基于翻转课堂STEM项目式学习的优化策略

◇景海津（江苏：海安市高新区孙庄小学）

信息技术与学科课程整合是学科教学改革的趋势之一，基于信息技术的翻转课堂教学模式强调以学生、学习为主体，催生了传统教学模式的变革。小学STEM 项目式教学注重培养学生主动学习能力，引导学生在合作探究过程中感受创造的快乐，和翻转课堂教学的理念是一致的。在教学过程中，可以基于翻转课堂教学理念，从课前自学、课中探究以及课后延伸三个环节优化STEM 项目式教学，促进学生核心素养的养成。

在信息技术和学科教学整合的教育改革视域下，翻转课堂教学模式逐步应用于学科教学，改变了师生教与学的方式。翻转课堂是对传统教学模式的一种超越，强调教师的课程开发能力和学生的自主学习能力。课前，教师制作微课，上传到网络平台，指导学生自学，并完成预习单；课上，师生、生生围绕核心任务进行合作、交流，帮助学生巩固并内化知识；课后，学生观看微课，拓展延伸知识。翻转课堂教学的主体是学生，教师的角色发生了变化，由知识的传授者向学生学习的引导者、合作者转变。小学科学的教学目标是促进学生在探究式学习中提升科学素养，这和翻转课堂强调学生主体地位的教学理念是一致的。

STEM 理念下的小学科学项目式学习，注重为学生创设真实的问题情境，促进学生灵活运用数学、科学、工程等领域的知识，借助循序渐进的设计和探究活动，创造性地完成相关项目，最终指向生活问题的有效解决，帮助学生在科学实践活动中提升科学素养。

本文以教学《做个太阳能热水器》为例，基于生活实际问题的解决，通过项目式学习，以STEM 教学理念为基础，通过问题解决助推教学。

一、基于翻转课堂的小学STEM 项目式学习的必要性

（一）按照课标要求，开展主动探究

小学科学课程标准规定，小学低年级要开设科学课程，而且增加了STEM 项目式学习内容，和时下流行的课程整合教育理念高度契合，和重视科学素养培育的国际教改趋势相一致。STEM 项目式学习重在引导学生感受和体验科学技术对人类社会生活的推动作用，同时综合运用科学、技术、工程、数学等学科知识，在设计制作和实践优化等操作实践中，自主解决生活实际问题。例如，在《做个太阳能热水器》一课教学中，学生要实现学习目标，首先要了解太阳能热水器的工作原理，然后再灵活选择适宜的制作材料，优化太阳能热水器的设计方案并动手制作。基于翻转课堂教学理念，教师在优化设计本课教学时，可以首先引导学生课前通过观看微课自主学习，然后在课堂上组织学生交流讨论，优化设计方案，小组合作完成作品。基于翻转课堂教学理念的STEM 项目式学习，首倡的学习方式是“自主、合作和探究”。学生在课堂上有更多的自主探究和合作学习的时空，可以最大限度地发挥学生的学习主动性，不断提升科学学习效率。

（二）突破课堂桎梏，拓展探究时空

在传统小学科学课堂教学中，教师指导学生开展STEM 项目式学习时，常常会碰到学习探究时间不足的教学难题。例如，教学《做个太阳能热水器》一课时，传统课堂的教学流程一般如下：首先，教师引导学生学习有关太阳能热水器的科学知识；其次，教师启发学生思考选择制作太阳能热水器的材料，如何科学有效地提升太阳能热水器的吸热和保温能力；最后，学生交流讨论，优化改进设计方案，并进行制作活动。这种课堂教学模式以知识传授为主，忽略了学生的学习主体地位，学习形式比较单调，难以激发学生的探究热情，最为关键的是学生自主操作实践的时间严重不足，所以完成作品的效率和优良率难以保证。从教学内容和学习要求来看，本课的教学重点是学生自主合作探究，完成太阳能热水器的制作，如果教师的讲授时间挤占了学生的探究时间，学生的学习主体地位就无法落实。借鉴翻转课堂教学理念，教师可以有效解决STEM 项目式学习探究时间不足的教学问题。教师可以把相关的科学知识制作成学习微课，要求学生在上课之前自主观看学习，并完成以太阳能热水器设计方案为主体的学习任务单。这样处理，把知识传授移至课前，课堂教学时间得到了合理分配，不但能够提升教学效率，还可以有效激发学生的自主探究热情。有了充裕的探究时间，学生就可以在科学课堂上通过小组合作方式，展开深入的学习探讨，教师也可以深入学生中间去点拨引导，教学指导更有针对性和实效性。

（三）立足学生个性，实施精准教学

小学科学课程标准强调，小学科学教学要立足所有学生，促进每一个学生的个性发展。众所周知，学生的个性存在差异性，课堂教学要立足学生个体差异性，有的放矢地教学，最大限度地提升所有学生的能力。通常来说，一个班级有四十名左右的学生，教师难以关注到每个学生的学习表现，特别是在STEM 项目式学习中，教学时间非常宝贵，教师难以兼顾所有学生并因材施教。基于翻转课堂教学理念，在《做个太阳能热水器》一课的学习中，学生可以从自身学情出发，观看微课并思考记录，通过学习任务单呈现学习成果。在课堂教学中，教师着重引导学生交流太阳能热水器的设计方案，在反馈中答疑解惑，修改完善，并和学生进行深度交流，有针对性地解决学生存在的困惑，确保每个学生的思维都能得以进一步提升。课后，教师可以引导学生借助微课，自主拓展，延伸学习，满足学生的学习探究欲望，促进学生的全面发展。

