打开文本图片集

摘 要：STEAM是一项多学科融合的教育理念，旨在提高学生科学探究能力。项目化学习是STEAM教育连接学科知识的纽带。在STEAM理念指导下研究初中科学项目化学习设计有助于为初中科学教学创新发展提供全新视角。基于此，文章从STEAM教育和项目化学习的内涵和特点入手，分析STEAM理念下项目化学习设计要点和框架。在全面了解相关情况基础上提出具体的案例分析。达到提高初中科学教学质量、优化教学效果的目标。

关键词：STEAM理念；初中科学；项目化学习；设计

前言：

STEAM教育理念是充分结合教学理论知识和生活实际问题，在创造性解决问题中提高学生思维能力，促进学生身心全面发展。项目化学习是STEAM教育活动主要方式，二者的融合为初中科学学科发展创造了条件和可能。因此，科学教师应该积极探索STEAM理念下初中科学项目化学习设计。

一、STEAM理念下的项目化学习概述

（一）STEAM教育本质和特征

STEAM教育是集科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）为一体的综合教育。STEAM是在STEM基础上，由美国政府主导的一项教育计划，多增加的一项艺术要求教育元素更加多元，学科能力更加丰富。整体而言，STEAM教育目标是打破学科僵局，培养学生学科核心素养，提高解决实际问题的能力，进而发展成高素质人才[1]。

STEAM教育具有鲜明的特征，主要表现为以下五方面（如图1所示）：一是学科综合性。STEAM不是单一学科的知识学习过程，而是多学科融合，相互促进、配合，共同形成多学科综合能力的过程；二是学科项目性。项目性也称作情境性，STEAM教育理念下的教学活动是利用情境性的项目联系学科知识，在活动中完成多学科知识的内化和迁移；三是实践性。STEAM教育要求学生亲自参与活动过程，通过完成项目任务加深对知识的理解和掌握；四是协作性。STEAM教育视角下，活动过程具有一定复杂性，需要师生之间、生生之间、师师之间等多层面的团结协作才能完成；五是多维性。STEAM教育要求多角度、多维度、全方位阐述活动目标、活动内容、活动资源和评价[2]。

（二）项目化学习内涵与特点

项目化学习由美国教育家杜威提出，旨在真实问题情景下，通过合作探究方式提高学生综合能力。项目化学习主要围绕主题、活动、情景、结果四部分展开，主题指的是内容，即真实问题情景，主题设计要具有挑战性，满足现实社会需要，既能激发学生探究热情，又能突破学科壁垒，强强联合；活动指的是探究行为，要明确行为目标，规范行为标准，避免形而上学；情景可以在网络环境下创造学习空间，也可以在现实生活中展开社会实践；结果不仅包含学科基础知识和核心技能，还包括活动过程中形成的理解能力、表达能力、问题解决能力、自我反思能力等综合素质[3]。项目化学习的特点是以问题为主，展开跨学科、合作性探究学习。传统教学模式下，学科间彼此独立，无法进行交叉学习，而项目化学习中，突破学科壁垒，不同知识体系彼此交叉融合，教师指导学生重新构建知识体系。

二、STEAM理念下初中科学项目化学习设计要点

（一）项目设计应贴近生活

STEAM教育强调知识和技能是在具体情境中获得的，情境不同，学生学习目标、评价标准也会随之变化。生活情境与学生生长、发展息息相关，蕴含丰富的教育资源，有助于提高学生思考力和探究力。因此，教师设计项目时应该重点关注生活化情境的创设，帮助学生在收获新知的同时完成知识迁移。例如，针对研究青少年心理、生理变化的学习项目，教师设计情境：“随着年龄增长，远在国外的可可身体正在发生一些变化，这些变化让她很困扰，甚至不敢上学。请你和同学们查找资料，收集生理健康主题的信息，给可可写一封邮件，告诉她身体和心理发生变化的表现、原因和应对方法。”初中生处于青春期，会遇到和可可一样的生活烦恼，所以很容易产生情感共鸣，帮助可可解决问题的同时也拓展自己的思维认知[4]。

（二）项目设计应完善材料

活动材料是STEAM教育活动的基础，教师应该提前完善项目活动材料，最大化提高活动质量、优化活动效果。以《地球仪和地图》为例。教材中运用到的器材是乒乓球、铁丝、剪刀、量角器等。针对以上材料，教师发现乒乓球成本较高、取材不便，一根粗铁丝不好购买，而且剪刀类工具在安全管控方面较为敏感。经过反复实践和验证，教师选择筷子替代铁丝，桔子代替乒乓球，薄皮圆形的桔子最好[5]。通过完善材料，活动体验感和趣味性得到提升。

