“雙減”背景下基于STEM教育的小學科學項目式學習模式研究

摘要：在“雙減”背景下，STEM教育理念因注重實踐性、探究性和跨學科整合而備受關(guān)注。特別是在小學科學教育中，項目式學習作為一種有效的教學方法，不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，還能培養(yǎng)其解決問題的能力和團隊合作精神。因此，以“光的反射現(xiàn)象實驗”為例，分析了STEM教育背景下基于項目式學習的小學科學課程的特征，指出了STEM教育背景下基于項目式學習的小學科學課程的發(fā)展方向，并提出了基于STEM教育的小學科學項目式學習活動的開展策略，為小學科學課程教學改革提供了新的思路。關(guān)鍵詞：“雙減”；STEM教育；項目式學習；小學科學在教育改革背景下，“雙減”政策的實施對學校課程和教學模式提出了新的要求。STEM教育作為一種跨學科整合的教育模式，強調(diào)對科學、技術(shù)、工程和數(shù)學的綜合應(yīng)用，已經(jīng)成為教育改革的重要方向之一。在小學階段，如何通過項目式學習模式促進科學課程的創(chuàng)新與發(fā)展，成為當前重要的研究課題。項目式學習不僅能夠增強學生的實踐能力和解決問題的能力，還能夠提升學生的團隊合作意識和創(chuàng)新精神。因此，在“雙減”背景下探索基于STEM教育的小學科學項目式學習活動的開展策略，對于推動學校教育的轉(zhuǎn)型與升級具有重要的現(xiàn)實意義。一、STEM教育背景下基于項目式學習的小學科學課程的特征（一）實用性“雙減”政策要求減輕學生的課業(yè)負擔，注重提高教育質(zhì)量，項目式學習恰逢其時。在STEM教育背景下，基于項目式學習的小學科學課程具有實用性。通過項目式學習，學生能夠開展科學探究，將課堂學習與生活實踐緊密結(jié)合，提升知識應(yīng)用能力。例如，通過“光的反射現(xiàn)象實驗”這一項目，學生不僅能夠理解光的基本特性，還能夠探索光的反射規(guī)律，并將其運用到實際生活中，如應(yīng)用反光材料等。這種學習方式不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，還能培養(yǎng)學生解決問題的能力和創(chuàng)新思維，符合“雙減”政策下減負增效的教育改革方向。開展項目式學習不僅是為了提升學生成績，更是為了培養(yǎng)學生運用所學知識的能力，為他們未來的學習和生活奠定基礎(chǔ)。（二）全面性在STEM教育背景下，基于項目式學習的小學科學課程具有全面性。通過設(shè)計和實施項目，學生不僅能學到科學理論知識，還能培養(yǎng)創(chuàng)新思維、解決問題的能力、溝通能力、團隊合作能力等綜合素養(yǎng)。例如，在開展“光的反射現(xiàn)象實驗”項目時，學生需要運用物理、數(shù)學等多學科知識進行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果討論等，這有助于提升學生的綜合能力。通過項目式學習，學生能夠在良好的學習環(huán)境中，全面發(fā)展自身的認知能力、情感態(tài)度和道德素質(zhì)，提升自身的綜合素質(zhì)。（三）趣味性“雙減”政策提倡減輕學生的課業(yè)負擔，強調(diào)通過增加學習的趣味性和實踐性來提高教育質(zhì)量。在STEM教育背景下，基于項目式學習的小學科學課程具有趣味性，這與“雙減”政策的理念高度契合。教師通過設(shè)計有趣的科學實驗和項目，可以激發(fā)學生的好奇心和探索欲望，使他們在學習過程中享受到樂趣。例如，開展“光的反射現(xiàn)象實驗”這一項目不僅能讓學生理解光的基本特性，還能通過實際操作，讓學生充分領(lǐng)悟光的反射規(guī)律。有趣的實驗有助于吸引學生的注意力，提升他們的參與度和學習積極性。二、STEM教育背景下基于項目式學習的小學科學課程的發(fā)展方向（一）關(guān)注學生的發(fā)展需求在STEM教育背景下，基于項目式學習的小學科學課程應(yīng)當關(guān)注學生的發(fā)展需求，與“雙減”政策的要求相輔相成，以學生為中心，充分考慮學生的認知水平、興趣特點和學習風格，設(shè)計適合其發(fā)展的學習任務(wù)和項目活動。例如，在項目“光的反射現(xiàn)象實驗”中，教師可以根據(jù)學生的認知水平和實踐能力，設(shè)計不同難度的實驗活動，以滿足不同學生的學習需求，促進學生個性化發(fā)展［1］。