无锡市教育科学“十三五”规划课题（A／D／2018／011）

一、对课题的理解和认识

（一）STEM教育理念

STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的简称。从教育目标来说，STEM 教育的基本目标是培养学生的STEM素养。STEM素养是个体在科学、技术、工程和数学领域以及相关交叉领域中运用个人关于现实世界运行方式的知识的能力。显而易见，STEM素养包含了科学素养、技术素养、工程素养和数学素养，同时又不是四者的简单组合：它包含运用这四门学科的相关能力、把学习到的零碎知识转变成探究真实世界相互联系的不同侧面的综合能力。STEM作为一个有机整体，有其独特的内涵与特征。

而从现今看来，STEM教育已不局限于以上四门学科，可以加入艺术、生物学、地理学等，是多学科的融合，是以跨学科整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，并能进行灵活迁移应用解决真实世界的问题。融合的STEM教育具备新的核心特征：跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性等。

　　1、跨学科

　　将知识按学科进行划分，对于科学研究、深入探究自然现象的奥秘和将知识划分为易于教授的模块有所助益，但并不反映我们生活世界的真实性和趣味性。因此，分科教学(如物理、化学)在科学、技术和工程高度发达的今天已显出很大弊端。科学、技术、工程和数学等学科的统整的知识领域，它们存在于真实世界中，彼此不可或缺、互相联系。跨学科意味着教育工作者在STEM教育中，不再将重点放在某个特定学科或者过于关注学科界限，而是将重心放在特定问题上，强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，实现跨越学科界限、从多学科知识综合应用的角度提高学生解决实际问题的能力的教育目标。

2、趣味性

　　STEM教育在实施过程中要把多学科知识融于有趣、具有挑战性、与学生生活相关的问题中，问题和活动的设计要能激发学习者内在的学习动机，问题的解决要能让学生有成就感，因此需有趣味性。STEM教育强调分享、创造，强调让学生体验和获得分享中的快乐感与创造中的成就感。

　　3、体验性

STEM教育不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识，更强调学生动手、动脑，参与学习过程。STEM提供了学生动手做的学习体验，学生应用所学的数学和科学知识应对现实世界问题，创造、设计、建构、发现、合作并解决问题。因此，STEM教育具有体验性特征，学生在参与、体验获得知识的过程中，不仅获得结果性知识，还习得蕴含在项目问题解决过程中的过程性知识。这种在参与、体验中习得知识的方式对学生今后的工作和生活的长远发展会产生深刻影响。

 4、情境性

STEM教育具有情境性特征，它不是教授学生孤立、抽象的学科知识，而强调把知识还原于丰富的生活，结合生活中有趣、挑战的问题，通过学生的问题解决完成教学。情境是STEM教育重要而有意义的组成部分，学习受具体情境的影响，情境不同，学习也不同。只有当学习镶嵌在运用该知识的情境之中，有意义的学习才可能发生。教师在设计STEM教育项目时，项目的问题既要基于真实的生活情景，又要蕴含着所要教的结构化知识。这样，学生在解决问题的过程中，不仅能获得知识，还能获得知识的社会性、情境性及迁移运用的能力。

5、协作性

　　STEM教育具有协作性，强调在群体协同中相互帮助、相互启发，进行群体性知识建构。STEM教育中的问题往往是真实的，真实任务的解决离不开其他同学、教师的合作。在完成任务的过程中，学生需要与他人交流和讨论。STEM教育的协作性就是要求学习环境的设计要包括“协作”和“会话”两要素：让学生以小组为单位，共同搜集和分析学习资料、提出和验证假设、评价学习成果;同时，学习者通过会话商讨如何完成规定的学习任务。

　　6、设计性

　　STEM教育要求学习产出环节包含设计作品，通过设计促进知识的融合与迁移运用，通过作品外化学习的结果、外显习得的知识和能力。设计出创意作品是获得成就感的重要方式，也是维持和激发学习动机、保持学习好奇心的重要途径。因此，设计是STEM教育取得成功的关键因素。　

　　STEM教育主张技术作为认知工具，无缝地融入到教学各个环节，培养学生善于运用技术解决问题的能力，增强个人驾驭复杂信息、进行复杂建模与计算的能力，从而支持深度学习的发生。

