核心素养视域下的STEM项目学习与教学实践研究

    李阳 郭伟 张芮

    一、核心素养视域下的

    STEM项目学习与教学研究背景

    核心素养以培养全面发展的人为核心，包含人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养。而STEM教育跨学科整合的学习方式与核心素养高度契合，为培养学生核心素养提供了可行的方法与路径。STEM项目式学习是使核心素养落地生根的有效教学方式，通过创设复杂且真实的情境和项目，促进学生在原有认知和前概念的基础上，运用高阶思维解决现实问题，使知识结构、运用与创新一体化协同发展。

    核心素养视域下的STEM学习注重课堂教学认知目标的构建、实施与评价。其中，认知目标又可分为STEM学科知识、STEM学科知识运用与元认知能力三个层次。对于STEM学科知识，可采用传授与课堂体验的方式帮助学生理解与记忆;对于STEM学科知识的运用，可采用体验式和探究式学习的方式培养学生的STEM高阶思维与科学精神，提升学生创新与实践能力;对于元认知能力的提高，可通过课堂中的反思评价、迭代设计、归纳总结等方法推动，让学生学会学习和批判性思考，形成责任担当的意识。指向核心素养的STEM教学的认知目标评价应以促进学生核心素养的发展为目的，构建多元开放的评价标准，发挥教师和学生作为多元主体参与教学的作用。

    核心素养视域下的STEM项目学习的教学设计要注重认知目标的的设定与达成。而情景创建、问题确定、自主设计、构建模型、测试与优化、展示与交流、评价与反思、拓展迁移是教学设计中的关键步骤。在此，将结合自主研发的STEM课程“吸管排箫”加以说明。

    二、“吸管排箫”STEM课例

    【涉及领域】 科学、技术、工程、人文、数学

    【建议年级】四年级

    【授课时间】120分钟

    【材料准备】粗奶茶吸管、硅胶帽、一次性竹筷、吸管排箫支架、调音器、记录单

    1.教学目标

    科学目标：发现吸管排箫的音高与空气柱长度的关系。

    技術目标：能通过调整橡胶塞的位置改变吸管排箫的音调;能利用调音器对吸管排箫进行优化和改进。

    工程目标：能根据限制因素制作吸管排箫;能通过迭代，不断优化吸管排箫制作方法;制作方法具备可复制性。

    人文目标：能通过绘制设计草图体现设计方案;能清晰、准确地表达与沟通交流。

    数学目标：能测量并记录不同吸管对应音阶的空气柱的长度;能计算吸管排箫总成本。

    2.教学重点

    吸管排箫的音高与空气柱的长短有关：相同直径的吸管，空气柱越长声音越低;空气柱越短，声音越高。

    3.教学难点

    通过调整橡胶塞的位置改变吸管排箫的音调。

    三、教学过程

    “吸管排箫”的教学过程分为八个步骤（见表1），学生在任务驱动下，亲历动手实践的过程，思维逐层递进，通过迭代设计、制作、测试、优化等流程，完成吸管排箫的制作与调试任务。学生将用工作记录单对完成任务的过程进行记录（见图1）。记录内容包括所使用的材料、制作过程、设计草图及设计尺寸，本例的记录单还提供了一段大家熟悉的歌曲《小星星》的简谱，以便学生对照演奏，对吸管排箫进行调试与改进。当学生完整地填写了记录单，一份吸管排箫制作指南也就初步形成了。

    在作品展示阶段，将根据图2所示的评价量规，通过自评、互评、师评等多种方式，对每一位学生制作的吸管排箫在音调、外观方面进行评价，也要对记录单的完成情况以及每个小组的合作情况进行评价。

    四、小结

    核心素养是知识、能力与价值观的深度整合，核心素养视域下的STEM项目学习与教学重视知识、能力和素养目标之间的关系。因此，教师要抓住各学科知识的本质，创建真实的教学情景，启发学生学会深度思考，掌握运用所学知识的能力，培养学生STEM思维和动手实践能力。教师应着眼于学生的全面发展，培养有利于学生终身学习与发展的关键品质与能力，与我国基础教育改革的价值取向和课程改革的方向保持一致。

    （责任编辑 ? 郭向和）