（二）注重聯(lián)系生活實際在STEM教育背景下，基于項目式學習的小學科學課程應(yīng)注重聯(lián)系生活實際，這與“雙減”政策的核心理念高度契合。項目式學習強調(diào)將科學知識與生活實際緊密結(jié)合，使學生能夠在日常生活中找到學習的意義和應(yīng)用科學知識的價值。在“光的反射現(xiàn)象實驗”活動中，學生不僅可以理解光的反射原理，還能運用相關(guān)知識解決實際問題，如理解鏡子的成像原理、設(shè)計反光衣物等。這樣的實踐活動不僅加深了學生對科學知識的理解，還培養(yǎng)了他們將理論知識應(yīng)用于實踐的能力。（三）適應(yīng)學科體系發(fā)展在STEM教育背景下，基于項目式學習的小學科學課程應(yīng)適應(yīng)學科體系發(fā)展，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，將科學知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，使學生在解決實際問題的過程中掌握科學原理。同時，課程設(shè)計要注重跨學科整合，將科學、技術(shù)、工程和數(shù)學有機結(jié)合起來，培養(yǎng)學生的綜合思維能力，合理減輕學生的學業(yè)負擔，避免機械性、重復性的作業(yè)，以有趣和富有挑戰(zhàn)性的項目來激發(fā)學生的學習興趣，增加學生自主探究和合作學習的機會。通過項目式學習，學生不僅能夠掌握科學知識，還能提高團隊合作能力、溝通交流能力和解決問題的能力。三、基于STEM教育的小學科學項目式學習活動的開展策略（一）以項目為主線，優(yōu)化課堂教學設(shè)計在STEM教育背景下，項目式學習作為一種重要的教學方法，旨在通過引導學生參與實際項目，培養(yǎng)其綜合運用科學、技術(shù)、工程和數(shù)學知識解決問題的能力。在小學科學課程中引入項目式學習，可以有效提升學生的動手實踐能力和創(chuàng)新思維。項目式學習不僅注重知識的傳授，還強調(diào)讓學生在實踐中學習，通過自主探究和合作學習，促進學生全面發(fā)展。以“光的反射現(xiàn)象實驗”為例，教師可以通過優(yōu)化課堂教學設(shè)計，充分發(fā)揮項目式學習的優(yōu)勢，將“光的反射現(xiàn)象實驗”作為核心項目，引導學生圍繞這一主題開展系列活動。例如，在課堂開始時，教師可以通過展示日常生活中的光反射現(xiàn)象，引起學生的興趣和好奇心。接著，教師可以設(shè)置具體的實驗任務(wù)，如：制作簡單的反射鏡裝置并觀察光的反射現(xiàn)象。學生可以分組合作，設(shè)計實驗方案、收集實驗材料、進行實驗操作并記錄實驗結(jié)果［2］。為了進一步優(yōu)化課堂教學設(shè)計，教師可以結(jié)合不同學科的知識，拓展項目的深度和廣度。例如：可以引入數(shù)學知識，指導學生測量光的入射角和反射角，并通過計算驗證反射定律；可以結(jié)合技術(shù)和工程知識，鼓勵學生設(shè)計和制作復雜的光反射裝置，探索更多的光學現(xiàn)象。這不僅豐富了項目的內(nèi)容，還能使學生在跨學科的綜合應(yīng)用中，提升對知識的整合能力。教師應(yīng)注重學生的個性化學習需求，根據(jù)不同學生的興趣和能力，設(shè)計差異化的學習任務(wù)，確保每個學生都能在項目中找到自己的角色和價值。（二）以學生為主體，發(fā)展學生的探究能力在STEM教育背景下，項目式學習活動旨在以學生為主體，在實際探究和解決問題的過程中，發(fā)展學生的探究能力和自主學習能力，幫助學生深入理解科學原理，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和團隊合作能力。在“光的反射現(xiàn)象實驗”活動中，教師可以先簡要介紹光的反射原理，如光線的傳播路徑、入射角和反射角的關(guān)系等。接著，教師可以提出開放性問題，如：為什么我們能看到鏡子中的自己？為什么光線從水面反射時會改變方向？這些問題能夠引導學生思考，并激發(fā)他們進行實驗探究的欲望。在實驗過程中，教師可以讓學生以小組合作的形式設(shè)計和開展實驗，例如制作簡單的反射鏡，使用激光指示器或白光源等裝置觀察光的反射現(xiàn)象。