（二）项目化学习

项目化学习（简称PBL）是当前全球教育中的一个热点话题。它以跨学科知识为载体，以学生活动为中心，以问题情境为桥梁，在真实的实践活动中培养学生的STEM素养的一种教学模式。它不再把教师掌握的现成知识技能传递给学生作为追求的目标，而是在教师的指导下，学生去寻找得到这个结果的途径，最终得到这个结果，并进行展示和自我评价，学习的重点在于学习过程而不是学习结果，充分彰显了“学生为主体”的理念，最大程度上激发了学生学习的积极性、主动性和创造性，通过一个个切合实际的项目，学生们实际运用知识的能力、适应和应变的综合能力都会得到很大的提高。

1、项目化学习的构成要素： 内容、活动、情境和结果。 　　

（1）内容：项目教学把真实的现实世界作为挖掘课程内容的资源，项目内容的构建不是来自于逻辑性较强的学科知识，而是出于现实生活中的典型任务。项目教学的内容直接和企业实际生产过程或生活实际挂钩（比如水的净化、土壤改良等），学生在一定时间范围内，有机会独立制定计划并开展工作，有机会自主组织、安排学习计划。  　　

（2）活动：项目教学的活动是指学生为完成工作任务而进行的探究活动。项目教学的活动有以下特点：一是活动不仅仅需要把学生已经学到的知识和技能融会贯通，还要在这个基础上学习新的知识和新的技能，以此来解决将会遇到的新困难，并在解决新的困难的过程中掌握理论知识、提高实践水平；二是活动带有建设性，在项目教学过程中，学生有充分发挥自身潜能和自主创新能力的空间，因而学生可以在完成任务的过程中感知知识的产生，并构造自身的知识框架。  　　

（3）情境：情境作用是用来支持学生项目学习的，可以是虚构的环境也可以是真实的环境，比如借助一定的信息技术所构造的模拟环境。情境可以增强学生的合作意识，在完成项目的过程中，学生通过小组合作方式完成任务，并根据具体的项目课题分工合作，完成搜集信息、制定方案、实施计划以及评估成果等具体任务；情境可以帮助学生掌握两大知识：与实践相关的技术知识和与工作过程相关的理论知识。  　　

（4）结果：在学习过程中或者学习结束时，学生通过探究行为学会的合作能力、沟通能力、创新能力以及数学知识、实践知识等。

2、实施项目化学习的基本要求

项目教学要求学生主动参与学习，倡导学生要从被动学习转变为渴望学习，提高学生之间的交流与创新能力。对于教师，则要求我们从学校、学生的实际情况出发，精心设计教学，这是实施项目化教学的关键。  　　

（1）要合理选择项目教材：初中化学学科不是每一个课时都适合进行项目化学习，教师要根据化学教材的特点、章节内容、知识结构开发与学科知识相结合的项目教材。  　　

（2）教师在备课时要做大量的准备工作：项目教学法是以行动为导向的，对教师高要求是这种教学法的难点。备课要进行针对性的项目备课，教师除了备教材，还需要准备项目、制定具体计划。（a）所谓的“备项目”就是将项目确定下来，进行可行性分析和调查。（b）制定项目教学计划，包括题目、目标、内容、方法、信息资料、场景、设备、分组以及完成时间等等。  　　

（三）STEM教育理念下的化学项目式学习

项目化学习是可以基于学科的。

STEM教育理念下的初中化学项目式学习，就是要结合初中化学的教学实际，以科学探究为学习的组织形式，引导学生运用已有的其他学科如数学、物理、生物、地理等学科的知识，在“解决问题”中学会学习。教师可以通过提供给学生未曾接触的、恰当的“新问题”，创设真实的情境，解决真实的化学问题，帮助学生提高加工信息、提炼新的知识和方法；可以提供学生熟悉的生活生产中的教学资源，帮助学生用已有的化学知识解决真实问题；通过激发学生深入思考、质疑、批判，培养他们的证据推理意识和批判性思维能力，初步摸索出一套初中化学学科开展项目学习的基本流程，形成较为系统的STEM教育理念下初中化学项目式学习的体系，最终在不断的“解决问题”中学会学习。

