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基于学生认知发展实施STEM教学

时间:2018-05-15 17:13来源:未知 作者:360期刊网 点击:

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  基于学生认知发展实施STEM教学

  文/上海师范大学第一附属小学孙爱军钱婧倩

  上海师范大学第一附属小学在参与STEM+研究中心的长周期实证教育研究项目的过程中,深入挖掘STEM+课程的本质,开展了九大主题综合项目活动,并进行了校本化实施。该校秉持“引导学生融合多领域的知识与技能去解决现实世界的问题”这-STEM教学理念,积极为学生建构了一条以“学习者中心”为融合取向的“4D”学习路径,即发现问题Discover-设计解决方法Design-利用科学技术数学知识实施解决方法Do-将解决方法进行传达Del iver,从而有效促进了学生的认知发展。

  2014年,我校作为徐汇区8所试点小学之一参与了STEM+研究中心的长周期实证教育研究项目。在历时两年多的实践过程中,我们深切地感受到STEM+课程含义无限,“为未来学习”是核心指向,这也正契合了当前中国学生发展核心素养的内涵——具备能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。两年多来,我校有四位教师参与了STEM+课程的教学实践,在四个年级的样本班级和学生社团中开展了9个主题的综合项目活动,通过用工程思维跨界教学,改变了课堂结构,带动了教学创新,形成了基于学生认知发展的“4D”学习路径,培育了学生的多维度素养。

  一、根据学生认知水平匹配学习项目

  STEM教学有别于本土分科制背景下的间歇性片段性活动,难度高、开放度大、综合性强,需要学生已有的认知水平、学习基础、学习能力作支撑。在STEM+研究中心提供的第一批40个学习项目中,每令项目都是一个从真实世界出发、与未来职业相关联的跨学科集成体,从学前贯穿到高中,针对不同学段学生年龄特征。小学学段共有8个学习项目,即“虫虫盒子”“雨量器”“搭建温室”“超级运动鞋”“设计道路”“制作肺活量计”“喂鸟器”和“制作船模”。怎样将这8个项目与各年级学生匹配呢?我们进行了校本化思考、分析和定位。

  1.系统思考

  由于项目学习涉及多领域的知识和技能,教师在开展STEM教学时需基于学生已有的认知水平,同时关注学生认知水平发展的“过去”“现在”“未来”三个阶段。“过去”是指学生已经拥有的学科知识与技能;“现在”是指学生在本项目学习中需要掌握的学科知识与技能,即设定的教学目标及根据教学目标设置的教学活动与方法;“未来”指学生通过本项目的学习,能够突破实际认知后达到的上一层次的认知水平,即学生的最近发展区。简言之,通过项目学习,学生能够顺利地运用已有认知建构新认知,同时突破自我达到上一层次的认知。

  2.分析定位

  基于以上思考,我们首先对每个学习项目进行学习目标定位,即明确学生在本项目学习后所应掌握的学科知识、操作技能、综合运用能力等。而后对照这些目标寻找在小学阶段两门主要相关学科,即自然常识和数学中有联系的学习内容,将它作为学生已有的认知基础,进而确定适合本项目学习的年级学生。根据这样的分析定位思路,本学期我们将原本在六年级开展的学习项目“防止水土流失”也放到了五年级教学,如下页表1所示。

  二、激发学生认知需要,建构学习路径

  我们深刻感受到将STEM教学“引导学生融合多领域的知识与技能去解决现实世界的问题”这一理念转化为实践的关键是创设问题情境,激发学生认知需要并由此建构一条以“学习者中心”为融合取向的“4D”学习路径。在这一学习路径中,问题的定义并非出现在各学科概念构建之后,而是首先通过生动、合理的问题情境引发学生的学习内在动力,由学生自行表征问题,探究可能的解决策略,集成所需概念并学习,执行策略后进行反馈,开展项目交流互动。教师在整个项目学习的过程中作为隐性作用存在,即在学生需要时出现,提供适当的学科教学等专业性帮助。

  一 学习成效:学生在“超级运动鞋”项目学习中始终是主角,亲历了面对问题、解释问题、制订计划、集成所需概念、执行计划并反馈、表达与交流的全过程,最终解决了雨天穿运动鞋遇到的问题,设计出了晴雨两用的超级运动鞋。整个项目学习提升了学生在现实生活中解决问题的能力、团队合作意识、科学意志品质、探究学习兴趣和批判性思维,为其未来学习奠定了扎实的基础。

  教师作用:在“超级运动鞋”项目教学中,教师不仅为学生提供了真实的生活情境,激起了他们解决问题的欲望,促使他们积极地建构知识并进行融合和迁移,还根据学生表征的问题和提出的学习需求提供充分的学习支持,如学生在问题表征时发现运动鞋鞋底、鞋面、胶合剂性能都需提升,而教材中仅讨论了鞋底的性能问题,这时教师没有一味地死守教材,而是根据学生解决问题的实际需要拓展所教知识,充分肯定学生思维的开放度,促进了学习活动的真正发生,提高了项目学习的效度。

  三、满足学生认知兴趣,研发学习项目

  STEM+的核心载体是课程项目,正是通过对课程生活情境引发需求:伴随着汽车进入千家万户,它正在逐渐地成为人们生活的一部分。由于科技的进步和生活水平的提高,人们根据自己的需求对汽车发展提出了各种各样的设想。你未来想要一辆怎样的汽车带你出行昵?设计一辆属于你自己的未来汽车吧!

  维度1:汽车的基本原理

  1.汽车的内部与外部结构是怎样的?

  2.汽车的制作材料是怎样的?

  3.汽车依靠什么能源启动?

  4.汽车的安全装置是什么?

  Design

  维度2:我对未来汽车的需求

  1.内部与外部构造上的变化有哪些?

  2.汽车的安全性能从哪几个方面提升?

  3.我需要汽车具有哪些新功能?

  4.使用何种能源保护环境?

  维度3:汽车品牌设计

  1.目前市场中的汽车品牌有哪些?

  2.汽车晶牌诞生的故事是什么?

  3.品牌的基本要素有哪些?

  4.我想设计的品牌是什么?

  项目交流互动:一一

  小组之间分享研究成果,举办“我的未来汽车”品牌推介会项目的不断丰富来满足学生广泛的认知兴趣,从而引领STEM+的发展进程。我校在试点STEM+项目的同时,充分发挥《STEM+教师评级指南》设置的黄、蓝、绿、黑四级螺旋上升勋章体系的激励作用,鼓励教师围绕学校车模特色,自主创造具有学校特色的STEM+课程。上图2为我校“未来汽车诞生记”STEM+课程的学习路径设计。

  STEM教育是课程改革的一股助力,推动着学校和教师从理念到行为的全方位改变。今后,我校将在三个方面加大研究的力度:一是通过举办STEM+研讨月,将STEM教学理念辐射到其他学科,将动手实践资源同步分享到其他学科;二是根据STEM+课程需要,当课中涉及各领域知识教学时引入教师助手;三是结合学校实际,研发更多具有校本特色的STEM+课程,形成“技术之门”创新课程群;四是颁发校内勋章,努力培育特色教师。

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