基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)

贛州市第十四中學(xué) 王銀

未來(lái)已來(lái)，面對(duì)未來(lái)，技術(shù)學(xué)科的教育決不能短視更不能應(yīng)試，要著眼于孩子未來(lái)的人生，著眼于孩子的成長(zhǎng)，著眼于國(guó)家發(fā)展、人才需要。面臨著技術(shù)日新月異的進(jìn)步和天天出現(xiàn)的新問(wèn)題，我們必須讓學(xué)生準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)那些可能在現(xiàn)在還不存在的工作和挑戰(zhàn)，那就是無(wú)論學(xué)生將來(lái)面對(duì)的具體問(wèn)題是什么，他們必須具備解決問(wèn)題的能力，需要有能力系統(tǒng)的找到解決問(wèn)題的辦法。
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（project-based learning，PBL）是一種以學(xué)生為中心，以解決問(wèn)題核心的教學(xué)模式。學(xué)生從真實(shí)世界中的基本問(wèn)題出發(fā)，圍繞復(fù)雜的、來(lái)自真實(shí)情境的主題，以小組的形式進(jìn)行較長(zhǎng)周期的開(kāi)放型探究活動(dòng)，并完成一系列如設(shè)計(jì)、計(jì)劃、問(wèn)題解決、決策、作品創(chuàng)建以及結(jié)果交流等學(xué)習(xí)任務(wù)，最終達(dá)成知識(shí)建構(gòu)與能力提升的目標(biāo)。
STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）四門(mén)學(xué)科英文首字母的縮寫(xiě)。但STEM教育并不局限于四門(mén)各自獨(dú)立的學(xué)科，而是更關(guān)注其整合的意義和價(jià)值。
將STEM和項(xiàng)目學(xué)習(xí)整合的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，是它可以包含與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的真實(shí)任務(wù)。學(xué)生用他們?cè)诳茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，來(lái)解決真實(shí)世界中有意義的問(wèn)題。這種學(xué)習(xí)方式要求學(xué)生有批判性的思維，并且善于分析，強(qiáng)化了更高水平的思維技能。這種學(xué)習(xí)方式要求學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、與同伴溝通、解決問(wèn)題、自主學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)所有學(xué)生都嚴(yán)格要求。
一、基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)的特點(diǎn)：明確的結(jié)果、模糊的任務(wù)
明確的結(jié)果 基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)過(guò)程總是始于一個(gè)可測(cè)量的目標(biāo)。其典型地包括在教學(xué)設(shè)計(jì)之前終結(jié)性評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)，確保學(xué)生實(shí)際達(dá)到這一目標(biāo)。
模糊的任務(wù) 模糊定義并不是缺乏設(shè)計(jì)。教師設(shè)計(jì)的任務(wù)一定要讓學(xué)生調(diào)查研究，允許問(wèn)題有多種解決方案。任務(wù)包含的所有情境在對(duì)模糊界定的成果有一個(gè)共同的理解的基礎(chǔ)上會(huì)合。
二、BSCS 5E教學(xué)模式
有效的項(xiàng)目式教學(xué)模式，BSCS 5E教學(xué)模式。5E模型與工程設(shè)計(jì)過(guò)程相似，利用工程設(shè)計(jì)提升了學(xué)習(xí)過(guò)程。工程設(shè)計(jì)過(guò)程是指在有明確結(jié)果要求的情況下，在尋求解決問(wèn)題方案的過(guò)程中遵循的系統(tǒng)方法，幫助學(xué)生建立解決問(wèn)題的能力和邏輯。
工程設(shè)計(jì)過(guò)程的七個(gè)步驟

5E模型與工程設(shè)計(jì)過(guò)程之間的聯(lián)系
5E步驟 設(shè)計(jì)過(guò)程步驟
約定（Engagement） 識(shí)別問(wèn)題和制約因素
探索（Exploration） 調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點(diǎn)
解釋?zhuān)‥xplanation） 調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點(diǎn)
延伸（Extension） 構(gòu)建和溝通
評(píng)估（Evaluation） 測(cè)速、優(yōu)化和反思

約定——識(shí)別問(wèn)題和制約因素
教師必須抓住學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題的興趣點(diǎn)，基于學(xué)生已知的內(nèi)容，結(jié)合課堂討論來(lái)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴。視頻短片、角色扮演、博客、實(shí)地考察和主講嘉賓，這些都是能讓學(xué)生投入項(xiàng)目的有效方法。制約因素是指作品成果應(yīng)該滿(mǎn)足或不滿(mǎn)足的限制條件。
