基于問題化學(xué)習(xí)理念的STEM項目學(xué)習(xí)與教學(xué)研究獲獎科研報告

基于問題化學(xué)習(xí)理念的STEM項目學(xué)習(xí)與教學(xué)研究獲獎科研報告

一、基于問題化學(xué)習(xí)理念的

STEM項目學(xué)習(xí)研究背景

問題化學(xué)習(xí)是在復(fù)雜問題情境中，以學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題為生長點，以學(xué)科的問題為根基，以教師的問題為引導(dǎo)，生成具有層次性、結(jié)構(gòu)性、擴展性、可持續(xù)的有價值的問題系統(tǒng)并貫穿整個學(xué)習(xí)過程，從而促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)并解決問題，實現(xiàn)知識的遷移與建構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維、邏輯思維、發(fā)散思維、審辨思維。問題化學(xué)習(xí)的能力目標(biāo)指向問題的發(fā)現(xiàn)力、問題的建構(gòu)力、問題的解決力、問題的反思力、問題的設(shè)計力。問題的擴展和可持續(xù)性關(guān)鍵在于師生從不同維度和視角進行有深度的追問，同時學(xué)生要持續(xù)、辯證、系統(tǒng)地思考。在課堂上，學(xué)生之間互動生成問題，利用審辨式思維、求真的態(tài)度、開放的思想，以充分的理由和證據(jù)進行系統(tǒng)性分析，修正自己的認知。

問題化學(xué)習(xí)并不等同于項目式學(xué)習(xí)。問題化學(xué)習(xí)主要涉及單一學(xué)科，問題是學(xué)習(xí)和教學(xué)的核心，而項目式學(xué)習(xí)起始于現(xiàn)實生活中的實際問題，并尋找解決問題的多種方案。基于問題化學(xué)習(xí)理念的STEM項目學(xué)習(xí)整合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等多個學(xué)科，在模糊任務(wù)和問題的驅(qū)動下，帶著明確的目標(biāo)，通過迭代的方案設(shè)計、制作、測試優(yōu)化、合作與反思去解決一系列問題，并通過學(xué)生合作完成的項目考核學(xué)生對跨學(xué)科概念的掌握程度。在學(xué)習(xí)與建構(gòu)知識的同時，要培養(yǎng)學(xué)生在知識體系的范圍里去尋找問題，去發(fā)現(xiàn)問題、探究問題并解決問題，使兩者得到了較好的結(jié)合。師生都要明確自己的角色，即：教師是學(xué)習(xí)的支持者、學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和學(xué)習(xí)的陪伴者;學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。真實性的評價理念貫穿整個STEM項目學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠評價自己的學(xué)習(xí)，能夠管理自己的學(xué)習(xí)。但STEM教學(xué)設(shè)計還沒有統(tǒng)一的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?；趩栴}化學(xué)習(xí)理念的STEM項目學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計是實施STEM教育的基石，情景創(chuàng)建、問題確定、自主設(shè)計、構(gòu)建模型、測試與優(yōu)化、展示與交流、評價與反思、拓展遷移是教學(xué)設(shè)計中的關(guān)鍵程序。在此，以自主研發(fā)的STEM課程“霧霾口罩”為例，說明其教學(xué)設(shè)計方法。

二、“霧霾口罩”課例簡介

【涉及領(lǐng)域】科學(xué)、工程、技術(shù)、人文、數(shù)學(xué)

【建議年級】小學(xué)五、六年級

【授課時間】120分鐘

【材料】棉花、棉布、紗布、無紡布、活性炭布、熔噴布、耳掛、鼻夾、PM2.5空氣質(zhì)量檢測儀、針線或膠槍、記錄單

1.教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)目標(biāo)。了解霧霾是一種災(zāi)害性天氣，學(xué)會預(yù)防霧霾的措施;了解不同材料過濾空氣的效果不同，材料的不同組合方式也會影響空氣的過濾效果;加深對人與環(huán)境關(guān)系的認識，增強環(huán)境保護的意識和責(zé)任感。

技術(shù)目標(biāo)。能利用材料和工具制作出結(jié)構(gòu)完整的口罩;能通過調(diào)整材料的組合方式改變口罩的空氣過濾效果;能對口罩進行優(yōu)化、改進。

工程目標(biāo)。能根據(jù)限制因素，制作簡易口罩;能通過迭代，不斷優(yōu)化口罩的制作方法;制作方法具備可復(fù)制性。

數(shù)學(xué)目標(biāo)。能適當(dāng)修剪材料面積大小;能準(zhǔn)確記錄測試前后空氣PM2.5的含量;能計算測試前后空氣PM2.5含量的降低值與過濾百分比。

2.教學(xué)重點

不同材料過濾空氣的效果不同，材料的不同組合方式也會影響空氣的過濾效果，利用數(shù)學(xué)知識分析材料的過濾效果。

3.教學(xué)難點

采用控制變量的實驗方法，能通過調(diào)整材料的組合方式改變口罩的空氣過濾效果。

三、教學(xué)過程

“霧霾口罩”的教學(xué)包括八個步驟（見表1），每一項教師活動與學(xué)生活動對應(yīng)，教師提出一系列問題，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下思考并完成設(shè)計與制作任務(wù)。用表2的學(xué)生小組評價記錄單記錄制作霧霾口罩所消耗的材料和防霧霾測試結(jié)果，表3是根據(jù)測試對結(jié)果與過程進行評價的量表。

四、小結(jié)

人們生活在一個充滿問題的世界，問題無處不在，思維的價值就體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的過程中?；趩栴}化學(xué)習(xí)理念的STEM項目學(xué)習(xí)就是通過解決一系列的問題和任務(wù)來鼓勵學(xué)生自主合作學(xué)習(xí)，教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其終身學(xué)習(xí)的能力，養(yǎng)成不斷自我追問與發(fā)現(xiàn)問題的習(xí)慣。新課標(biāo)提出的小學(xué)科學(xué)核心素養(yǎng)強調(diào)能力的培養(yǎng)，特別強調(diào)了解決問題的能力。發(fā)現(xiàn)問題當(dāng)然重要，怎樣