（三）项目设计应渗透人文精神

STEAM教育重视人文精神的渗透，强调对自然、生命、传统的敬畏、感恩和尊重。例如，观察自然界生物或者植物时，教师需要引入环境保护观点，坚决抵制伤害小动物、践踏草坪等行为。同时，教师向学生介绍碳中和、淡水野生动物种群数量、核污水、极端气候、化石燃料、国际清洁空气蓝天日、《全球生物多样性展望》等全球环境热点事件，鼓励学生参与活动投票，引导学生发表对热点事件的看法、建议[6]。一方面有助于提高学生自信心，敢于表达观点和见解，另一方面有助于增强社会责任感。

（四）项目设计应促进协作学习

STEAM教育注重培养学生团队合作意识和能力，在以解决实际问题为目标的团队活动中，根据学生差异性特点分组完成任务有助于实现学生优势互补。而且，相互配合过程中，学生需要讨论、协商制定活动方案，培养学生沟通能力和说服能力，促使学生深刻了解自己的角色分配。因此，教师设计项目时应该衡量是否能够促进学生开展合作学习[7]。例如，在《常见的植物》学习中，教师设计“绘制校园植物图谱”的项目，根据学生不同特点分配不同任务。活泼好动、擅长观察的学生负责调查采集植物种类；细心严谨、擅长总结的学生负责植物分类和归纳；表现力强、善于绘画的学生负责绘制图谱。

三、STEAM理念下初中科学项目化学习设计框架

文章基于STEAM理念的项目化学习设计框架分为课前、课中、课后三部分。

（一）课前准备阶段

在课前准备阶段，教师先根据课程标准梳理教学目标和内容，再遵循项目设计要点选择适合探究的项目，最后对学生进行评估。在全面了解相关信息基础上设计活动目标、活动方案、评价方式、学生分组，完善教学资源。

（二）课中实践阶段

课中实践阶段主要分为情境导入、自主探究、汇报交流三个环节。情境导入环节，教师利用图片或者视频等教学手段为学生创设生活情境，提出容易理解、便于操作的问题和任务，该环节设计目的是激发学生学习热情和能动性。自主探究环节，教师将课堂活动交还给学生，学生是活动主体，通过查找资料、分析讨论、小组合作等形式完成活动探究，最终形成多样化的作品。汇报交流环节，采用自评、互评、总评的方式对汇报结果实施多元评价[8]。需要注意的是评价意义是指导后续实践，所以教师应该及时引导学生总结反思，不仅强调作品的优点，也敢于提出缺点。

（三）课后反思阶段

课后反思与汇报交流环节的反思活动不同，教师鼓励学生从宏观角度对教学全过程进行反馈，找到问题所在，记录教学优点和不足，进一步优化活动效果，拓展思维广度和深度。

四、STEAM理念下初中科学项目化学习设计案例

文章举例来源于浙教版初中科学教材，以《初中科学（九年级上册）》第一章第2节《物质的酸碱性》为例，对项目化学习设计框架进行案例分析，为STEAM理念下的初中科学项目化学习的应用提供参考价值。

（一）准备阶段

1.选择项目

《物质的酸碱性》一课涉及到实验探究，操作具有一定复杂性和难度，适合采取小组合作形式。酸碱性是物质在酸碱反应中显示出的特征，洗发水、洗衣粉、肥皂水等都与酸碱性有关，理解物质的酸碱性有助于学生建立科学和生活的联系。而且，检验物质酸碱性的实验可行性较强，便于学科间的延伸和拓展。例如，制作酸碱试纸时涉及科学知识；计算PH值时涉及数学知识。综上，《物质的酸碱性》适合STEAM项目化学习。

2.知识准备

学生需要掌握PH值有关知识，了解PH值反映物质酸碱强弱的指标；了解PH值范围区间；了解PH值大小和酸碱强弱的关系。同时学生还应该提前体验实验互动，将鸡蛋放入装满醋的杯子里，一段时间后认真观察鸡蛋的变化，梳理实验探究流程和注意事项。

