基于項目的STEM學習

贛州市第十四中學 王銀

未來已來，面對未來，技術(shù)學科的教育決不能短視更不能應(yīng)試，要著眼于孩子未來的人生，著眼于孩子的成長，著眼于國家發(fā)展、人才需要。面臨著技術(shù)日新月異的進步和天天出現(xiàn)的新問題，我們必須讓學生準備好應(yīng)對那些可能在現(xiàn)在還不存在的工作和挑戰(zhàn)，那就是無論學生將來面對的具體問題是什么，他們必須具備解決問題的能力，需要有能力系統(tǒng)的找到解決問題的辦法。
項目式學習（project-based learning，PBL）是一種以學生為中心，以解決問題核心的教學模式。學生從真實世界中的基本問題出發(fā)，圍繞復(fù)雜的、來自真實情境的主題，以小組的形式進行較長周期的開放型探究活動，并完成一系列如設(shè)計、計劃、問題解決、決策、作品創(chuàng)建以及結(jié)果交流等學習任務(wù)，最終達成知識建構(gòu)與能力提升的目標。
STEM是科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫。但STEM教育并不局限于四門各自獨立的學科，而是更關(guān)注其整合的意義和價值。
將STEM和項目學習整合的一個優(yōu)勢，是它可以包含與現(xiàn)實生活相關(guān)的真實任務(wù)。學生用他們在科學、技術(shù)、工程、數(shù)學各個領(lǐng)域的知識，來解決真實世界中有意義的問題。這種學習方式要求學生有批判性的思維，并且善于分析，強化了更高水平的思維技能。這種學習方式要求學生團隊協(xié)作、與同伴溝通、解決問題、自主學習，同時對所有學生都嚴格要求。
一、基于項目的STEM學習的特點：明確的結(jié)果、模糊的任務(wù)
明確的結(jié)果 基于項目的STEM學習的設(shè)計過程總是始于一個可測量的目標。其典型地包括在教學設(shè)計之前終結(jié)性評價的設(shè)計，確保學生實際達到這一目標。
模糊的任務(wù) 模糊定義并不是缺乏設(shè)計。教師設(shè)計的任務(wù)一定要讓學生調(diào)查研究，允許問題有多種解決方案。任務(wù)包含的所有情境在對模糊界定的成果有一個共同的理解的基礎(chǔ)上會合。
二、BSCS 5E教學模式
有效的項目式教學模式，BSCS 5E教學模式。5E模型與工程設(shè)計過程相似，利用工程設(shè)計提升了學習過程。工程設(shè)計過程是指在有明確結(jié)果要求的情況下，在尋求解決問題方案的過程中遵循的系統(tǒng)方法，幫助學生建立解決問題的能力和邏輯。
工程設(shè)計過程的七個步驟

5E模型與工程設(shè)計過程之間的聯(lián)系
5E步驟 設(shè)計過程步驟
約定（Engagement） 識別問題和制約因素
探索（Exploration） 調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點
解釋（Explanation） 調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點
延伸（Extension） 構(gòu)建和溝通
評估（Evaluation） 測速、優(yōu)化和反思

