基于项目的STEM学习

赣州市第十四中学 王银

未来已来，面对未来，技术学科的教育决不能短视更不能应试，要着眼于孩子未来的人生，着眼于孩子的成长，着眼于国家发展、人才需要。面临着技术日新月异的进步和天天出现的新问题，我们必须让学生准备好应对那些可能在现在还不存在的工作和挑战，那就是无论学生将来面对的具体问题是什么，他们必须具备解决问题的能力，需要有能力系统的找到解决问题的办法。
项目式学习（project-based learning，PBL）是一种以学生为中心，以解决问题核心的教学模式。学生从真实世界中的基本问题出发，围绕复杂的、来自真实情境的主题，以小组的形式进行较长周期的开放型探究活动，并完成一系列如设计、计划、问题解决、决策、作品创建以及结果交流等学习任务，最终达成知识建构与能力提升的目标。
STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。但STEM教育并不局限于四门各自独立的学科，而是更关注其整合的意义和价值。
将STEM和项目学习整合的一个优势，是它可以包含与现实生活相关的真实任务。学生用他们在科学、技术、工程、数学各个领域的知识，来解决真实世界中有意义的问题。这种学习方式要求学生有批判性的思维，并且善于分析，强化了更高水平的思维技能。这种学习方式要求学生团队协作、与同伴沟通、解决问题、自主学习，同时对所有学生都严格要求。
一、基于项目的STEM学习的特点：明确的结果、模糊的任务
明确的结果 基于项目的STEM学习的设计过程总是始于一个可测量的目标。其典型地包括在教学设计之前终结性评价的设计，确保学生实际达到这一目标。
模糊的任务 模糊定义并不是缺乏设计。教师设计的任务一定要让学生调查研究，允许问题有多种解决方案。任务包含的所有情境在对模糊界定的成果有一个共同的理解的基础上会合。
二、BSCS 5E教学模式
有效的项目式教学模式，BSCS 5E教学模式。5E模型与工程设计过程相似，利用工程设计提升了学习过程。工程设计过程是指在有明确结果要求的情况下，在寻求解决问题方案的过程中遵循的系统方法，帮助学生建立解决问题的能力和逻辑。
工程设计过程的七个步骤

5E模型与工程设计过程之间的联系
5E步骤 设计过程步骤
约定（Engagement） 识别问题和制约因素
探索（Exploration） 调查研究，设想和分析观点
解释（Explanation） 调查研究，设想和分析观点
延伸（Extension） 构建和沟通
评估（Evaluation） 测速、优化和反思

约定——识别问题和制约因素
教师必须抓住学生对设计问题的兴趣点，基于学生已知的内容，结合课堂讨论来进行头脑风暴。视频短片、角色扮演、博客、实地考察和主讲嘉宾，这些都是能让学生投入项目的有效方法。制约因素是指作品成果应该满足或不满足的限制条件。
探索——调查研究，设想和分析观点
在研究阶段，关键是所有活动都要有一个明确的目的。除此之外，这些活动必须模仿现实世界的任务，并且基于发现式学习。在这个阶段，任务的设计应该让学生有共同的经历，在这些共同经历的基础上继续建立概念过程和技能。
解释——调查研究，设想和分析观点
除了证实学生得出的数据、使用的假设和项目设计，教师必须评估学生在开展项目时所采用的过程，也要评估项目团队合作的情况。在评估学生时，教师要在必要的时候进行引导，但是很重要的一点是，教师一定不能给学生摆出具体的步骤让他们来跟随。经常的情况是，教师最好的指导是给学生团队提出开放式的问题。
延伸——构建和沟通
发现式学习或者通过动手来解决具体问题的学习方法是必须的。当学生有机会目睹课程内容怎样与现实世界联系时，他们可以从现实世界中获得信息。另外学习的一个关键组成部分，就是有效而连续的书面和口头沟通。要求学生既能够面对技术人员做展示，也能面对外行听众做展示。在设计过程的不同阶段，学生必须在团队内部进行沟通，也要作为团队整体与他人进行沟通，还要作为个人来沟通。
评估——测试、优化和反思
基于测试的结果、沟通的结果，学生会得到反馈，进行反思，进而优化他们的设计方案。这个过程要求对照问题标准和目标对结果进行分析，再比较自己的预测和不同的测试结果时，学生应该对自己的设计的长处和缺陷进行批判性思考。
三、课堂管理
基于项目的STEM学习中的课堂管理实际上包含的问题：第一个问题是如何设计基于项目的学习活动，从而把学生的学习和积极行为的表现最大化；第二个问题涉及学生分组活动时与课堂管理相联系的各种主题。当教师和学生都对合作性学习环境的动力感到舒适自然时，课堂中项目实施的效果会更好。STEM项目学习中明确结果和模糊任务定义，对课堂管理有着深刻的影响。倡导的是学生的动机和参与，在有明确结果相伴的情况下，它减轻了教师和学生就课堂管理方面的考虑。依然期望学生注意力集中于任务，谈话的内容局限于计划、探究、问题解决和沟通结果；学生以小组形式学习，也自我学习。学生要遵守课堂程序和常规模式。
四、评价
评价作是STEM项目学习的一个重要组成部分,评价使项目的各个组成部分有机结合为一个整体，维持学生的学习动机，并激发学生的创造性和更深层次的STEM学习。STEM项目学习的评价由终结性评价转变为以形成性评价为重心，项目学习中的真实评价则帮助学生从权威强制的调控转向自我学习的调控。STEM项目评价让学生以有意义的方式展示他们所学的内容，并在学业方面取得成功，协助学生去做更多自己原先不曾料想有能力从事的活动。
在STEM项目学习的评估中，教师要把注意力从终结性评价转移到形成性评价中。当关注的重点是形成性过程时：1、评价不仅仅被视为对产品的量化，而更关注学习的过程。2、测验的分数或等级对学生终结性评价的影响最小化。3、学生对自己的学习过程有清晰的意识。
评价量规的设计用来帮助学生识别出自己需要进一步提高的方面。STEM项目学习的终结性评价任务和教案的设计同时进行。STEM项目学习中的形成性评价涵盖了学习性手工作品的积累。形成性评价重点强调对学生思维方面的进展展开批判性的评价。使用的方式是让学生书写自己所学到的内容，并说明学生自己认为学到了东西的原因，使学生对自己所学的知识能够较灵活的使用。相对于形成性和终结性评价方案，真实性评价是最具挑战的评价方式。真实性评价注重知识产品，知识产品通过现实世界的应用而使评价与学生的现实生活密切相关。
五、教师在专业学习社区成长
基于项目的steam学习需要一支专业的教师队伍，教师要具备必要的技能，设计出将学生潜能最大化的学习体验项目。
对于教师来说，以项目为基础的学习，设计可完成的高质量项目并对项目进行客观评价是一大挑战，教师必须学会与同行合作设计和改进项目，同科目和不同科目教师之间合作。教师可以利用网络，加入专业学习社区。教师们在专业学习社区中合作，一起制定学习目标，完善学术贡献，并开发一致的评估标准。专业学习社区推动课程的一致性，并鼓励教师团队对所有学生的学习承担集体责任，确保教师协同工作，以利用他们的专业知识和教学经验，改善自己的教学实践，使每个孩子的学习和成长得到最大程度的发展。老师可以共享技巧和工具、实践活动、公益活动，共享资源课程等。
时代不同了，学生需要学会在STEM的世界中茁壮成长，STEM的世界需要在有活力的动态环境下创新的解决问题。学生将会对自己未来进入的工作世界有着更深入更显著的理解。