3.学生评估

知识层面，学生在化学学科中已经初步了解物质的酸碱性知识，具备深入学习的条件。学习能力层面。学生分层现象明显，认知能力、理解能力存在差异性特点，学习兴致不高，因此教师应该加强指导，培养学生兴趣和能力，促进学生养成良好的学习习惯。

4.设计目标

章节知识与能量目标：利用观察法和实验法知道物质的酸性和碱性；理解酸碱性特点和区分标准，知道物质显酸性、显碱性的原因；学会自制酸碱指示剂，以及判断物质酸碱性。情感态度目标：在生活和科学间建立联系，理解生活即科学、科学即生活的本质；培养科学学习兴趣；形成严谨、客观的科学态度[9]。

5.准备材料

土壤样品、量筒、烧杯、纱布、胶头滴管、PH试纸、研钵、标签、细口瓶、紫甘蓝、紫皮茄子、酒精。

6.活动分组

按照“1+2+3+2”模式进行分组，每组8名学生，一共5组。1名组织能力、表现能力强的学生作为组长；2名学习能力强、知识储备多的学生作为带头人；3名学习能力中等、配合能力强的人作为活动实施者；2名学习能力薄弱、知识储备不足的学生作为观察员和记录者[10]。学生具体分工可以根据实际情况随时调整。

（二）实施阶段

1.情境引入

青年创业者周可可是一家花店的老板，花店主打产品是绣球花。其中蓝紫色绣球花最受欢迎，但是近一个月来，有不少顾客反馈，自己在网上预定的是蓝紫色绣球花，但是种出来却是粉红色的花。虽然粉红色花朵也很好看，但是自己已经选择完颜色，老板为什么会发错呢？周可可再三确定，发货时的花朵颜色是蓝紫色的。对此，请同学们帮助周可可调查事件原委，解决客户投诉问题。

2.明确任务

有人提出绣球花颜色变化和土壤酸碱度有关，现为大家准备好土壤样品和实验材料，请同学们完成酸碱度测试实验，验证猜想。为提高实验结果准确性，大家需要利用不同的方法测试土壤酸碱度，做好实验数据报告，实验结束后向其他人展示结果，表述实验原理。

3.自主探索

A组学生利用PH试纸测试土壤酸碱度。学生将矿泉水瓶从二分之一处剪开，里面装入凉水，再将部分土壤样品放进水瓶中，完全浸在凉水里，15分钟后，将试纸一部分浸入土壤浸泡液，随后取出试纸，观察颜色变化，对比比色卡结果显示，PH值小于7，即为酸性。用同样的方法测试顾客的土壤样品，发现PH值大于7，即呈现出碱性特征[11]。

B组学生选择自制试剂。学生操作实验，将紫甘蓝、紫皮茄子放在研钵中捣烂，随后导入适量酒精浸泡3-5分钟；将酒精倒入纱布过滤，浸出液体直接装到细口瓶中，正确贴上标签；学生用刚刚制作完成的酸碱指示剂检测土壤样品，得到同样的结论。

C组学生选择使用PH读数计。先取少量的土壤样品，将样品放入烧杯中，往烧杯中导入一定比例的水（土液比1：2.5），需要注意的是，倒入水之前先将水中的二氧化碳去除掉。随后用搅拌棒连续搅拌1分钟，待土壤完全分散融合后，静置10-15分钟。最后插入电极，轻轻转动烧杯（去除电极水膜），按下读数开关，记录PH值[12]。

4.汇报交流

探索活动完成后，小组成员分别向大家展示测试结果，阐述测试流程。根据演示结果得出结论，周可可并没有发错货，花店在南方，土壤显酸性，所以种出的花朵带有更多蓝调，绣球花是蓝紫色的；但是顾客来自北方，北方的土壤大部分是偏碱性的，绣球花在碱性土壤里只能开出粉红色的花朵。

在评价反思环节中，同学们一致认为A组测试过程最流畅，小组成员配合也最默契。B组实验时间快，但是自制试剂有明显的缺陷，实验结果无法长久保存，学生演示前试剂结果已经消失；C组操作复杂，等待时间长，8名小组成员有2-3人没有参与活动。因此，在后续项目学习时，教师可以缩短小组人数，减少至6人，同时选择更加方便、实验效果明显的方法。

