时维锐：STEM理念下的小学科学项目式活动开展与评价路径探究
摘要：STEM教育理念与项目式活动的结合是当前教育领域的热门话题，二者有着十分密切的关系。小学科学教师应实现科学、技术、工程与数学等领域的综合应用，开启项目式活动，让学生在解决问题的过程中获取知识与技能，实现对科学知识的深层次探究，以达到高效学习的目的。文章基于此点，先阐释了STEM理念下的小学科学项目式活动开展的价值，随即探寻了项目式活动开展与评价的路径，以求做到科学合理的教学设计，推动学生学科核心素养的持续发展。
关键词：STEM理念；小学科学；项目式活动；开展与评价路径
《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出“探究和实践是科学学习的主要方式，要加强对探究和实践活动的研究与指导，整合启发式、探究式、项目式等教与学的基本要求，设计并实施能够促进学生深度学习的思维型探究与实践。”基于此，小学科学教师探寻基于STEM理念下的项目式活动开展与评价路径有着可行性与必要性，它将进一步彰显科学学科探究与实践的特性，驱使学生在“做中学”中更深一层地理解科学知识，建构完整的知识内核，以增强问题解决能力与实践操作经验，推动学科核心素养的培育及发展。
一、STEM理念下的小学科学项目式活动开展与评价价值阐述
（一）增强学生对基础知识的理解
基于STEM理念引领下的小学科学项目式学习活动开展与评价将有效增强学生对基础知识的理解，促使其掌握核心概念，提升学习素养。具体而言，教师将根据所教学内容，通过设计具体项目的方式统整重难点。为了提升项目式学习设计的效度，教师还将整合科学、技术、工程与数学等领域的内容，优化并完善项目设计，使学生更好地理解科学事物或现象中所蕴含的原理、本质与规律[1]。这样一来，学生才将更为深刻地理解科学知识，在理解的基础上内化，内化的基础上迁移，迁移的基础上拓展，整体提升知识理解效度。
（二）推动学生高阶思维持续进阶
基于STEM理念下的小学科学项目式学习活动开展，将让学生在真实情境中学习与实践，使其成为课程学习活动的主人，主动发现并探究问题，实现“发现问题——分析问题——解决问题”的循环。学生经历循环时，将以解决问题为出发点和落脚点，融合运用科学、技术、工程与数学等领域的知识，提升问题解决的效度[2]。这样一来，学生也将摆脱以记忆、理解、应用为主的低阶思维模态，走向以评价、分析、创新为主的高阶思维模态，以持续进阶的高阶思维发展样态促进学生更有效度地学习。
（三）促进学生走向深度学习境地
以STEM理念为导向的项目式学习活动设计更为科学、系统，强调学生在“做”的过程中学习，打破表层化学习的模态，实现深层次学习。一方面，学生在学习中将有更多的自主权，更愿意参与到问题的解决之中，并在项目探究中根据与组员合作的情况，调整学习策略，发挥优势与长处，成为项目解决的主要推动者[3]。另一方面，项目组在合作学习中将协同解决一些较难的项目，并针对一些有争议的、开放性的项目展开更深一层地探索，进一步催化各项能力，使其持续生长。所以项目式学习活动的开展将让学生实现知识、能力与素养的螺旋式上升，以走向深度学习境地。
二、STEM理念下的小学科学项目式活动开展与评价路径探究
（一）项目确定阶段：深层次解读教材，确定项目式活动主题
基于STEM理念引领下的小学科学项目式活动开展，应遵循“跨界融合”原则，消除学科边界，融合科学及STEM等相关内容，确定项目式活动探究的重点与难点，进而提炼项目式活动主题。所以教师要立足全局视域，深层次解读课本教材，抓取课程探究的重点，将其作为项目式活动主题设计的主要参考[4]。随即教师再依据教学内容，剖析STEM各元素，综合考量学生项目式活动操作的重点，进而科学敲定项目主题，驱使学生主动投身项目式探究活动。
以教科版小学科学课本教材为例，教师在教学《设计制作小车（一）（二）》时，便要站在全局视域分析这两节内容的重点及与单元教学内容的关系。“设计制作小车”重点在“设计”上，第一节是让学生根据教科书中给出的提示，确定小车制作的基本框架，第二节是让学生制定方案，先观察一些小车模型，了解根据需要设计和生产的动力车辆，随后过渡到讨论、确定小车的设计，绘制设计图。学生在本单元的学习中，聚焦“小车及其运动”展开了系统性研究，探究了“以各种动力驱动小车”“小车为什么停止”“如何使小车运动得更快”等知识。所以学生制作的小车需要联结单元知识，从以上所学的知识中剖析得出小车优化设计与制作的方式方法。为此，教师可以确定“设计并制作一辆动力小车”的项目主题，以“动力”为主要元素，引领学生探究动力小车的运动原理，完成“动力小车”的作品。