探索——調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點(diǎn)
在研究階段，關(guān)鍵是所有活動(dòng)都要有一個(gè)明確的目的。除此之外，這些活動(dòng)必須模仿現(xiàn)實(shí)世界的任務(wù)，并且基于發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)。在這個(gè)階段，任務(wù)的設(shè)計(jì)應(yīng)該讓學(xué)生有共同的經(jīng)歷，在這些共同經(jīng)歷的基礎(chǔ)上繼續(xù)建立概念過(guò)程和技能。
解釋——調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點(diǎn)
除了證實(shí)學(xué)生得出的數(shù)據(jù)、使用的假設(shè)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)，教師必須評(píng)估學(xué)生在開(kāi)展項(xiàng)目時(shí)所采用的過(guò)程，也要評(píng)估項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)合作的情況。在評(píng)估學(xué)生時(shí)，教師要在必要的時(shí)候進(jìn)行引導(dǎo)，但是很重要的一點(diǎn)是，教師一定不能給學(xué)生擺出具體的步驟讓他們來(lái)跟隨。經(jīng)常的情況是，教師最好的指導(dǎo)是給學(xué)生團(tuán)隊(duì)提出開(kāi)放式的問(wèn)題。
延伸——構(gòu)建和溝通
發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)或者通過(guò)動(dòng)手來(lái)解決具體問(wèn)題的學(xué)習(xí)方法是必須的。當(dāng)學(xué)生有機(jī)會(huì)目睹課程內(nèi)容怎樣與現(xiàn)實(shí)世界聯(lián)系時(shí)，他們可以從現(xiàn)實(shí)世界中獲得信息。另外學(xué)習(xí)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，就是有效而連續(xù)的書(shū)面和口頭溝通。要求學(xué)生既能夠面對(duì)技術(shù)人員做展示，也能面對(duì)外行聽(tīng)眾做展示。在設(shè)計(jì)過(guò)程的不同階段，學(xué)生必須在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部進(jìn)行溝通，也要作為團(tuán)隊(duì)整體與他人進(jìn)行溝通，還要作為個(gè)人來(lái)溝通。
評(píng)估——測(cè)試、優(yōu)化和反思
基于測(cè)試的結(jié)果、溝通的結(jié)果，學(xué)生會(huì)得到反饋，進(jìn)行反思，進(jìn)而優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)方案。這個(gè)過(guò)程要求對(duì)照問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，再比較自己的預(yù)測(cè)和不同的測(cè)試結(jié)果時(shí)，學(xué)生應(yīng)該對(duì)自己的設(shè)計(jì)的長(zhǎng)處和缺陷進(jìn)行批判性思考。
三、課堂管理
基于項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)中的課堂管理實(shí)際上包含的問(wèn)題：第一個(gè)問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而把學(xué)生的學(xué)習(xí)和積極行為的表現(xiàn)最大化；第二個(gè)問(wèn)題涉及學(xué)生分組活動(dòng)時(shí)與課堂管理相聯(lián)系的各種主題。當(dāng)教師和學(xué)生都對(duì)合作性學(xué)習(xí)環(huán)境的動(dòng)力感到舒適自然時(shí)，課堂中項(xiàng)目實(shí)施的效果會(huì)更好。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中明確結(jié)果和模糊任務(wù)定義，對(duì)課堂管理有著深刻的影響。倡導(dǎo)的是學(xué)生的動(dòng)機(jī)和參與，在有明確結(jié)果相伴的情況下，它減輕了教師和學(xué)生就課堂管理方面的考慮。依然期望學(xué)生注意力集中于任務(wù)，談話(huà)的內(nèi)容局限于計(jì)劃、探究、問(wèn)題解決和溝通結(jié)果；學(xué)生以小組形式學(xué)習(xí)，也自我學(xué)習(xí)。學(xué)生要遵守課堂程序和常規(guī)模式。
四、評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)作是STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分,評(píng)價(jià)使項(xiàng)目的各個(gè)組成部分有機(jī)結(jié)合為一個(gè)整體，維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性和更深層次的STEM學(xué)習(xí)。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)由終結(jié)性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕纬尚栽u(píng)價(jià)為重心，項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的真實(shí)評(píng)價(jià)則幫助學(xué)生從權(quán)威強(qiáng)制的調(diào)控轉(zhuǎn)向自我學(xué)習(xí)的調(diào)控。STEM項(xiàng)目評(píng)價(jià)讓學(xué)生以有意義的方式展示他們所學(xué)的內(nèi)容，并在學(xué)業(yè)方面取得成功，協(xié)助學(xué)生去做更多自己原先不曾料想有能力從事的活動(dòng)。
在STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的評(píng)估中，教師要把注意力從終結(jié)性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移到形成性評(píng)價(jià)中。當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)是形成性過(guò)程時(shí)：1、評(píng)價(jià)不僅僅被視為對(duì)產(chǎn)品的量化，而更關(guān)注學(xué)習(xí)的過(guò)程。2、測(cè)驗(yàn)的分?jǐn)?shù)或等級(jí)對(duì)學(xué)生終結(jié)性評(píng)價(jià)的影響最小化。3、學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程有清晰的意識(shí)。
評(píng)價(jià)量規(guī)的設(shè)計(jì)用來(lái)幫助學(xué)生識(shí)別出自己需要進(jìn)一步提高的方面。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)的終結(jié)性評(píng)價(jià)任務(wù)和教案的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。STEM項(xiàng)目學(xué)習(xí)中的形成性評(píng)價(jià)涵蓋了學(xué)習(xí)性手工作品的積累。形成性評(píng)價(jià)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生思維方面的進(jìn)展展開(kāi)批判性的評(píng)價(jià)。使用的方式是讓學(xué)生書(shū)寫(xiě)自己所學(xué)到的內(nèi)容，并說(shuō)明學(xué)生自己認(rèn)為學(xué)到了東西的原因，使學(xué)生對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)能夠較靈活的使用。相對(duì)于形成性和終結(jié)性評(píng)價(jià)方案，真實(shí)性評(píng)價(jià)是最具挑戰(zhàn)的評(píng)價(jià)方式。真實(shí)性評(píng)價(jià)注重知識(shí)產(chǎn)品，知識(shí)產(chǎn)品通過(guò)現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用而使評(píng)價(jià)與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)。
五、教師在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)社區(qū)成長(zhǎng)
基于項(xiàng)目的steam學(xué)習(xí)需要一支專(zhuān)業(yè)的教師隊(duì)伍，教師要具備必要的技能，設(shè)計(jì)出將學(xué)生潛能最大化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)項(xiàng)目。
對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)可完成的高質(zhì)量項(xiàng)目并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)是一大挑戰(zhàn)，教師必須學(xué)會(huì)與同行合作設(shè)計(jì)和改進(jìn)項(xiàng)目，同科目和不同科目教師之間合作。教師可以利用網(wǎng)絡(luò)，加入專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)社區(qū)。教師們?cè)趯?zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)社區(qū)中合作，一起制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，完善學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，并開(kāi)發(fā)一致的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)社區(qū)推動(dòng)課程的一致性，并鼓勵(lì)教師團(tuán)隊(duì)對(duì)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)承擔(dān)集體責(zé)任，確保教師協(xié)同工作，以利用他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，改善自己的教學(xué)實(shí)踐，使每個(gè)孩子的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)得到最大程度的發(fā)展。老師可以共享技巧和工具、實(shí)踐活動(dòng)、公益活動(dòng)，共享資源課程等。
時(shí)代不同了，學(xué)生需要學(xué)會(huì)在STEM的世界中茁壯成長(zhǎng)，STEM的世界需要在有活力的動(dòng)態(tài)環(huán)境下創(chuàng)新的解決問(wèn)題。學(xué)生將會(huì)對(duì)自己未來(lái)進(jìn)入的工作世界有著更深入更顯著的理解。