（三）反思阶段

整体而言，《物质的酸碱性》项目设计是成功的。一是活动流程环环相扣、层层递进。利用生活化、悬疑性情境引起学生探究兴趣和欲望，再明确项目任务，帮助学生快速进入学习状态，分工明确，目标清晰，最后汇总结果，得出结论，首尾呼应。而且，学习目标与活动过程相融合，学生掌握基础知识的同时形成正确的科学态度。二是活动形式丰富。小组间的探究结果一样，探究过程却不同，有助于拓展学生思维、开阔学习思路、提高责任意识。

活动内容也有不足之处。一方面小组人数多，8个人很难全部参与实验操作，部分小组成员全程观察，参与感、表现力不足。另一方面人文性引导弱化。绣球花的情境很新颖，解决顾客投诉问题的任务也符合STEAM理念，但是实验结论点到为止，教师没有从人文角度分析如何帮助顾客彻底解决绣球花颜色问题，如在土壤里加入柠檬水、硫酸亚铁溶液，或者加入腐叶土，以此增加酸性；也没用引导学生思考如果南方朋友想种植粉红色绣球花应该怎么办。综上，教师在设计后续活动时应加强知识延伸和补充。

五、STEAM理念在初中科学项目化学习中的运用思考

STEAM理念在初中科学项目化学习中发挥重要作用，但是教师应该注意的是，一且教育教学活动都应该围绕学生展开，学生是教学的主体。所以在渗透、应用STEAM理念时应该做到以下几点：第一，以学生为本。立足学生身心发展规律，激发学生学习兴趣；接受个体差异，尊重学生独立性；引导学生自主发展，激发学习能动性。第二，以生命为本。尊重学生自然天性，认可学生具有无限创造潜能；尊重学生学习人格，鼓励学生提高自主向上能力；尊重学生精神世界独立性。第三，以生活为本。教育教学活动无法与社会实践脱轨，不能忽视人适应环境的本性，课堂教学应该充分融合实际生活，以生活化视角观察、落实教学活动，促使校内小社会与校外大社会发挥联动作用。第四，以生长为本。教育特点是提高生命质量，教师作为学生发展辅助者，在帮助学生完成课程活动过程中，深入挖掘学生创造潜能和生命本能，最终实现终身学习。

结束语

综上所述，基于STEAM理念的初中科学项目化学习设计有利于学生在生活中发现科学知识的踪迹，促进学生更加主动参与学习，丰富自己科学知识储备。因此，教师应该有意识提升自己STEAM教育专业性，重视STEAM理念在科学教育中的运用，进而推动学生全面、健康成长。

参考文献

[1]邵永平.探项目学习之策，寻学科教育之本——初中科学项目化学习的研究与实践[J].教学月刊·中学版（教学管理），2022（05）：20-23.

[2]胡永刚.“沉浸式研修”：促进教师专业成长的探索——以2021年“浙江省STEAM项目化学习教师挑战赛”为例[J].教学月刊·中学版（教学管理），2022（05）：24-26.

[3]朱萍.STEAM教育理念下的自然实验项目化学习探索[J].当代家庭教育，2022（12）：42-44.

[4]赵萍，陈锋.指向学科核心素养的初中科学微项目化学习范式研究[J].物理教学探讨，2022，40（04）：4-7+10.

[5]张灿永.初中科学课程跨学科项目化模式的建构、实施与测评[J].教学与管理，2022（10）：56-58.

[6]赵风云.STEAM理念下项目化学习的实践初探——以“模拟安装照明电路”为例[J].中小学实验与装备，2022，32（01）：25-27.

[7]郑华珍.项目化学习在初中信息技术教学中的实施策略分析[J].天津教育，2021（33）：80-81.

[8]杨建军.初中科学项目化教学模式的开展策略分析[J].考试周刊，2021（79）：10-12.

[9]陈佳胜.初中科学STEAM项目化学习的实践研究[C]//.华南教育信息化研究经验交流会2021论文汇编（三）.，2021：1397-1400.

[10]诸佶.基于STEAM理念的初中科学“项目+探究式”课堂教学实践研究[J].科学咨询（教育科研），2021（01）：216-217.

[11]徐亚奇.基于STEAM理念的初中科学项目化学习设计——以“自制地球仪”为例[J].科教导刊（中旬刊），2020（20）：150-151.

[12]李琨，许晓蕾.基于STEAM理念的初中科学项目式学习设计——以《大气的压强》为例[J].中国现代教育装备，2020（12）：47-51+56.

作者简介：张锦来（1979-），男，汉族，浙江人，大学本科，浙江省义乌市宾王中学一级教师，主要研究方向：科学教学方法、科学实验研究。