而在这实践研究过程中，去寻求初中化学教学实践中适合进行项目化学习的内容、途径、方法和具体措施。

二、课题研究的内容、思路和方法

（一）主要内容

1、STEM教育理念下初中化学教学现状的调查研究

   研究要点：通过访谈、师生座谈、问卷调查，多视角了解初中化学教学的现状，特别是STEM教育理念在初中化学教学中的渗透、应用以及落实情况，预估农村初中学生在化学学科中实施项目式学习的可行性，为课题的研究和实践提供参考与依据。

   由孙志锋老师负责组织实施。

2、STEM教育理念下初中化学项目化学习与小学科学衔接的策略研究

研究要点：对小学科学与现行初中化学教材的相关内容，进行系统梳理、整合，基于初中化学新课程标准，立足于初中学生和化学教学的实际，寻找最佳的“切入点”、“衔接点”、“适配点”和“谐振点”，通过具体的研究探索，形成STEM教育理念下初中化学项目化学习与小学科学衔接的有效方法与策略。

由昂开文老师负责组织实施。

3、STEM教育理念下初中化学项目式学习的实践研究

研究要点：在实践中探索项目式学习的设计规律，改进教学方法，调整教学策略，培养学生运用学科综合思想解决问题的能力；提炼阶段性成果，针对开展项目式学习中存在的困难、研究中存在的不足加以后续研究思考。我们拟从以下四个方面进行系统深入研究：（1）STEM教育理念下初中化学概念项目式学习的实践研究；（2）STEM教育理念下初中化学新授课项目式学习的实践研究；（3）STEM教育理念下初中化学实验课项目式学习的实践研究；（4）STEM教育理念下初中化学复习课项目式学习的实践研究。

由吕学娟、钱作长、俞琳、王东方负责组织实施。

4、STEM教育理念下初中化学项目式学习的评价研究

研究要点：采用师生自评、师生互评、教师互评、学生互评、家长评和社区评等方式，着力于过程性评价、延迟性评价和激励性评价，对STEM教育理念下初中化学项目式学习进行动态化、过程化、系列化的评价研究，形成富有本课题特色的、切实可行的系列评价量表。

由吕学娟、孙志锋负责组织实施。

研究重点：STEM教育理念下初中化学项目式学习的实践研究。

        根据STEM教育理念，结合初中化学的教学实际，寻求在初中化学教学实践中适合进行项目化学习的内容、途径、方法和具体措施，建设有文林中学特色的化学校本课程。

（二）研究思路

本研究的核心议题是基于STEM教育理念下的初中化学项目式学习的研究。研究过程中利用访谈、文献学习阅读等形式对STEM教育、项目式学习等核心概念进行深入研读，研读成果将直接成为后续研究的依据。基于前期的准备，拟从三个路径展开研究：

其一，从初中化学的学科本身入手，主要包括对初中化学的学习内容、学习目标、模块差异、难度分析等各个方面的研究。

其二，从STEM教育入手，组织教师学习STEM教育的特点，考察学校学科教师的STEM素养，梳理STEM教育的概念、培养STEM素养，剖析STEM教育相关学科包括科学、技术、工程及数学之间的关系，揭示STEM研究的发展趋势，特别是对STEM教育的实践进行研究，以期进一步探索STEM教育在具体操作过程中的模型结构、发展机制、培养方式和影响因素等，梳理总结出一些具体操作策略。

其三，从中学化学课堂教学入手，探索项目式学习的基本方法、实施范围、常见的课堂范式和实施策略等，形成STEM教育理念下初中化学项目化学习的实施体系和校本课程。

（三）研究方法

1、文献研究法

查阅国内外关于核心素养等方面资料，参考或应用相关成果，对本课题的研究目标进行具体描述，分析STEM教育理念对于初中化学教学和学生终身发展的重要意义，为课题研究提供可靠的理论依据。

2、问卷调查法

通过教师访谈，多角度多视角地了解当前STEM教育理念在中学化学教师中的落实程度，了解初中化学教学的现状，进而为课题的研究和实践实施提供参考与依据。

3、案例研究法

研究STEM理念的不同项目的学习设计，对不同模块或特定群体进行个案研究，剖析基于STEM教育中进行项目式学习的成功案例，积累典型实证材料，以期总结和提炼适合于初中化学进行项目化学习的内容、资源、教学设计以及学习方式等。

