贯彻STEAM教育理念进行“船的研究”项目式学习

〔摘""要〕"项目式学习是一种以人工制品开发、驱动学生主动发现问题并协作确定解决问题方案的学习型课程模式。在小学科学教育中，基于STEAM理念开展项目式学习，强调学生的主体地位和自主学习，学生能够更深入理解学习内容，并发展批判性思维、合作能力、创造能力和沟通技巧。通过实践和反思促进学生的学习和发展，有助于学生从具体性知识学习到核心观念建构、从知识解析到认识方式的转变和发展。〔关键词〕"小学科学；STEAM教育理念；项目式学习；实践随着科学教育的不断发展，STEAM教育逐渐成为全球教育改革的热点。新修订的《义务教育科学课程标准（2022年版）》提出，要加强对探究和实践活动的研究与指导，整合探究式、启发式、项目式和体验式等多种教与学的方式，设计并实施能够促进学生深度学习的思维型探究和实践。项目式教学作为STEAM教育的核心组成部分，通过实际项目驱动学习，能够促进学生主动探索和实践。教科版小学科学五年级下册第二单元《船的研究》将重点引导学生运用技术与工程的思想和方法，在情境化、真实化的实践活动中，运用科学、技术、工程和数学等开展项目式学习研究。一、任务导向，确定项目要求项目式学习需要以任务为导向，确定项目要求。船是日常生产生活中常见的重要的交通运输工具，船的发展史也是人类的科技进步史，体现了人们发现问题、解决问题的过程，蕴含着丰富的科学教学资源和教育价值。教学中倡导设计学生喜闻乐见的科学实践活动，创设愉快的教学氛围，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究以及技术与工程实践的过程。船的研究因其涉及力学原理和空间概念，对于五年级的学生来说过于抽象，可以通过图片、视频、查找资料、实地考察等了解学生关于船的认知，生发后续研究的问题和兴趣。在本项目研究中，以船的材料、结构、动力等发展演变过程中的重要节点为内容，引导学生在认识、设计、制作船的实践活动中，初步感知浮力，体验生产生活需求对科学技术发展的推动作用。在项目研究初始，可以结合实际对项目研究进行优化调整，提出一个驱动性问题，“假如我们是未来救援船的开发者，我们如何回收利用不断增加的快递垃圾（瓦楞纸板）制作一艘救援小船，并至少能承载1个人的重量？”项目成功的标准是，能让船漂浮在水面并至少承载1个人的重量；给船装上动力，让船行驶得更快、更远、更持久。这样通过情境聚焦，明确项目任务，师生共同研讨，分析任务要求，为项目研究开启实践导航。二、方法探寻，掌握项目技能项目式教学是一种以学生为中心的教学方法，它通过设计和实施具有实际意义的项目，让学生在完成项目的过程中学习知识和技能。这种教学策略强调学生的主动参与和实践操作，鼓励学生通过团队合作解决实际问题。为了达到任务要求，要让学生明确可以用什么材料来造船？怎样增加船的载重量？怎样设计船的动力、控制船的方向？引导学生联系生活经历，利用不断增加的快递垃圾（瓦楞纸板）来设计制作一艘小船。学生要对造船材料、内外部构造、动力装置等进行分项实践性探究，依托船演化的内在逻辑，参与设计制作一个工程产品的完整过程，为学生提供“聚焦问题—设计制作—测试改进—评价完善”的项目活动流程。其项目框架如下。这样基于任务确定学习内容，掌握学习方法，突出了“做中学”“做中悟”的学习理念，有利于学生养成综合所学通过“动手做”解决问题的习惯，体验“做”的成功和乐趣，学生可以在动手实践的过程中体会科学技术对个人生活和社会发展的影响。三、过程实践，实现迁移所学鉴于项目式学习的真实性和挑战性，可以将教材中的“铝箔纸”“泡沫板”升级为“瓦楞纸”，让学生能真正把它当作“船”而非一个模型，赋予它“未来水上救生船”的角色，让学生能站上这艘“救生船”来理解科学技术对人类生存的作用和意义。（一）注重培养学生的工程设计能力工程的关键是设计，本项目以设计小船为载体，让学生像工程师一样经历完整的工程设计过程，培养学生的工程思维、解决问题的能力以及团队协作的素养，体会设计对产品制作的重要性。学生在明确造船的要求和材料后，充分调动已有的认知和技能进行方案设计，再通过小组合作与组间交流等方式对设计方案不断进行修正与完善，展示设计理念，最后小组形成一个较为理想的造船方案。在设计过程中将科学、技术、工程与数学紧密融合，让学生进行精确的数学运算，亲历探究和实践的过程。在设计过程中要重点考虑以下几个问题。要承载1个人的重量，需要多大的瓦楞纸？瓦楞纸如果不够大要如何拼接起来？需要哪些工具和材料？制作的救生船应该是什么形状的？