这一项目主题的设计十分具有考究性，将让学生从探究“动力与小车运动之间的关系”到思考“如何设计并制作一辆动力小车”，使学生先从科学层面分析相应的原理，随即运用工程思维设计小车制作的执行程序，善用各项材料，盘剥造车技术，通过数学计算合理设计材料，精益求精，最终完成项目。这样一来，学生也真正实现了科学、技术、工程与数学的综合，使得项目式探究过程更为科学合理。
（二）项目驱动阶段：融合STEM元素，创设项目式活动情境
项目的驱动通常以情境为载体，让学生主动投身项目实践。项目式活动具有一定的开放性、实践性、探究性，但是它也融合了多领域、多模块的知识，有一定复杂性与难度。所以教师要融合STEM元素，多维考量，设计出较为宏观、系统的项目情境，实现对学生的有效驱动，激发学生参与项目的积极性与能动性[5]。
比如，教师聚焦“设计并制作一辆动力小车”这一项目主题创设情境时，便要循着自己对教材及对STEM各元素的解读，完善情境创设。一方面，教师可以创设生活化情境，将各种汽车模型带到课堂，并现场拆解汽车模型，让学生观察汽车模型的内部结构，鼓励各小组依据教师拆解的模型，绘制汽车模型图纸，最后让各小组派出代表，拿着自己绘制的图纸，按照图纸组装小车。这一情境极具生活化气息，始终以实物教具为基础，指引学生投身于汽车模型的观察、图纸绘制与组建等活动，激发了自行设计小车模型的兴趣。而这一情境也联结了数学与工程元素，能让学生在特定情境的引领下摸索这两个领域的内容。
另一方面，教师可以创设直观化情境，利用多媒体技术为学生呈现现实生活中小车运动时的各种视频，比如游乐园里运动的过山车、赛场上疾驰的赛车等。教师要有针对性地放大、慢放这些汽车运动过程中平衡与刹车的具体表现。同时，教师还可以创设游戏化情境，询问学生是否玩过“QQ飞车”的游戏，让他们自由表述开车过程中、弯道超车中加速度、平衡与刹车的调节等。这一情境联结了技术元素，能让学生在了解了小车结构的基础之上进一步探究小车结构与运动之间的关系，考量小车模型设计过程中技术的设计。
如上，在项目驱动阶段，教师融合STEM元素，创设了丰富的项目情境。这些情境有着极高的驱动性，且与STEM各要素相联结，能让学生在具体情境的引领下，进一步明晰项目探究的重点与方向，并细化考量所实践项目涵盖的各个要素，加大利用力度，展现自己极强的内驱力。
（三）项目实施阶段：聚焦STEM思维，设计项目式活动任务
在项目实施阶段，教师应聚焦STEM思维，指导学生展开更有效度地项目实操。在这一环节，教师要全面彰显项目式活动的特点，以驱动性问题为导向，后设计具体的项目任务，让学生将所要解决的问题转化为实践操作的任务，经历有意义的项目探究过程。而项目问题与任务的设计要聚焦STEM思维，使得学生项目探究与实操的过程展现知识的运用、能力的发展及思维的延伸，以走向深度学习的境地。
以教科版小学科学课本教材为例，教师在教学《船的研究》时，基于本单元的内容解读及对STEM各元素的考量，确定了“制作一艘小船”这一项目主题。依据主题，教师便要设计涵盖整个项目的驱动性问题“怎样制作一艘小船？”后循着驱动性问题，设计环环相扣的问题链，每一个问题链又对应具体的项目任务，驱使学生在完成具体任务的过程中联结STEM思维，提升任务探究的效度。为此，教师可以展开以下布局：
问题一：船一开始就是我们现在看到的样子吗？
教师利用微课视频为学生呈现船的发展历程，从“舟筏时代”到“帆船时代”到“蒸汽船时代”到“轮船时代”再到“核潜艇时代”，为学生逐一呈现船的发展历程与具体模态。学生在丰富资料的研究与分析中，需要得出一个结论：随着科学技术的发展，船的外形、结构、材料和动力等方面都发生了变化。
问题二：船的载重量跟什么有关呢？
教师指导学生联结科学知识，从材料、体积、结构与重物放置位置等方面分析船的载重量，必要时可展开科学实验，联系“浮力”的知识点，得出提高船载重量的方法（船的体积越大，所受水的浮力越大，载重量就越大），进而思索用浮的材料造船和用沉的材料造船的区别。
问题三：如果你们是造船工程师团队，你们将怎样在控制制作成本的基础上，设计并制作一艘载重量达到200克、有自己动力、能将货物运送到目的地的小船呢？
教师指导项目组积极合作，聚焦问题，设计并制作一艘小船。首先，项目组要明确船的工程造价，确定所需材料及价格，得出初步的造价，如泡沫板、木板、电池、导线、小电动机等等。其次，项目组需要融合工程与数学等领域的知识，画出设计图，标注材料和结构，并从技术的角度讨论设计图的合理性与可靠性。在这一环节，教师还可以鼓励项目组使用信息技术，设计出船的3D模型，标注出每一个结构长度与宽度等数据。最后，项目组要融合技术与工程等领域的知识，先确定制作的步骤，后准备好制作的材料与工具，分工合作，先分装再组装，完成小船模型的设计。
