STEAM課程《風(fēng)力小車》對學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

（浙江杭州江南實(shí)驗(yàn)學(xué)校 浙江杭州 310052）

在本文中具體闡述的課例為技術(shù)與工程領(lǐng)域的一門拓展課，基于教科版教材五年級上冊第四單元第八節(jié)《設(shè)計(jì)制作一輛小賽車》的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生在課堂上發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，現(xiàn)場制作一輛以環(huán)保能源風(fēng)力作為動(dòng)力的小車。

一、技術(shù)和創(chuàng)新能力提升的需求

《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出，科學(xué)是一門基礎(chǔ)教育階段中具有基礎(chǔ)性、綜合性和實(shí)踐性的學(xué)科，其總目標(biāo)是為了提升小學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本次課堂上所設(shè)計(jì)的活動(dòng)強(qiáng)調(diào)能體現(xiàn)探究、創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的要求。能通過創(chuàng)新來引出設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)升華探究、繼而通過探究來改進(jìn)設(shè)計(jì)。

對于學(xué)生個(gè)體而言，現(xiàn)在的學(xué)生越來越不會(huì)按照預(yù)先設(shè)定好的方式去完成一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，或是按照書本上的實(shí)驗(yàn)操作方法去完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。總會(huì)有學(xué)生思考如何用不同的方法來達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，這就是基于學(xué)生好奇心和創(chuàng)造能力的條件下，充分調(diào)動(dòng)自身的思考，如“怎樣做才能做得更好，怎樣設(shè)計(jì)才更有新意”等想法。這些想法，就是2017《課標(biāo)》新增的技術(shù)工程領(lǐng)域當(dāng)中所強(qiáng)調(diào)的“科學(xué)的核心是發(fā)現(xiàn)，技術(shù)的核心是發(fā)明、工程的核心是建造”。

二、技術(shù)與工程領(lǐng)域創(chuàng)新能力在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的體現(xiàn)

1.通過設(shè)計(jì)來培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)離不開創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，創(chuàng)新意識是創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。在小學(xué)科學(xué)課堂中培養(yǎng)創(chuàng)新能力，應(yīng)當(dāng)建立在學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官和實(shí)踐能力，通過小組合作或者同伴討論的方式，進(jìn)行可行度高的再創(chuàng)造。在《新課標(biāo)》中提出，對五年級學(xué)生而言，“應(yīng)當(dāng)能利用文字與圖案、繪圖或者實(shí)物等形式，來表達(dá)自己的創(chuàng)意與構(gòu)想。”因此在這節(jié)課上，需要繪制設(shè)計(jì)圖并配以文字說明的形式將自己的創(chuàng)意表達(dá)出來同全班同學(xué)交流。

圖一

圖二

上圖中分別為同一個(gè)小組在設(shè)計(jì)過程中呈現(xiàn)的兩張照片，首先設(shè)計(jì)出圖一的風(fēng)帆樣式，隨后小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)四邊形不穩(wěn)定，便又在四個(gè)角上加上三角形樣式，使得風(fēng)帆更加穩(wěn)固。

2.將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物的過程中技術(shù)素養(yǎng)的提升

小學(xué)科學(xué)課堂中，應(yīng)當(dāng)始終堅(jiān)持“學(xué)生為主體”的教學(xué)原則，把課堂交還給學(xué)生。《新課標(biāo)》除了又一次強(qiáng)調(diào)學(xué)生是主體以外，又給出建議“不要將探究性學(xué)習(xí)作為唯一的科學(xué)學(xué)習(xí)方式。”教師不應(yīng)當(dāng)只局限于教材中的內(nèi)容，而是要在學(xué)生的生活基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充延伸，讓學(xué)生的思維能得到充分得發(fā)散。在《風(fēng)力小車》這節(jié)課中，學(xué)生以自己的設(shè)計(jì)圖為模板，充分利用固有的材料，將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成一個(gè)個(gè)作品。在實(shí)踐的過程中，學(xué)生們會(huì)不斷遇到問題，但他們能通過同伴之間的交流或者求助老師來及時(shí)得到解決。如有的小組發(fā)現(xiàn)帆在小車上無法固定，非常容易倒，馬上就有同學(xué)提出數(shù)學(xué)中所學(xué)到的三角形是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，在容易傾倒的位置固定出三角形結(jié)構(gòu)使得船帆更加穩(wěn)固。

圖三：該小組完成后的成品帆車

除了探究性學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)以外，教師還應(yīng)當(dāng)掌握更多的教學(xué)方法，來充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維積極性。適當(dāng)開展競賽活動(dòng)，更加有利于學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中保持一種緊張的狀態(tài)，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的開展。在本節(jié)課中，實(shí)踐活動(dòng)之前就同同學(xué)們介紹帆車制作完成后有一個(gè)競賽“比一比誰的小車開得更遠(yuǎn)”。緊抓學(xué)生興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

3.課堂內(nèi)的系統(tǒng)性工程

在《風(fēng)力小車》這節(jié)課中，學(xué)生可以從很多地方來發(fā)現(xiàn)問題，如在最開始的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中，讓數(shù)個(gè)小組帶著自己的設(shè)計(jì)圖同大家分享一下設(shè)計(jì)理念以及這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。其余學(xué)生在聽這些同學(xué)匯報(bào)時(shí)會(huì)思考“為什么他們組要設(shè)計(jì)成這樣的形狀，有什么優(yōu)點(diǎn)，這些創(chuàng)意能否運(yùn)用到我們自己小組的設(shè)計(jì)中。”

有的小組在講設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)物的過程中會(huì)遇到多種多樣的問題。只有在解決這些臨時(shí)出現(xiàn)的問題后，才能將實(shí)物順利地呈現(xiàn)出來。

《新課標(biāo)》中提出，對于五六年級的孩子而言，“需要考慮可利用的條件和制約因素，來對產(chǎn)品進(jìn)行完善。”這里的完善，除了在設(shè)計(jì)和制作中外，更需要關(guān)注的是實(shí)物呈現(xiàn)后的評價(jià)。在本節(jié)課課堂上，設(shè)計(jì)了小車制作完成后的競賽，讓每一組的小車都來嘗試一下能跑多遠(yuǎn)。有些在設(shè)計(jì)和制作中均沒有發(fā)現(xiàn)的問題，在實(shí)際運(yùn)用中能更直觀得體現(xiàn)出來。如若時(shí)間允許，可直接在課堂上進(jìn)行改進(jìn)，也可以在課后繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)。

學(xué)生在觀察、實(shí)踐中去發(fā)現(xiàn)問題，通過不斷地思考去解決問題，有助于提高學(xué)生們的創(chuàng)新能力。小學(xué)科學(xué)課堂中，要注重系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐后能進(jìn)行多次評價(jià)、完善。