船的底面积、高、体积要多大才能承载1个人的重量？……让学生在小组交流研讨中设计、计算，画出船的结构示意图，形成设计方案。设计时还要考虑船的稳固性和动力系统，明确当材料相同时，制作的船型体积越大，船的载重量就越大。（二）注重培养学生的工程实践能力工程是设计方案物化的结果，培养工程实践能力对当前我国的技术与工程教学有着十分重要的意义和价值。新课标对5～6年级的学业要求是，能尝试应用所学科学原理设计并制作简单装置，能进行模拟演示并简要解释如何提高效率。因此，让学生亲历制作小船的实践过程，并迁移所学是本项目研究的关键，学生的实践能力只有通过参与真正的实践活动才能逐步提高。制作：有了船的设计图，就可以组织各小组按照设计图进行制作。制作小船对于小学生来说是一个较为复杂的工程实践项目，制作的过程不但要考虑船的载重量、船的结构、精密度、稳定性，还要考虑制作成本、科学性与艺术性等因素。因此，在开展制作前就要制订一份评价量表，让学生明确制作的步骤和要求，在制作的过程中做到有标可依、有标可验。教师要全程参与学生的动手实践过程，留给学生足够的时间真正去实践，并适时进行一些关键性的提醒，如“要先分工、再制作”“要先分装、再组装”“要严格按照设计图纸进行制作”等。如果在制作过程中发现新的问题需要改进设计的，可以适时地对设计图做出调整，以实现最佳的制作效果。测试：测试是对产品的检验，通过测试可以发现和解决产品存在的问题，提高产品质量的稳定性和一致性，以便对产品进行进一步的改进和完善。在各小组完成对小船的制作后，可以组织学生下水测试。测试前要制订一份测试项目表，明确具体的测试要求。如，有没有按照设计图去制作？设计是否科学合理？能否承载一个人的重量？有没有装上动力系统？能否控制船的行驶方向？船身是否结实牢固？……在测试的过程中一一对照，增强质量意识，改善学习行为，更高效地实现教学目标。评估与改进：学生设计制作的小船，基本无法一次性完全达标，所以测试和改进小船是一个不断迭代的过程。在这个环节中，学生往往会乐此不疲，教师要根据整个项目的板块设计调控好时间，合理安排项目进程。教师还要在整个项目过程中跟踪指导，关注每一个小组的达标情况，有序组织开展测试和改进活动。同时要兼顾活动过程的安全性，特别是制作过程的工具使用安全、下水测试的用水安全等都要特别提醒，确保万无一失。测试和改进全部结束后，便可以组织学生依据项目设计的总体要求开展评估，并请部分小组来谈谈在整个项目活动中的问题与收获。教师还要特别关注没有达标的小组，让其他同学帮他们分析原因、提出建议，鼓励他们课后继续研究改进，争取达到测试标准。（三）注重培养学生的团队合作精神项目式教学策略通常需要学生以团队的形式进行分工与合作，这有助于培养学生的团队合作精神。在团队合作中，要考虑内容的难易程度，学生需要学会沟通、协调和分工，让他们为了共同的任务目标相互配合、相互支持，这些技能对于他们未来的社会生活和职业发展都具有重要意义。在制作小船的项目活动中，教师要引导学生在项目设计时团队成员要进行充分的交流研讨，讨论出最佳的设计方案；在制作小船的过程中需要根据各自的特长密切配合，分工制作；在测试改进环节也需要做好分工，密切配合，共同评估各自的作品，提出改进措施等。这种以任务驱动的学习方法，通过“任务—设计—制作—测试—完善”等环节，小组合作，动手实践，二次改进，让学生在动手、观察、比较和总结中运用迁移所学，启发学生的发散性思维，能培养学生的工程实践能力和创新能力。四、成果展示，活动整体评价项目式学习的最终表现形式是成果展示与评价。学生需要把他们的项目成果向同学、老师展示，阐释或者呈现他们的作品。学生和教师在成果展示的过程中需要针对项目实践的各个环节进行多元评价，综合评估，包括：项目的内容、探究和项目执行的有效性、项目成果的质量、项目中遇到的问题及解决方案、项目中综合运用了哪些学科的相关知识等，并知道如何基于反馈来改进他们的执行方案，完善他们的方案。在项目活动全部任务完成后，教师可宣布举办小船展览会，课后需要每组撰写一份300字左右的说明书，说明书的撰写也可以请语文教师指导完成，结合制作的小船进行展示。因此，建议再利用一节课的时间举办班级或年级小船展览会，让学生观摩其他小组的船，这也是学习与评价的过程，同时学生撰写说明书或者介绍小船的过程也是对造船项目活动的总结与反思，进一步激发学生进行项目式学习研究的兴趣。STEAM教育作为一种新兴的教育模式，其核心在于培养学生的创新精神和实践能力。项目式教学策略作为STEAM教育的实践方式之一，通过将学习内容与