4、实验总结法

设计详细实验方案，通过对比班实验研究，考查STEM教育理念下初中化学项目式学习的学习范式与传统学习之间的差异，以此总结出STEM教育理念下初中化学项目式学习范式在促进学生形成学科素养、综合能力等各方面的优势，建构STEM教育理念下初中化学项目式学习的策略体系。

三、组织分工及进度

    （一）组织分工

1、领导小组成员

组长：刘勇           副组长：黄亚平

组员：包旭、潘锡芳、孙志锋、陈文君、包永刚

职责：决策规划、申报立项、组织协调、激励推进、指导督查、保证投入

2、实验指导小组成员及分工

组长：陈文君（课题的组织实施，学习培训，开题报告，结题报告的撰写）

组员及分工：

刘勇：全面统筹课题的实施；

闫晓红：课题组成员培训、撰写部分报告；

包旭：课堂教学活动组织；

孙志锋：STEM教育理念下初中化学项目式学习的评价研究；

昂开文：STEM教育理念下初中化学项目化学习与小学科学衔接的策略研究。

吕学娟：俞琳、钱作长、王东方：STEM教育理念下初中化学项目式学习的实践研究：（1）STEM教育理念下初中化学概念项目式学习的实践研究；

（2）STEM教育理念下初中化学新授课项目式学习的实践研究；

（3）STEM教育理念下初中化学实验课项目式学习的实践研究；

（4）STEM教育理念下初中化学复习课项目式学习的实践研究。

具体职责：制订计划，设计方案，组织实施，实验总结。

每学期学校行政划拨8000元经费，用于课题组外出学习、资料购买及实施项目学习的硬件材料。

（二）时间安排

第一阶段：申报开题（2018.03—2019.04）。一是成立总课题组，进行研究方向的论证，查阅文献资料，拟定研究方案，完成《申报评审书》的撰写。二是成立各子课题组，形成子课题研究方案，制定具体的研究计划；进一步查阅资料，完成文献综述、实施方案的撰写，进行开题论证。

第二阶段：课题实施（2019.05—2022.06）。一是各子课题深化形成的研究方案，开展STEM教育理念下初中化学项目式学习的实践研究，形成实验报告和总结。二是进行阶段检查和总结，对前期研究成果整理、汇编，撰写中期研究报告和研究论文，接受专家中期评估验收，调整和改进下阶段研究工作。三是根据专家意见和阶段成果进行调整和实践，形成系列化的STEM教育理念下初中化学项目式学习实践的研究成果。

第三阶段：结题鉴定（2022.07—2022.12）。撰写各子课题终端研究报告、完成总课题结题报告。整理实验研究的资料，形成课题研究论文，邀请专家对课题成果进行鉴定。

四、课题研究的预期成果及完成时间

五、课题立项以来开展的工作

1、在开学工作会议上，教科室就本课题研究进行了宣传发动，重点介绍了“课题的核心概念”、“研究方法”等，让全体老师明确我校课题的研究内容。

2、召开了课题组核心成员会议，通过图书馆、网络等进行了深入的文献研究，搜集情报资料，学习与本课题相关的理论。课题组核心组成员进行了几次研讨：

2018年12月25日，在教科室的组织下，课题组重新研读了课题申报书，进一步明确了课题的核心概念、研究内容和研究方法，确定了研究任务；

2019年3月20日，全体成员学习、研讨了“项目化教学六步骤”。

2019年4月10日,通过学校理化组微信群学习了“项目教学的构成要素、特点和基本要求”。

3、2019年1月10日，邀请了省锡中胡晓军主任为全体老师作了“STEAM教育的概念自洽及学校创新实践经验分享”讲座，让全体老师了解STEM教育；

4、2019年3月26日，全体课题组成员走进了省锡中胡氏三杰科学实验室，感受他们的STEM教育，对STEM教育有了更深的了解。

5、购买了两套化学项目化学习教材，让化学组老师学习。

6、撰写了本课题的开题报告和文献综述。

7、2019年5月22日,课题组邀请专家进行课题论证。