问题四：通过测试，小船还可以怎样改进？
项目组制作了小船之后，教师让其进行测试，看是否达到要求。最后再联合STEM思维，思索小船还可以优化改进的地方，并再一次展开实践操作，完善成果。
（四）项目升华阶段：延伸STEM内核，搭建项目式评价平台
STEM理念下的小学科学项目式活动评价要综合考究，尽量以科学且合理的教学评价方式实现对整个项目式学习活动的精准测评。所以教师要循着项目开展的过程搭建更富有体系的项目式评价平台，让评价与项目开展环节相衔接，以科学、富有统领性的评价语言精准反馈项目活动，并发挥评价促教、促学的效力，持续延伸STEM内核，以实现项目的升华。
首先，教师要针对项目确定环节实施评价。这一环节的评价主要聚焦学生是否依据项目主题罗列、搜集了新旧知识与STEM领域的知识，小组内部聚焦项目主题初步确定项目探索的方向，对所涉及的项目探究内容进行规划等方面进行评价。比如，教师要根据学生对“设计并制作一辆动力小车”这一主题下单元知识内容的解读及联结STEM各元素讨论项目探究方向的情况实施评价。
其次，教师要针对项目驱动环节实施评价。这一环节的评价主要根据学生在特定项目情境引领下学习兴趣、学习行为等方面的表现施以评价。比如，教师针对“设计并制作一辆动力小车”这一主题创设了丰富多元的项目情境，那么教师便要依据不同情境下学生学习兴趣、课程参与度及各项行为表现实施评价，并以此盘剥学生基于情境引领对STEM元素的分析与考究情况。
最后，教师要针对项目实施环节展开评价。这一环节的评价主要针对学生项目活动实践中思考问题、分析问题及解决问题等方面的表现实施评价，并紧扣STEM元素，分析学生是否运用了技术思维、工程思维、科学思维、数学思维高效实践任务。比如，教师针对“制作一艘小船”这一主题实施评价时，便要从项目探究过程与项目成果等两个方面实施评价。从过程来分析，教师要评估学生是否运用科学与工程思维完成了设计并制作小船前的信息搜集、分析与考量工作，随即评估学生是否融合了STEM思维完成小船模型的设计、依据模型制作小船并生成完整成果等工作。从结果来分析，教师要聚焦学生此次项目探究中生成的成果，从是否按照设计图制作、载重量是否合格、船是否具有稳定性、成本控制是否得当、分工合作及汇报展示等方面进行评价。由此，教师也将获取学生在项目式学习中实践STEM思维的具体情况，并将其作为下一次项目活动设计的参考依据，让整个项目活动趋于完善。
三、结语
综上所述，小学科学教师基于STEM理念探寻项目式活动开展与评价路径有着必要性与可行性，它将增强学生对基础知识的理解，推动高阶思维持续进阶，使其走向深度学习的境地，让学生经历有意义的课程学习活动。所以小学科学教师便要从项目确定阶段、项目驱动阶段、项目实施阶段及项目升华阶段等四个环节出发，紧扣STEM理念，细化考量项目式活动开展与评价的路径，让学生在富有体系的项目式学习活动中加大知识理解与感知效度，展现做中学、学中思、思中创等过程，以推进学生的全方面发展。
参考文献：
[1]陈佩荷. STEM教育理念助力小学科学项目式学习的开展 [J]. 小学生(上旬刊), 2023, (12): 97-99.
[2]周欣. STEM模式下的小学科学项目式学习摭谈 [J]. 名师在线, 2023, (26): 29-31.
[3]周宸羽. STEAM理念下小学高年级科学课程项目式活动设计与实践研究[D]. 江西师范大学, 2023. DOI:10.27178/d.cnki.gjxsu.2023.000360.
[4]郭瑞璇. 基于STEM理念的小学科学项目式教学实践研究[D]. 西北师范大学, 2022. DOI:10.27410/d.cnki.gxbfu.2022.002388.
[5]张楚玥. 基于Ardnino的小学“智慧种植”项目式学习活动实践探究[D]. 宁夏大学, 2022. DOI:10.27257/d.cnki.gnxhc.2022.001095.
作者简介：
时维锐，华师教育研究院研究员，高级教师，江苏省徐州市沛县安国镇中心小学校长；徐州市名校长、徐州市优秀教育工作者、徐州市优秀共产党员、徐州市“乡村科学名师工作室”领衔人、徐州市“乡村科学名教师”，沛县劳动模范，彭城恩师；曾参与研究江苏省“十四五”精品规划课题研究，主持两项市级规划课题和八项市级个人课题研究并顺利结题，现主持一项项省级规划课题和一项市级规划课题；曾在《人民教育》《天津教育》《小学教学参考》等省级以上刊物发表教育教学、学校管理论文20余篇，出版专著一部。
