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摘 要：为解决现实世界的问题或项目，将STEM教育与项目学习有机结合，即基于STEM项目学习的教学。该教学方法采用“激活旧知，选定项目”、“活动探究，展示新知”、“应用新知，作品制作”、“成果交流，融会贯通”四个阶段的教学模式，也突出科学教学的核心地位。
关键词：STEM;项目学习;科学教学
一、理念选择：STEM教育+项目学习（PBL）
STEM教育是整合科学、技术、工程、数学等多方面的教育，单一的科学、技术、艺术、数学都不能生产出东西，只有把它们结合在一起的时候，才能生产出有价值的东西[1]。项目学习（Project-Based Learning，PBL），“是以学习研究某种或多种学科概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，在真实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相互关联问题的一种教学/学习模式”[2]。STEM尤其适合于使用基于项目的学习模式，因为在科学、技术、工程和数学之间本来就有很自然的交接。故将STEM教育和项目学习有机结合在一起，为STEM项目学习（如图1所示）。这种学习方式为学生提供了融入真实情境的体验，鼓励学生运用科学、技术、工程、数学等领域的知识与技能解决现实世界的问题。因此STEM项目学习可以理解为以项目学习为框架整合STEM内容的学习模式，是利用STEM領域的知识与技能解决现实问题的学习过程。
二、模式确定
STEM项目学习的核心要素包括以学生为中心、充足的时间、明确的结果以及跨学科。其中“以学生为中心”指在整个项目活动中，学生以小组的形式完成项目活动的各个任务，而教师发挥组织、指导、监督、评价作用;“充足的时间”目的是使学生有充足的时间学习一系列的知识和技能;“明确的结果”包括对需要完成的任务有明确的期望和约束限制，保证所有学生都能学习并获得成功，但达到目标的时间、方式可以不同;“跨学科”指学生有意识地参与并整合多个学术领域和多种学习方法来研究某个核心问题或项目。
STEM教育中的教学活动设计应遵循梅瑞尔的首要教学原理，又称五星教学原理，具体结构概括为“一个中心+四个基本点”，即要求整个教学活动应该以问题为中心，进行从激活旧知、展示新知、应用新知、融会贯通四个阶段循环往复的学习。常见的基于项目的学习操作流程包括制定项目、制定计划、活动探究、作品制作、成果交流、活动评价六个阶段。故“基于STEM项目学习的科学教学”的实施过程兼顾五星教学原理和基于项目的学习模式，由“激活旧知，选定项目”、“活动探究，展示新知”、“应用新知，作品制作”、“成果交流，融会贯通”四个阶段构成。
三、教学实践
变阻器是初中科学教学中的一个重要概念，下面我将结合“基于STEM项目学习的科学教学”的模式，以浙教版初中科学八年级上册第4章第4节《变阻器》教学内容为例，建立以项目为中心的基于STEM项目学习的科学教学的教学设计。
（一）“激活旧知，选定项目”阶段：教师通过创设情境引出项目，学生回顾旧知。
此阶段在于对科学知识进行回顾，为后面的工程、技术活动提供理论基础。因为STEM教育是以科学知识为核心，是以跨学科知识为载体，依托工程、技术等活动的跨学科教育体系，先对跨学科知识进行激活。
（二）“活动探究，展示新知”阶段：教师通过提供资料布置任务，为学生提供交流合作和活动探究的平台。
此该阶段重在对技术方法的选择以及技术工具的操作、技术数据的采集与解释。
（三）“应用新知，作品制作”阶段：教师通过监督观察和技术指导，学生应用评估和协作实践。
作品制作是STEM项目学习活动的重要组成部分。该阶段中在对项目的设计优化以及动手制作能力的提高，将知识转为技能，实现现实问题的解决。
（四）“成果交流，融会贯通”阶段：教师通过跨界合作和成品汇集，学生体会STEM知识与技术整合。
该阶段侧重对各学科知识与技能进行整合与应用，实现对现实问题的解决。
四、实践反思
我校科学组对“基于STEM项目学习的科学教学”作本土化、学科化、操作化的分析与实践，初步摸索出“基于STEM项目学习的科学教学”模型，并将其应用在教学中。在应用实践的一年中，我们总结出了实施凸“基于STEM项目学习的科学教学”的有效建议：
