基于項目式學習的STEM課程校本實踐路徑探析獲獎科研報告

基于項目式學習的STEM課程校本實踐路徑探析獲獎科研報告項目式學習;STEM課程;校本實踐

一、STEM課程實踐的背景

STEM教育對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的杰出人才有非常重要的作用，尤其是在中小學階段，這是兒童思維發(fā)展與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)鍵期[1]。STEM教育關(guān)注的核心目標是兒童青少年科技創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)[2]。為此，中國教育科學研究院啟動了《中國STEM教育2029創(chuàng)新行動計劃》，以培養(yǎng)國家發(fā)展急需的創(chuàng)新人才和高水平技能人才[3]。

項目式學習（ProjectBasedLearning，簡稱PBL）源自美國教育家杜威倡導的“做中學（learningbydoing）”，由克伯屈的設(shè)計教學法發(fā)展而來。它主張圍繞真實的問題或挑戰(zhàn)設(shè)計一系列的體驗和探究活動，學生需綜合運用多種學科知識與技能來解決問題，并將最終的學習成果予以表達、交流與展示，學習過程始終伴隨反思、評價、修正和多方支持[4]。STEM教育倡導問題解決驅(qū)動的跨學科整合學習，項目式學習成為其重要教學方式之一。

促進STEM教育政策頂層設(shè)計、建立資源整合和師資培養(yǎng)的平臺、建設(shè)STEM教育相應的標準與評價體系[5]都離不開高質(zhì)量的課程開發(fā)與校本實踐案例作為研究支撐。從需求來看，在對陜西省STEM種子教師培訓的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，96%的一線教師希望有機會觀摩STEM課程教學，92%的教師期待學習STEM校本實踐案例，80%的教師關(guān)注STEM課程校本開發(fā)。因此，研究要考慮STEM教師的迫切需求，從實踐探索的角度為想要開展STEM教育的學校提供可參考的校本實踐路徑，帶動區(qū)域STEM教育發(fā)展。為此，陜西師范大學附屬小學以項目式學習為突破口開展了STEM教育的探索與實踐。

二、STEM課程理念建構(gòu)：以師生發(fā)展為目標

STEM教育是一項戰(zhàn)略國策，美國、英國、德國、日本和韓國等都出臺了支持STEM教育的國家政策。STEM教育是一種育人理念，倡導跨學科的項目式教學，有利于學生發(fā)展問題解決能力、溝通協(xié)作能力和批判性思維。STEM教育還可以視為一種課程，對學校來講，探索STEM教育的一個重要途徑就是構(gòu)建STEM課程。由此，陜西師范大學附屬小學（以下簡稱師大附小）提出了“融創(chuàng)”的STEM課程理念，以構(gòu)建面向未來的課程體系為核心，以培養(yǎng)學生批判性思維與創(chuàng)新實踐能力為宗旨，以提升教師專業(yè)素養(yǎng)為目標，探索并實踐跨學科的學習方式，對接學科課程標準，整合學科核心素養(yǎng)。

“融創(chuàng)”代表了這一課程體系的核心關(guān)鍵詞——“融合”與“創(chuàng)新”。“融”是對課程目標的設(shè)定，是對學生發(fā)展的追求，即在課程學習中，幫助學生融入集體、融入生活、融入社會，成為未來有責任、有愛心、有擔當?shù)墓?“創(chuàng)”是對課程實踐教師的專業(yè)成長規(guī)劃，即在“融創(chuàng)”課程的探索中，創(chuàng)新自我的理念與認知、創(chuàng)新課堂教與學的方式、創(chuàng)新開發(fā)有助于學生成長的主題課程（見圖1）。“融創(chuàng)”課程不僅是師生發(fā)展的目標，也是教師設(shè)計開發(fā)課程的原則與學生的主要實踐方式。

從教師開發(fā)課程的角度看，“融”是一種方式。融合多個學科，包括科學、數(shù)學、美術(shù)、信息技術(shù)、英語、健康、音樂、體育、國學、品德等;融合多種學習方式，包括閱讀、講座、實地調(diào)查、游戲、課堂教學、視頻賞析等;融合多種教育渠道，包括教師、家長、社區(qū)、企業(yè)等，可提供豐富的教育資源（如師資、材料等）。

從學生學習實踐的方式看，“創(chuàng)”是一種活動形態(tài)。在交流討論解決問題的思路與方案時可采用創(chuàng)意表達，如圖文混合說、聲情并茂說、結(jié)合多媒體手段說等，能使溝通更高效;在方案設(shè)計環(huán)節(jié)可鼓勵學生用三維設(shè)計圖、翻翻書、模型、動畫、文章等多種作品方式呈現(xiàn)創(chuàng)作，用作品來表達，讓思維可視化;在主題學習的拓展階段，可引導學生回歸生活，并用創(chuàng)意點亮生活。學生的想法不一定都能實現(xiàn)，但當他們開始關(guān)愛家人和身邊的人時，課程將為他們創(chuàng)造更美好世界的愿望賦能。

