要概念。 $给一1珍稀的鸟命名，并为它设计一个栖息地” STEM学习项目是围绕基础课程科学来设计的。驱动性问题：最近，有人在王江泾水域发现了一 1珍稀的鸟（图略）。这1鸟体?优美，颈后有十分鲜 艳的金黄色羽毛，尾羽很长，爪子很长很大，它能在 水I植物浮水叶片上迅速走动，而不会沉下去。这1 鸟在嘉兴不多见，它的1群密度有多大？为

8、保护这1 珍惜鸟类，我们能做些什么？真实情境设计：如果你是一个鸟类学家，你发现 了这1未曾被发现过的鸟，请你尝试对这1鸟命名， 测算它的1群密度，为它设计一个栖息地。这一项目从科学课程切入，结合驱动性问题融入 真实场景，在对这种鸟命名时，需要研究该鸟的形态 特征、生活习性及与之相适应的环境关系等内容，在 此基础上运用命名规则尝试命名。在测定种群密度时， 则需要运用数学知识来测定水域的面积，并随机选取 若干个区域，通过观测每个区域内鸟的个体数，获取 多个区域的种群密度，最后以所有区域种群密度的平 均值作为该种群密度的估算值。而设计栖息地时需从 食物、繁衍的条件等方面综合考虑，栖息地实则是鸟 适合

9、生存的繁衍地。这一项目的学习兼容了科学、数 学、信息、规则、人文、阅读、合作、表达、策划、 实施、评估等综合性学习能力。命名、种群密度测定和栖息地设计充满着不确定 性，为了解决问题，每个人或每个小组所得到的答案 也是不确定的，这恰恰是学生自己思考和实践的个性 化产物。也正是在不确定性的学习中，学生全情投入， 在操作过程中积累解决问题、批判思考、创新思维、 沟通表达、团队协作等未来社会需要的活动经验。由 ），学生面对充满了不确定性的未来世界而应具备的 生存能力、生活能力和工作能力有了发展的可能性。 此类项目的设计关键点在于：基于学科，又高于学科， 最终又融于学科学习中。（二）融通综合实践的STE

10、M项目设计:真实任务， 合作共情，探索成果在S TEM教育出现以前，与其最为相近的学科学习 即为综合实践活动。目前，综合实践活动的方式有很 多，如研究性学习、创客教育、职业体验活动、研学旅 行、场馆学习等，以项目为载体可将综合实践的多种活动 形态融为一体，设计出体现综合实践特点的STEM项目。例如，项目发现江南水乡古建筑的奥秘”，这本 来是一个综合实践活动中的考察探究活动，设计为 STEM项目后，将查阅资料与实地调研结合，把建筑中 的科学、艺术、数学、地理、气候、人文元素进行了 融合。此项目同样具备主题确定+驱动性问题+真实 情境设计这三个STEM项目的基本要点。学习任务：研究家乡古l筑的基本

11、结构与特点， 感受江南水乡的l筑文化。学习过程：找到自己家或自己所在社区或住所周 边具有代表性的江南水乡老l筑，走访、了解老l筑 的历史和结构特点；查阅江南水乡的气候，将一年中 不同季节的太阳高度角，年均降水量，冬季、夏季的 平均气温等用数学方法做统计表达；同时还可以根据 房屋的高度与前后间距进行计算，了解江南l筑的群 落组成，发现l筑中的人与自然相处的哲学。学习方式：群体合作。三人以上组成学习小组， 共同规划，明确分工，共同承担责任，协同完成。学习结果：将发现的过程、l筑的奥秘及对它的 评价等，以研究报告的形式呈现。显然，这样的STEM项目，便是将综合实践的多种 活动形态融合在一个具体的项目

12、中，基于一个真实任 务，采用多学科、跨学科，甚至在超学科的背景下完 成。类似的STEM项目还有:编一期体育杂志$走 进体育世界”策划，编辑一档C乐栏目“唱响经典 C乐，如何把河水加工为美味饮料”，等等。此类 项目在体现综合实践活动课程的价值的同时，培养了 学生动手实践、科学探究、团结协作、服务社会的能 力。设计的关键点在于：真实任务驱动，合作中相互 鼓励欣赏，努力追求成果。（三）突出工程设计的S TEM项目设计:规划方案， 关注数据，研发产品STEM教育中比较常见的是工程设计项目，也是基 于真实问题，经历设计研发全过程的一种学习体验+ 其特点是围绕着解决生产、生活中的难题展开，将科 学与工程技

13、术问题有效地结合在一起，把学习到的零 碎知识转变成一个探究世界相互联系的学习活动。如 各种设计制作活动、3D打印、动漫制作、陶艺创作等， 设计思维、工程技术、创造性活动经验以及产生作品是其实施的基本要素。例如，STEM+桥的设计制作，要求学生利用 意大利面条为材料，设计、制作各种桥梁，展示作品 的设计原理、结构与选材，并进行承重测试接受评价。 实施过程分为提出任务、学习准备、设计思维、制作 模型、展示评价等五个环节。提出任务：学I分组设计并制作一座美观、承重 能力强的桥梁模型，要求此桥梁长30厘米、宽10厘米、 高10厘米$学习准备：让学I查阅、学习有关资料（包括力 学、结构、抗拉、抗压等知识

14、）,了解桥梁的造型、适 合的环境条件、工艺等不同要求，并熟悉意大利面条、 热熔胶等材料特点。设计思维：在充分学习的基础上，组内开展创意 设计、科学论证、规划测量、艺术改进、合作优化， 在头脑风暴中修改设计，确定最终方案$桥梁制作模型：取材、测量、热熔胶粘连制作， 模型不仅要求承重能力强，而且要符合审美要求 码，接受承重测试和质疑，通过计算比较桥梁的抗拉、 抗压结构与承重能力之间的关系，发现提升承重能力 的关键所在，并进行科学总结。此项目设计中，注重了活动的整体规划，活动方 案的设计以及产品开发与制作的过程，充分体现了 STEM教育中综合运用知识、解决实际问题的学习价 值，其设计要点是:有较为详细的方案规划，注重数 据分析与协同合作，关注产品的形成。总之，在依托项目开展的STEM教育实践探索中