（一）通过“任务成线、问题成串、活动成系列、知识成体系、目标不断实现”的认知发展过程来凸显STEAM项目学习。
（二）工程项目选择和设计的要求
以适切的工程项目为载体，可以将教学内容与技术、数学有机结合在一起，选择的工程项目要有以下三个层次的特征：
1.真实性。教师要创设真实的问题情境，真实的情境才是有意义的，才能引起学生的共鸣。比如提供案例中设计变阻器就是一个真实情境。
2.趣味性。有趣味的工程项目，学生才会积极参与设计，提高课堂的有效性。
3.梯度性。在工程项目设计过程中的问题要有一定的梯度，由简入深，吸引学生的兴趣。比如在《变阻器—调光灯制作》的教学中，各任务问题层层深入，让学生自制的一个可以调节亮暗的台灯。
4.延伸性。工程项目的问题能够具有继续探讨和延伸的价值，有可以挖掘的潜能。比如在变阻器教学中，延伸到生活中变阻器应用于各种用电器等。
（三）结合技术、数学，强调工程项目，突出科学
为体现学科整合，体现本学科的重要性，教师引导学生通过科学探究、数学计算、技术知识与技能的应用，来完成工程项目。比如在《变阻器》的教学中，为制作出变阻器这项工程项目，通过科学探究，结合技术知识与技能的应用，从而设计出变阻器的模型;为了解滑动变阻器，结合电流表上的数据加以分析。这样的教学不仅突出科学教学，还将工程、技术、数学。
（四）学生的活动要协作
STEM教育提倡以小组合作的形式解决问题或完成工程项目。教师可以根据每个学生的不同特点进行分组，每一小组里有动手能力强、数学成绩突出或者实验设计能力好的学生，这样分组更有利于学生学会如何在团队中展示自己所擅长的东西，培养学生的团队协作能力。比如《变阻器》的教学中的小组活动有：变阻器的应用、建立变阻器模型、变阻器改变灯泡的亮度、旋钮型变阻器接入台灯。这些活动中，就需要小组里有动手能力强的学生，利于学生学会在团队中展示自己所擅长的东西，培养学生的团队协作能力。整堂课学生进行合作学习，参与整个STEM工程，充分体现了以学生为中心，主动进行变阻器的建构。
参考文献
[1] 李雁冰.“科学、技术、工程与数学”教育运动的本质反思与实践问题——对话加拿大英属哥伦比亚大学Nashon教授[J].全球教育展望，2014，（11）：3-8.
[2] 刘程.基于项目学习的STEM教学实践研究[D].上海：上海师范大学，2017，（4）：10.
关键词：STEM;项目学习;科学教学
一、理念选择：STEM教育+项目学习（PBL）
STEM教育是整合科学、技术、工程、数学等多方面的教育，单一的科学、技术、艺术、数学都不能生产出东西，只有把它们结合在一起的时候，才能生产出有价值的东西[1]。项目学习（Project-Based Learning，PBL），“是以学习研究某种或多种学科概念和原理为中心，以制作作品并将作品推销给客户为目的，在真实世界中借助多种资源开展探究活动，并在一定时间内解决一系列相互关联问题的一种教学/学习模式”[2]。STEM尤其适合于使用基于项目的学习模式，因为在科学、技术、工程和数学之间本来就有很自然的交接。故将STEM教育和项目学习有机结合在一起，为STEM项目学习（如图1所示）。这种学习方式为学生提供了融入真实情境的体验，鼓励学生运用科学、技术、工程、数学等领域的知识与技能解决现实世界的问题。因此STEM项目学习可以理解为以项目学习为框架整合STEM内容的学习模式，是利用STEM領域的知识与技能解决现实问题的学习过程。
二、模式确定
STEM项目学习的核心要素包括以学生为中心、充足的时间、明确的结果以及跨学科。其中“以学生为中心”指在整个项目活动中，学生以小组的形式完成项目活动的各个任务，而教师发挥组织、指导、监督、评价作用;“充足的时间”目的是使学生有充足的时间学习一系列的知识和技能;“明确的结果”包括对需要完成的任务有明确的期望和约束限制，保证所有学生都能学习并获得成功，但达到目标的时间、方式可以不同;“跨学科”指学生有意识地参与并整合多个学术领域和多种学习方法来研究某个核心问题或项目。