融與創(chuàng)、師與生、教與學，以多重維度構(gòu)建起來的學校跨學科主題課程的建設(shè)理念，蘊含著師生對課程的規(guī)劃與期待（見圖2）。

三、STEM理念實踐探索：以課程建設(shè)為核心

1.課程實踐路徑探析

為了給學生在真實情境中解決問題創(chuàng)設(shè)條件，更好地實踐項目式教學，師大附小統(tǒng)籌規(guī)劃校本課程，開展了基于項目的綜合實踐活動課程的校本化開發(fā)。圍繞“融創(chuàng)”課程的核心目標，階梯式設(shè)置課程主題。低段課程通過探索神奇的動植物世界，培養(yǎng)學生了解世界的方法，并更好地與世界共處;中段課程通過探究生活中與自身成長相關(guān)的問題，引導學生更好地關(guān)愛自己、關(guān)愛家人，嘗試用跨學科的思維解決現(xiàn)實中的問題;高段課程通過對“家鄉(xiāng)”和“未來”這兩個廣域話題的探討，引導學生關(guān)注社會現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢，為改造世界賦能?？鐚W科整合超越學科界限，以來自真實生活的科技問題，引導學生對社會、政治、經(jīng)濟、國際關(guān)系以及環(huán)境等問題的探究，沒有明顯的學科痕跡，實施的主要方式是項目式學習[5]。

2.課堂教學模式探析

在解決具體問題的過程中融合學科知識的學習，從某種意義上講，這種學習只是為了解決具體問題。而課程應以“作品、項目或核心問題”為核心立足點，設(shè)計問題解決過程中的學習資源與工具、學習活動過程、學習支架、學習評價等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時關(guān)注項目完成后學生獲得知識的系統(tǒng)化與結(jié)構(gòu)化遷移，并有相應的強化練習與總結(jié)提升[6]。如美國巴克教育學院在2013年推出了評價項目式學習的“黃金標準”，以幫助教師進行測量、校準并提高項目的設(shè)計與實施能力。該標準包括三個部分：學生學習目標、項目的基本設(shè)計元素和基于項目的教學實踐[7]。師大附小則把基于項目的教學實踐歸納為三種基本類型，即科學探究、技術(shù)實踐、工程實踐。

例如，在“大飛機中國造——飛機工程師初體驗”項目中，以小學三年級學生最感興趣的飛行器為切入點，用社會熱點話題“C919的試飛成功”引入，讓學生探究“如何制作一架飛得遠的無動力滑翔機”，在活動中體驗飛機設(shè)計、制作、試飛、優(yōu)化的過程，掌握信息搜集與處理、制圖建模、物化產(chǎn)品與實際操作技能，初步培養(yǎng)學生工程實踐能力與獨立解決較復雜問題的能力，并激發(fā)學生愛國情懷。該項目中涉及的技術(shù)實踐包括信息技術(shù)（搜集與整理信息）與勞動技術(shù)（使用美工刀與熱熔膠槍），工程實踐包括設(shè)計與制作無動力飛機模型，科學探究包括無動力條件下影響航模飛行距離的因素等。

3.課程實踐措施探析

（1）創(chuàng)新課程模式，增強落地效果

為充分發(fā)揮“融創(chuàng)”課程對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)優(yōu)勢，學校建立了相應的課程評價體系，包括課程實施前的學生創(chuàng)造性思維測驗與課程主題滿意度調(diào)研、課程實施中的學生反饋、課程完成后的項目反饋與學生自我反思調(diào)研。在課程實施中，為保證學生有充分動手實踐的時間，采取了兩節(jié)連上的形式。實踐表明，學生們喜歡STEM課程，他們沉浸于動手實踐，專注于解決問題，并樂于與同伴合作互助。問卷調(diào)查顯示：96.4%的學生對“融創(chuàng)”課程感到滿意;76%的學生認為“融創(chuàng)”課程提升了他們對數(shù)學的學習興趣;“融創(chuàng)”課程對學生的學習動機、學習興趣、學習態(tài)度、學習品質(zhì)產(chǎn)生了明顯的提升作用。