教師在此時應(yīng)起到指導和監(jiān)督的作用，鼓勵學生自主設(shè)計實驗和記錄數(shù)據(jù)，并在實驗過程中自主解決遇到的問題。這種以學生為主體的學習方式，不僅能使學生深入理解光的反射原理，還能培養(yǎng)學生解決問題的能力和自主學習的技能［3］。教師可以在學生自主探究的基礎(chǔ)上，引導他們進行更深入的學習，讓他們探索不同材料對光的反射效果的影響，或者使用數(shù)學工具測量光的入射角和反射角，并驗證反射定律。這些活動不僅豐富了學生開展實驗的經(jīng)驗，還提升了學生對跨學科知識的整合和應(yīng)用能力。教師在這個過程中要注重引導學生的思維，幫助他們分析和理解實驗數(shù)據(jù)，進行科學推理，得出實驗結(jié)論。通過這些探究活動，學生不僅能夠掌握科學知識，還能夠培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)新能力和團隊合作精神。教師應(yīng)在項目結(jié)束時，組織學生進行成果展示和討論，讓他們分享實驗結(jié)果和心得體會。通過這種方式，學生不僅能對光的反射現(xiàn)象有更深入的理解，還能在實踐中培養(yǎng)解決問題的能力和探索未知的勇氣，為其未來的學習和發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。（三）以教師為導向，助力學生攻克難點在STEM教育背景下，教師扮演著重要的角色，他們以導向者的身份，通過科學的教學方法和專業(yè)的知識，幫助學生攻克項目學習中的難點，引導他們克服困難，實現(xiàn)學習目標。在光的反射現(xiàn)象實驗中，學生可能會遇到如何選擇合適的實驗材料、如何設(shè)計實驗裝置以及如何控制實驗變量等難點。在這方面，教師可以提供必要的指導和建議，例如給學生介紹常用的實驗材料和工具、示范實驗裝置的制作方法，同時鼓勵學生通過團隊合作和討論，共同解決在實驗設(shè)計中遇到的問題。學生需要觀察、記錄和分析實驗數(shù)據(jù)，以驗證光的反射規(guī)律。教師可以通過示范和講解，指導學生正確記錄實驗數(shù)據(jù)、繪制實驗圖表，并引導他們從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論。同時，教師還可以提供相關(guān)的背景知識和案例，幫助學生理解數(shù)據(jù)背后的原理，進一步加深他們對光的反射現(xiàn)象的認識。教師應(yīng)關(guān)注學生在學習過程中的個性化需求，針對不同學生的學習能力和興趣，提供個性化的輔導和支持。對于一些學習能力較弱或?qū)茖W實驗缺乏興趣的學生，教師可以采用更具啟發(fā)性和趣味性的教學方法，激發(fā)他們的學習興趣，為他們提供更細致的指導和輔助。在教師的指引下，學生能夠更好地克服學習中遇到的困難，實現(xiàn)學習目標，為后續(xù)進行更高層次的科學學習打下堅實的基礎(chǔ)。（四）以合作為載體，發(fā)展學生的高階思維在STEM教育背景下，項目式學習活動以合作為載體，促進學生高階思維發(fā)展。在項目式學習活動中，教師可以引導學生在實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和結(jié)論推理等方面展開合作，從而發(fā)展他們的高階思維能力［4］。在“光的反射現(xiàn)象實驗”中，學生可能會面對如何選擇合適的實驗方法和工具、設(shè)計實驗步驟和分工等挑戰(zhàn)。通過合作學習，學生可以共同討論和決定實驗的具體步驟和角色分工。教師在這個過程中應(yīng)扮演引導者的角色，引導學生進行有效的團隊溝通與合作，激發(fā)他們的創(chuàng)新能力和解決問題的動機。學生可以根據(jù)自己的觀察和實驗結(jié)果，相互比較和討論，進一步優(yōu)化實驗設(shè)計，達到更好的實驗效果。實驗結(jié)束后，學生需要收集、分析和解釋實驗數(shù)據(jù)，從而驗證光的反射規(guī)律。通過合作學習，學生可以共同討論和比較實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，并展示實驗數(shù)據(jù)。教師在這個過程中要為學生提供相關(guān)的背景知識和指導，幫助學生從數(shù)據(jù)中得出科學結(jié)論，并引導他們思考實驗結(jié)果背后的原理。這種合作學習的方式不僅提升了學生的學科理解能力，還培養(yǎng)了他們團隊協(xié)作