STEM教育中的教学活动设计应遵循梅瑞尔的首要教学原理，又称五星教学原理，具体结构概括为“一个中心+四个基本点”，即要求整个教学活动应该以问题为中心，进行从激活旧知、展示新知、应用新知、融会贯通四个阶段循环往复的学习。常见的基于项目的学习操作流程包括制定项目、制定计划、活动探究、作品制作、成果交流、活动评价六个阶段。故“基于STEM项目学习的科学教学”的实施过程兼顾五星教学原理和基于项目的学习模式，由“激活旧知，选定项目”、“活动探究，展示新知”、“应用新知，作品制作”、“成果交流，融会贯通”四个阶段构成。
三、教学实践
变阻器是初中科学教学中的一个重要概念，下面我将结合“基于STEM项目学习的科学教学”的模式，以浙教版初中科学八年级上册第4章第4节《变阻器》教学内容为例，建立以项目为中心的基于STEM项目学习的科学教学的教学设计。
（一）“激活旧知，选定项目”阶段：教师通过创设情境引出项目，学生回顾旧知。
此阶段在于对科学知识进行回顾，为后面的工程、技术活动提供理论基础。因为STEM教育是以科学知识为核心，是以跨学科知识为载体，依托工程、技术等活动的跨学科教育体系，先对跨学科知识进行激活。
（二）“活动探究，展示新知”阶段：教师通过提供资料布置任务，为学生提供交流合作和活动探究的平台。
此该阶段重在对技术方法的选择以及技术工具的操作、技术数据的采集与解释。
（三）“应用新知，作品制作”阶段：教师通过监督观察和技术指导，学生应用评估和协作实践。
作品制作是STEM项目学习活动的重要组成部分。该阶段中在对项目的设计优化以及动手制作能力的提高，将知识转为技能，实现现实问题的解决。
（四）“成果交流，融会贯通”阶段：教师通过跨界合作和成品汇集，学生体会STEM知识与技术整合。
该阶段侧重对各学科知识与技能进行整合与应用，实现对现实问题的解决。
四、实践反思
我校科学组对“基于STEM项目学习的科学教学”作本土化、学科化、操作化的分析与实践，初步摸索出“基于STEM项目学习的科学教学”模型，并将其应用在教学中。在应用实践的一年中，我们总结出了实施凸“基于STEM项目学习的科学教学”的有效建议：
（一）通过“任务成线、问题成串、活动成系列、知识成体系、目标不断实现”的认知发展过程来凸显STEAM项目学习。
（二）工程项目选择和设计的要求
以适切的工程项目为载体，可以将教学内容与技术、数学有机结合在一起，选择的工程项目要有以下三个层次的特征：
1.真实性。教师要创设真实的问题情境，真实的情境才是有意义的，才能引起学生的共鸣。比如提供案例中设计变阻器就是一个真实情境。
2.趣味性。有趣味的工程项目，学生才会积极参与设计，提高课堂的有效性。
3.梯度性。在工程项目设计过程中的问题要有一定的梯度，由简入深，吸引学生的兴趣。比如在《变阻器—调光灯制作》的教学中，各任务问题层层深入，让学生自制的一个可以调节亮暗的台灯。
4.延伸性。工程项目的问题能够具有继续探讨和延伸的价值，有可以挖掘的潜能。比如在变阻器教学中，延伸到生活中变阻器应用于各种用电器等。
（三）结合技术、数学，强调工程项目，突出科学
为体现学科整合，体现本学科的重要性，教师引导学生通过科学探究、数学计算、技术知识与技能的应用，来完成工程项目。比如在《变阻器》的教学中，为制作出变阻器这项工程项目，通过科学探究，结合技术知识与技能的应用，从而设计出变阻器的模型;为了解滑动变阻器，结合电流表上的数据加以分析。这样的教学不仅突出科学教学，还将工程、技术、数学。
（四）学生的活动要协作
STEM教育提倡以小组合作的形式解决问题或完成工程项目。教师可以根据每个学生的不同特点进行分组，每一小组里有动手能力强、数学成绩突出或者实验设计能力好的学生，这样分组更有利于学生学会如何在团队中展示自己所擅长的东西，培养学生的团队协作能力。比如《变阻器》的教学中的小组活动有：变阻器的应用、建立变阻器模型、变阻器改变灯泡的亮度、旋钮型变阻器接入台灯。这些活动中，就需要小组里有动手能力强的学生，利于学生学会在团队中展示自己所擅长的东西，培养学生的团队协作能力。整堂课学生进行合作学习，参与整个STEM工程，充分体现了以学生为中心，主动进行变阻器的建构。
参考文献
[1] 李雁冰.“科学、技术、工程与数学”教育运动的本质反思与实践问题——对话加拿大英属哥伦比亚大学Nashon教授[J].全球教育展望，2014，（11）：3-8.
[2] 刘程.基于项目学习的STEM教学实践研究[D].上海：上海师范大学，2017，（4）：10.