約定——識別問題和制約因素
教師必須抓住學生對設(shè)計問題的興趣點，基于學生已知的內(nèi)容，結(jié)合課堂討論來進行頭腦風暴。視頻短片、角色扮演、博客、實地考察和主講嘉賓，這些都是能讓學生投入項目的有效方法。制約因素是指作品成果應(yīng)該滿足或不滿足的限制條件。
探索——調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點
在研究階段，關(guān)鍵是所有活動都要有一個明確的目的。除此之外，這些活動必須模仿現(xiàn)實世界的任務(wù)，并且基于發(fā)現(xiàn)式學習。在這個階段，任務(wù)的設(shè)計應(yīng)該讓學生有共同的經(jīng)歷，在這些共同經(jīng)歷的基礎(chǔ)上繼續(xù)建立概念過程和技能。
解釋——調(diào)查研究，設(shè)想和分析觀點
除了證實學生得出的數(shù)據(jù)、使用的假設(shè)和項目設(shè)計，教師必須評估學生在開展項目時所采用的過程，也要評估項目團隊合作的情況。在評估學生時，教師要在必要的時候進行引導(dǎo)，但是很重要的一點是，教師一定不能給學生擺出具體的步驟讓他們來跟隨。經(jīng)常的情況是，教師最好的指導(dǎo)是給學生團隊提出開放式的問題。
延伸——構(gòu)建和溝通
發(fā)現(xiàn)式學習或者通過動手來解決具體問題的學習方法是必須的。當學生有機會目睹課程內(nèi)容怎樣與現(xiàn)實世界聯(lián)系時，他們可以從現(xiàn)實世界中獲得信息。另外學習的一個關(guān)鍵組成部分，就是有效而連續(xù)的書面和口頭溝通。要求學生既能夠面對技術(shù)人員做展示，也能面對外行聽眾做展示。在設(shè)計過程的不同階段，學生必須在團隊內(nèi)部進行溝通，也要作為團隊整體與他人進行溝通，還要作為個人來溝通。
評估——測試、優(yōu)化和反思
基于測試的結(jié)果、溝通的結(jié)果，學生會得到反饋，進行反思，進而優(yōu)化他們的設(shè)計方案。這個過程要求對照問題標準和目標對結(jié)果進行分析，再比較自己的預(yù)測和不同的測試結(jié)果時，學生應(yīng)該對自己的設(shè)計的長處和缺陷進行批判性思考。
三、課堂管理
基于項目的STEM學習中的課堂管理實際上包含的問題：第一個問題是如何設(shè)計基于項目的學習活動，從而把學生的學習和積極行為的表現(xiàn)最大化；第二個問題涉及學生分組活動時與課堂管理相聯(lián)系的各種主題。當教師和學生都對合作性學習環(huán)境的動力感到舒適自然時，課堂中項目實施的效果會更好。STEM項目學習中明確結(jié)果和模糊任務(wù)定義，對課堂管理有著深刻的影響。倡導(dǎo)的是學生的動機和參與，在有明確結(jié)果相伴的情況下，它減輕了教師和學生就課堂管理方面的考慮。依然期望學生注意力集中于任務(wù)，談話的內(nèi)容局限于計劃、探究、問題解決和溝通結(jié)果；學生以小組形式學習，也自我學習。學生要遵守課堂程序和常規(guī)模式。
四、評價
評價作是STEM項目學習的一個重要組成部分,評價使項目的各個組成部分有機結(jié)合為一個整體，維持學生的學習動機，并激發(fā)學生的創(chuàng)造性和更深層次的STEM學習。STEM項目學習的評價由終結(jié)性評價轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕纬尚栽u價為重心，項目學習中的真實評價則幫助學生從權(quán)威強制的調(diào)控轉(zhuǎn)向自我學習的調(diào)控。STEM項目評價讓學生以有意義的方式展示他們所學的內(nèi)容，并在學業(yè)方面取得成功，協(xié)助學生去做更多自己原先不曾料想有能力從事的活動。
在STEM項目學習的評估中，教師要把注意力從終結(jié)性評價轉(zhuǎn)移到形成性評價中。當關(guān)注的重點是形成性過程時：1、評價不僅僅被視為對產(chǎn)品的量化，而更關(guān)注學習的過程。2、測驗的分數(shù)或等級對學生終結(jié)性評價的影響最小化。3、學生對自己的學習過程有清晰的意識。
評價量規(guī)的設(shè)計用來幫助學生識別出自己需要進一步提高的方面。STEM項目學習的終結(jié)性評價任務(wù)和教案的設(shè)計同時進行。STEM項目學習中的形成性評價涵蓋了學習性手工作品的積累。形成性評價重點強調(diào)對學生思維方面的進展展開批判性的評價。使用的方式是讓學生書寫自己所學到的內(nèi)容，并說明學生自己認為學到了東西的原因，使學生對自己所學的知識能夠較靈活的使用。相對于形成性和終結(jié)性評價方案，真實性評價是最具挑戰(zhàn)的評價方式。真實性評價注重知識產(chǎn)品，知識產(chǎn)品通過現(xiàn)實世界的應(yīng)用而使評價與學生的現(xiàn)實生活密切相關(guān)。
五、教師在專業(yè)學習社區(qū)成長
基于項目的steam學習需要一支專業(yè)的教師隊伍，教師要具備必要的技能，設(shè)計出將學生潛能最大化的學習體驗項目。
對于教師來說，以項目為基礎(chǔ)的學習，設(shè)計可完成的高質(zhì)量項目并對項目進行客觀評價是一大挑戰(zhàn)，教師必須學會與同行合作設(shè)計和改進項目，同科目和不同科目教師之間合作。教師可以利用網(wǎng)絡(luò)，加入專業(yè)學習社區(qū)。教師們在專業(yè)學習社區(qū)中合作，一起制定學習目標，完善學術(shù)貢獻，并開發(fā)一致的評估標準。專業(yè)學習社區(qū)推動課程的一致性，并鼓勵教師團隊對所有學生的學習承擔集體責任，確保教師協(xié)同工作，以利用他們的專業(yè)知識和教學經(jīng)驗，改善自己的教學實踐，使每個孩子的學習和成長得到最大程度的發(fā)展。老師可以共享技巧和工具、實踐活動、公益活動，共享資源課程等。
時代不同了，學生需要學會在STEM的世界中茁壯成長，STEM的世界需要在有活力的動態(tài)環(huán)境下創(chuàng)新的解決問題。學生將會對自己未來進入的工作世界有著更深入更顯著的理解。