小学STEM项目式学习的实践探索——以《小风筝，大创意》为例

郭燕娜

(广东省广州市增城区增江小学 广东广州 511300)

一、STEM项目式学习的研究背景

STEM 教育是一种面向真实问题的跨学科学习方式，它注重在真实情景中实践、注重自主动手、注重过程体验，它主张采用学生主动参与、合作学习等学习方式。项目式学习 (Project Based Learning，简称 PBL) 是一种课堂活动模式，它强调长期的、跨学科的、学生中心的，且与现实世界之问题和实践相融合的学习活动[1]。可见，STEM 教育和项目式学习都是倡导问题解决驱动的跨学科整合学习，STEM 项目学习为不同学科内容的整合提供了条件。STEM 项目式学习是 21 世纪实施素质教育、培养人才的重要途径[2]。21 世纪人才最重要的不是知识，而是能力[3]。不管是国际社会提出的21 世纪技能，还是中国提出的培养“全面发展的人”为核心的核心素养，都强调要培养学生的批判性思考能力、创造力、与人沟通的能力、与人合作的能力等。笔者学校从2017年起将STEM 教育理念引入课堂，以项目式学习为导向，以举办“一月一节庆·民俗文化节”这一真实情境为切入点，选择了最受学生喜爱的“风筝”为探究对象，开发了4 个多月的跨学科合作的“小风筝，大创意”STEM 项目式学习，引导学生结合实际生活经验，以团队合作的形式，在解决真实问题中培养学生的应用能力以及创新能力，实现高阶思维的发展，学生的核心素养得到长足发展。

二、STEM项目式学习的实例探索

(一)任务驱动，赋予角色

项目式学习需要以对学生有意义且重要的问题为线索来组织和推进教学活动，可以说，驱动性问题是项目展开的核心和灵魂。[4]学期伊始，笔者学校面向全体学生征集“一月一节庆·民俗文化节”为活动主题，经过一轮头脑大风暴，聚焦驱动问题：在民俗文化节里，至少化身为一个角色，向参加活动的来宾介绍、展示风筝。在“小风筝，大创意”STEM 项目式学习实施过程中，我们将项目学习分解成若干个学习任务，任务设定既有挑战性，又具有可行性，赋予学生不同的社会角色，启发学生应用科学、技术、工程、数学、语文、艺术、体育等学科知识开展研究。在角色代入中体验角色价值，以问题驱动，不断激发和巩固深入研究的动机和兴趣，从而建立起对“风筝文化”的立体认识和传承“风筝文化”具体行动，最终在学校民俗文化节中多角度整体呈现该项目学习的总成果。例如作为风筝民俗文化节的小主播琪琪如何向参加活动的来宾介绍风筝的历史文化、诗歌童谣等相关知识呢？作为小鲁班的欣欣，如何向来宾演示制作风筝的工序和流程呢？作为小健将的东东，如何向来宾展示放飞风筝呢？这些问题驱动学生积极主动参与到学习中，他们想要深入了解风筝历史文化，就需要学习搜集资料和筛选、整合和提取关键信息的方法，想要演示制作或展示放飞风筝，就需要获得制作风筝或放飞风筝的方法和技巧。从问题的发现到梳理解决的办法，学生围绕所扮角色产生的核心问题进行深入探究，这些核心问题符合学生的认知规律，自主探究性被激发出来，化为一个个实践行动。采用“从问题出发”的项目研究策略，激发学生的探究欲望和兴趣，使研究主题更有意义，让学生感受到自己是解决问题的主角。