二、基于翻转课堂的小学STEM 项目式学习的策略

一言以蔽之，翻转课堂教学流程可以分为课前预学、课上共学和课后延学三个阶段，教师的教和学生的学相互作用，共同推进教学的开展。例如，在《做个太阳能热水器》教学中，具体教学策略如下。

（一）课前预学

所谓课前预学，就是学生借助学习支架自主学习的思维过程。从学情角度看，小学五年级学生的信息技术素养已初步形成，好奇心和求知欲很强，对STEM 项目式学习的兴趣非常浓厚。引导学生借助网络学习平台观看微课，开展课前预学活动，可以有效激发学生的学习热情，也可以有力提升学生的自学能力。《做个太阳能热水器》预学微课主要介绍了太阳能热水器的构成、各个组件的功能及科学原理，学生可以从自己的科学基础和理解能力出发，随时掌控自己的学习节奏，这样可以减少传统课堂中教师的单向讲解传授，学生从知识的被动接受者蜕变为知识的主动建构者。学生以学习任务单为载体，深入学习预学微课，完成学习任务：（1）有哪些方法可以提高太阳能热水器的吸热能力？（2）有哪些方法可以提高太阳能热水器的保温能力？（3）完成太阳能热水器的设计草图。在课前预学过程中，学生一定会碰到这样或那样的问题，比如，“太阳能热水器的集热器、储水箱用什么材料为宜？”“纸盒需要密封吗？”等。教师通过学生的预学情况，可以充分了解学生在学习过程中的疑惑，并及时指导学生在线与教师、学生进行交流探讨。引导学生开展课前预学，可以有效解决传统课堂形式单调、时间不足等问题，拓宽了科学教学的时空。学生真正成了科学学习的主人，在兴趣的驱动下开展自主学习，提升了学习效率。

（二）课上共学

课上共学是探究学习的主体部分，是教师的教和学生的学相互作用的重要阶段。和传统科学课堂不同，在翻转课堂的STEM 项目式学习中，学生在课前对学习内容已有一定的认知和探究，他们通过课前预学，了解了太阳能热水器的相关知识和自己个性化的设计方案。在课堂上，教师引导学生围绕学习目标进行交流讨论，在思维碰撞中解决疑问，在小组合作学习中不断完善设计方案。例如，学生在设计过程中会产生这样的疑惑：“铝箔纸放在什么地方合适？”“要把纸盒的哪些地方涂黑？”“怎样调整角度确保阳光直射太阳能热水器？”教师可以顺势引导学生开展头脑风暴，促进学生迁移运用知识，灵活借助知识解决实际问题。针对一些学生的特殊问题，教师可以一对一地开展指导，开展个性化教学。在教师和学生的多维互动交流中，学生的学习主体地位得到了落实，创新能力和思维品质得到了有效提升，学习效率显著提高。学生在修改完善设计方案的基础上，借助课前搜集的材料，借助小组合作，集思广益，充分调动组员的创造性，群策群力动手制作太阳能热水器。在集中展示阶段，学生相互介绍作品并分享制作体验，有效实现了学习目标。课前预学不仅可以有效引导学生对学习内容进行初步理解，还充分保证了课上共学的交流探讨时间。在课上共学阶段，教师把学生推到了课堂的正中央，有效落实了学生的学习主体地位，促进学生通过自主、合作、探究学习，通过设计、制作、交流作品的学习过程，不断提升其科学素养，有效提高了课上共学的教学效率。

（三）课后延学

课后延学阶段，主要是促进学生在迁移运用中深化课堂上所掌握的知识。在传统科学课堂中，学生在制作、交流作品之后，没有自主总结提升的机会，教师在教学总结时也只是蜻蜓点水，拓展延伸匆匆带过。学生缺少巩固强化知识的机会，被动学习的效果可想而知。在基于翻转课堂的STEM 项目式学习中，学生在课后延学阶段，可以工程报告书为载体，自主总结设计、制作过程中的全程体验，并上传到网络学习空间，教师即时评价并点拨引导。有能力的学生还可以延伸学习相关微课，比如，《怎样检验太阳能热水器的效能》，自主尝试检验，满足学有余力学生的学习需求。基于拓展延学的检验试验可以激发学生的探究热情，能够有效提升学生的创新精神和实践能力。

三、结语

基于翻转课堂的STEM 项目式学习促进了科学与其他学科课程的有效融合，颠覆了“先教后学”的传统教学模式，促进了课堂教学的深度变革。在STEM 项目式学习领域引入翻转课堂，可以充分调动学生的学习自主性，为学生创造更多的实践载体，顺应学生的个体差异，促进学生的个性发展。诚然，基于翻转课堂的STEM 项目式学习也对教师、学生和家长提出了新的挑战，有必要在今后的教学实践中进一步研究和探讨。