（2）提升教師素養(yǎng)，打造金牌團隊

學校以校本研修為陣地，結(jié)合省內(nèi)專業(yè)培訓，通過“學習—實踐—反思”，促進教師專業(yè)能力的橫向拓展與縱深發(fā)展。

一是建立學習型組織——團結(jié)協(xié)作，合作互研。學校的“融創(chuàng)”課程團隊包括多個學科的教師，它不是一個行政組織，而是一個學習型組織。學習型組織要不斷創(chuàng)造、獲取和傳遞知識，并善于修正自身的行為以適應新的變化或見解，主要通過發(fā)現(xiàn)、糾錯、成長三個環(huán)節(jié)發(fā)展組織和個人的成就。在這個團隊中，所有關(guān)系到課程建設(shè)團隊發(fā)展的重要問題都要進行集體研討。

二是規(guī)范“水滴式”反思——點滴積累，促進提升。從反思的時間節(jié)點看，可以進行課后思和主題思。課后思是指一場課下來就要總結(jié)思考哪個問題的啟發(fā)效果好，哪個環(huán)節(jié)組織困難，哪個流程不太順暢等，以便及時改進。主題思是指一個主題完成后，要反思整體的連貫性、每個項目與主題的相關(guān)度，以及是否有更適合的項目。從反思的主體看，還可以進行集體反思?！芭杂^者清，當局者迷”，請旁觀者審視自己的教學實踐，有利于教師對問題產(chǎn)生更明確的認識，獲得更廣泛的解決途徑。如同組教師互相聽課，課后對所觀課進行集體分析，就實踐中的問題進行討論交流。這種互動式的反思活動，注重教師之間的分享、合作與共同提高，有助于建立合作學習的共同體。

三是尋求專家團引領(lǐng)——實事求是，虛心求教。學校是陜西師范大學的附屬小學，在開展創(chuàng)新性工作時，可以利用這一便利條件，積極向高校尋求支持，通過專家引領(lǐng)加速教師成長。這些專家，包括有膽識的戰(zhàn)略專家和有突破能力的業(yè)務(wù)專家。學校通過“請進來、走出去”的方式，為教師們創(chuàng)造與專家交流學習的機會。此外，教師們還可向身邊的專家求教，包括那些具有豐富跨學科教學經(jīng)驗的教師、同組內(nèi)有專長的教師等，力爭成為勝任STEM課程教學的“雜家”。

（3）保障教研時間，加強教學研討

一是開展“問題鏈”教研——專項研討，解決問題。教研針對“融創(chuàng)”課程中普遍存在的具體問題，解決課堂實踐的環(huán)節(jié)重點、細節(jié)難點，形成操作性較強的教學流程和富有創(chuàng)造性的問題解決思路，切實提高教師的教學能力。專項研討分為“實踐發(fā)現(xiàn)、集體研討、課堂運用、達成共識”四個環(huán)節(jié)，其中集體研討和課堂運用會反復出現(xiàn)，直至達到良好的教學效果。

二是開展“工匠式”教研——技能培訓，專業(yè)提升。STEM課程內(nèi)容豐富，對新工具的使用、新技術(shù)的應用要求較高，因此要花費專門的時間對教師進行工具與技術(shù)應用的培訓。應以建設(shè)一支業(yè)務(wù)素質(zhì)精良、教學技能全面、教學基本功過硬、具有一定的教科研能力、適應科學課程改革需求的教師隊伍為目標，以STEM課程專職師資培訓為重點，多層次、多渠道、多形式、學用結(jié)合、講求實效地開展教師培訓。工具類培訓包括3D打印機的使用、人工智能硬件組裝等，技術(shù)類培訓包括少兒編程、3D設(shè)計、規(guī)范實驗操作等。

三是開展“開發(fā)者”教研——交流研討，優(yōu)化設(shè)計?！叭趧?chuàng)”課程的整合性、實踐性、開放性，決定了其獨特的課堂實施模式。教師可從課程的準備階段、開展階段、優(yōu)化階段入手，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、反饋問題，共同研討開發(fā)課程的實施細則。在課堂內(nèi)部，各個教學環(huán)節(jié)也應該有對應不同學段的實操標準。作為課程開發(fā)者的教師，要在課程的優(yōu)化階段進行開發(fā)者教研，使課程設(shè)計得到進一步優(yōu)化。

（4）細化教學常規(guī)管理

“融創(chuàng)”課程的整合性、實踐性、開放性對教學的組織管理提出了更高的要求，如音量的控制、材料借還、考勤管理、路隊要求等，這些都要在實踐中不斷積累經(jīng)驗，并逐漸形成常規(guī)。

四、STEM理念落地抓手：以空間優(yōu)化為載體

STEM教育的落地需要實體空間、課程和師資。其中，實體空間指的是開展STEM教育實踐活動的基礎(chǔ)設(shè)施與支撐環(huán)境，其基本任務(wù)是提高學生對STEM活動的興趣和素養(yǎng)，激發(fā)學生挑戰(zhàn)和探究的欲望，培養(yǎng)