（二）小组合作，设计量规

每个任务的解决以学生团队合作的形式展开探究学习，从组建合作小组开始，到推选组长、小组分工、实践、汇报、展示、评价、改进等一系列合作学习的过程都要体现以学生为主体，建构项目的学习共同体，开展真实合作活动。评价量规是为学生的学习过程提供形成性和终结性反馈的一种方法。[1]活动前，学生在老师的指导下讨论设计评价量规，以前置性的评价导行，让小组学习有目标、有成效，使学生形成责任意识、竞争意识、团结意识和分享习惯。在探究活动中，从合作意识、解决方法、表达分享、成果展示等方面运用评分规则对学生及小组完成任务的过程性表现作出科学评价。STEM 项目式学习让学生以有意义的方式展示他们所学的内容整合了多角度、多维度的学习体验评价方法，既评估学生的个人表现，也评估小组的表现，体现真实性、过程性和总结性。过程性的评价要具体针对任务的达成度，让学生对自己的学习形成一个科学的认知，对照量规，在不断的评价、反思、修改过程中，迭代生长。在“小鲁班做风筝”探究中，设置的过程性评价量规如表1 所示。

表1 “小鲁班做风筝”评价量规表

（三）设计方案，分解任务

STEM项目式学习是让学生像工程师一样去自主提出问题，设计解决方案并付诸行动。一个好的设计方案对完成一个角色任务具有重要的作用，学生是在合作中完成设计方案，小组合作精神隐含在相互交流互相学习中，教师指导学生组内讨论交流。先由学生个体提出设计方案，再由小组成员互相借鉴，在初始设计阶段主动吸收别人的合理性做法，开阔设计思路，最后整合形成小组解决方案，并对方案的实施进行合理化的具体分工。如“小鲁班做风筝”这一任务学习，学生对“如何做出一只飞得又稳又高的风筝”这一核心问题，经过组内头脑风暴分解和梳理为几个关键问题，形成问题串，具体如表2 所示。

表2 “小鲁班做风筝”问题导向

小组成员围绕这几个关键问题进行逐层分解，设计出四个探究方案（如表3）。一是探究风筝中的数学问题：画风筝面、设计风筝面；二是探究风筝的科学奥秘：了解风筝面、骨架、尾巴、风筝线、风筝线轮的作用；三是采购制作风筝基本材料预算：了解基本材料的特点、价格，做出预算方案；四是动手制作风筝，引导学生综合运用科学、技术、工程、艺术、数学等多门学科知识，用工程和设计的思维解决问题，引导高阶学习的发生，提升工程实践能力、创造力、沟通合作能力等。

表3 “小鲁班做风筝”探究方案

“小鲁班做风筝”探究活动方案充分体现学生主体、素养导向的跨学科学习方式（如表4）。从科学的角度让学生了解到空气动力学；从数学的角度让学生运用统计、运算、图形等知识解决风筝材料的选购、成本运算、风筝面的设计、风筝提线的角度控制；从技术、工程的角度让学生在设计风筝、制作风筝流程中找到关键步骤。掌握固定风筝骨架的位置以及风筝提线的绑法，引导学生准确把握包括探究、设计、制作、讨论等各个环节，进行阶段任务的细化和具体化有助于学生有条不紊地开展项目式学习。

