小學科學課堂改革的探索與實踐

鼓勵合作、交流，放手讓孩子動手做，是當前課堂教學改革的重要理念。STEM教育是指科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）教育的整合。它基于學生創新思維的培養，通過學生發現問題、提出問題和解決問題為一體的現代化科學教育模式。在當前教育體制下，如何把STEM教育與小學科學相互融合貫通，筆者做了一定嘗試。

課例《玩齒輪》

激發興趣確立目標 教師說：“這是我們常用的修正帶，拆開了看看，里面是什么？齒輪是怎么運動的？介紹嚙合。你還在什么上面看到過齒輪？今天，我們就一起來玩齒輪。”

探究活動教學 活動一：組裝齒輪組。教師說：“讓我們用兩個齒輪組裝一個齒輪組吧！組裝好了嗎？你們是如何組裝齒輪的？”“請問這個齒輪組做好后，你們一起玩了嗎？你能玩給我看嗎？（板書：能傳動）再仔細觀察一下，齒輪的傳動有什么特點（板書：會變向）你們有沒有新的發現呢？給我們介紹吧。（板書：可變速）”活動二：玩轉齒輪。教師說：“如果有更多的齒輪組合在一起，又會怎樣？想不想接受挑戰？”小試牛刀：你們能玩出一個“齒輪系統”，把力傳遞得更遠嗎？大顯身手：你們能玩出一個“齒輪系統”，把一種方向的力變成兩種不同方向的力嗎？終極挑戰：你們能玩出一個“齒輪系統”，同時完成以上兩個要求，并且兩個力轉動的速度不同嗎？

今天齒輪的種類更多，成為現代工業機械中重要的裝置之一。它們在生產生活中又有哪些用途？剛開始上課的時候，筆者做的齒輪只是個簡易的裝置，還不規范和標準。通常情況下，我們要制作一個齒輪，要先3D建模，可以通過3D打印機把第一個模具打印出來。筆者課堂上提問：你對齒輪感興趣嗎？還可通過什么方式制作齒輪？

執教者對本課例的設計思路與反思 在《玩齒輪》的課例中，筆者大膽設計了三個關于齒輪的遞進式小組合作工程類探究活動，把數學的計算和工程相結合，讓學生運用齒輪的特點創新設計傳動裝置，以體會大小齒輪在傳動過程中起到的不同作用；以及不同齒輪數帶來的傳動方向的差異。課例的最后，設計了利用新興3D打印技術把學生的視野進行拓寬，讓有興趣的學生在課后繼續查閱資料，了解相互知識。

在2015年11月舉行的江蘇省小學科學優質課評比活動中，一舉拿下一等獎。筆者也因這堂科學課的設計大受鼓舞，決定在STEM教育上繼續開拓進取，所以就有了下面的課例。

課例《彈簧秤》

新課導入 教師出示一個螺帽，說：“這里有一個螺帽，掂一掂有多重？我們可以準確測出它有多重嗎？”揭示課題：測量力的大小。

認識、使用彈簧測力計 教師引導：“要測量力的大小，有很多工具。今天，我們一起來認識一種非常重要的測量力的工具——彈簧測力計。”再出示彈簧測力計，說：“請仔細觀察彈簧測力計是由哪幾部分構成的？你用過彈簧測力計嗎？你會用它來稱物體的重力大小嗎？”請用彈簧測力計測量物體重力大小的記錄表，被測物體包括螺母、筆、課本、鑰匙等。

DIY自制彈簧測力計 自選材料范圍：若干勾碼、橡皮筋、回形針、棉線、硬紙板、直尺、記號筆、白紙等。分析用以上材料來做彈簧秤的話，彈簧秤各個部分分別用什么材料來替代。最難做得是什么部分？刻度板。討論如何畫出測力計的刻度板。教師說：“今天，我們認識了彈簧測力計的構造、原理，以及正確使用彈簧測力計的方法。”

執教者的教學設計與反思 該課例是本校開展省級STEM教育試點學校的首批案例之一。本課從STEM教育的核心思想出發，把動手做貫穿整個課堂，以科學知識為引領，以工程、技術和數學為手段，結合小學四年級兒童的整體認知水平，由易到難、由淺入深的把力學入門課演繹成STEM教育試點教材之一。當孩子們拿著自制的簡易彈簧秤滿足地離開教室時，不管他們做得彈簧秤有多簡陋，這都是自己動手創新的第一步。此案例突破了STEM教育中，如何結合我國國情把工程設計融入到STEM教育中來的大膽嘗試。

機遇與挑戰

以上課例，選取不同的教材、不同的教學內容、不同年齡的學生，但是都把創新、工程、自制等STEM教育里最難言明的部分一一剖析。在實踐過程中，也有許多懸而未決的難題，比如：小組之間的均衡問題？如何有效利用小組討論來幫助學生解決實際問題？教師如何利用討論來引導學生開展探究活動？等等。

2016年走進了一個小學科學大改革的年份。在小學科學新課標暫未出臺之前，在基礎教育尋求重大突破之前，在小學生對創新發明越來越感興趣之前，江蘇省青少年科技中心在本省提前開展了STEM教育試點學校的申報工作。省內26所中小學，借助于這一股春風，只要你我這些科學人攜起手來，在STEM教育的道路上定會有所收獲。事實上，在江蘇省第一批STEM教育試點學校中，也存在著不少開展STEM活動的實際困難，比如：學時的確定、教材的編寫、師資力量的補充等等。但筆者堅信，STEM教育是最合適小學科學發展的教育模式，也是培養新型人才的必經之路。只要在此基礎上堅定地走下去，受益的終究是學生。

（作者單位：江蘇省南通師范學校第一附屬小學）