表4 跨学科知识图表分析

（四）问题解决，迭代改进

STEM 教育倡导在真实的任务中学习，强调在动手实践中学习，这种更加综合的学习将是培养学生核心素养的重要途径[3]。“小风筝，大创意”STEM 项目式学习的每个任务均让学生经历在真实情景中体验发现问题、分析问题、解决问题的过程。学生在具体的任务解决中，经过自主学习、合作探究的方式，运用调查、实验、分析等手段不断改进，实现迭代提质。遇到工程设计困难，先由小组查阅资料，讨论解决，实在解决不了的，再由老师引导。如探究风筝的飞行原理，按照小学生现有的知识水平，是无法直接解决的，教师给予适切的指导，提供相关资源包，或引导学生借助书籍和网络寻找解决问题的资料，最后通过小组头脑风暴、实践验证，整合出解决办法或更佳的方案。在此过程中，学生通过手脑并用获得真实的学习经验与体验，运用多学科知识和多元技能解决实际问题的能力不断提高。如在“小健将放风筝”实践活动中，学生把做好的风筝拿到学校操场进行第一次试飞，风筝飞不起来，他们发现没有想象中的容易，学生虽然之前已经知道了风筝的飞行原理，但没有结合实际分析影响飞行的条件因素。教师引导学生进行小组讨论，在讨论的基础上，大家把目光聚焦到这些问题：①风向，是顺风放飞还是逆风放飞？②如何判断风向的变化？③风力，当风力不足时如何解决？④利用什么测试方法及运用哪些数据才更有助于客观的判断？围绕这些问题，学生又再次讨论解决方案，找到了相对应的解决办法：①检查风筝是否良好。②自制风向器，判断风向。③用风速计测量风力。④当风力太小时，进行人工助跑加风。小组确定解决方案后进行二次试飞，在飞行前判断风向、测风速，发现风速较小，便两人合作，一人举起风筝，另一人扯线助跑。在活动中，学生不断发现问题并以问题为指引，及时调整解决方案，反思不足之处并加以改进升级，经过反复实验最终放飞成功。学生在放飞风筝的实践中经历多次的迭代循环，在这样的迭代进阶过程中逐步培养了他们观察、思考、动手、协同、沟通、创新、应用等科学探究能力，充分体现了STEM 核心教育理念。

表5 风筝的迭代改进

表6 “小健将放风筝”探究方案

（五）展示成果，拓展延伸

STEM 项目学习是围绕真实的问题或挑战设计一系列的体验和探究活动，学生需综合运用多种学科知识与技能来解决问题，并将最终的学习成果予以表达、交流与展示，学习过程始终伴随反思、评价、修正和多方支持。[5]持续四个多月的“小风筝，大创意”STEM 项目式学习，学生们自由穿梭在“学科大融合”里，最终把最出彩的成果在以“筝爱蓝天，放飞梦想”为主题的民俗文化节上集中亮相：讲风筝、颂风筝、展风筝、画风筝、做风筝、放风筝……学生们化身为风筝小主播、小小朗读者、小编辑、小作家，学习描写风筝的古诗，用天籁之音诵读古诗，用认真的笔触书写风筝；化身为小鲁班，用巧手制作风筝；化身为小画家，用斑斓的色彩描画、点染风筝；化身为小健将，与风筝赛跑，让汗水与欢声笑语齐飞……展示活动精彩纷呈，来之于同学、老师、家长、社会人士的赞叹就是对孩子们学习探究的最触动心灵的评价，科学探究、文化传承的种子悄然萌发，深深扎根。民俗文化节后，“小风筝，大创意”STEM 项目学习还将继续延伸。我们倡议学生利用假期，在家长的陪伴下展开风筝研学之旅。学生可以根据实际选择线上或线下的方式开展研学活动，将学习从课内延伸到课外。通过考察风筝之乡，参观风筝博物馆，拜访风筝艺人，开拓视野，增长见识感受中国风筝文化的博大精深，提升对中国传统文化的认同感，丰富内心世界，体悟探索精神、创造精神和实践精神在创新发展中的重要作用，提升核心素养。

三、成效与反思

“小风筝，大创意”STEM 项目学习紧紧围绕STEM 理念，以项目式学习为途径，以学生为中心，引导学生作为项目式学习的实施主体，促进学生的多元发展，为提升学生核心素养提供了新的视角。STEM 教育是面向所有学生培养综合素质的载体，从主动探究、批判质疑、融合创新、劳动意识、责任意识、合作意识、技术应用等方面促进学生综合能力的发展，STEM项目式学习将成为小学课堂改革的趋势和方向。对笔者来说，STEM 视野下的项目式学习的教学实践还处于探索初期，就如何在学生学习过程中给予学生最适切的学习指导，如何有效拓宽项目式学习的空间和时间限制等相关问题将是我们下一步深入研究STEM 项目学习的方向。