融入STEAM教育理念的實驗設計與實施

張志兵

[摘? ?要]STEAM課程倡導跨學科學習，對知識進行有效整合，從實際問題入手研究對策、解決問題。以設計實驗方案、合作交流、動手操作、展示評價為主線的課堂組織形式，構建綠色、融合、開放而富有創新性的現代課堂，體現了以生為本的教育理念。以“液體蒸發”教學為例，探索實驗設計的新思路，建立起課本理論知識與生活實際相結合的紐帶，培養學生發現問題、思考問題、解決問題的能力。研究發現，STEAM教育理念的實施，不僅有助于提升學生的科學素養，也為教師的教學提供一定的參考和借鑒。

[關鍵詞]STEAM教育理念;實驗設計;液體蒸發

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0086-03

STEAM課程是美國最早提出的，課程開設主要集中在一些發達國家，其評價教學效果是否達成具有以下幾個方面的特征：一是以真實問題的解決為重要導向;二是以必需技能的培養為實踐重點;三是以得當的學科整合為基本依托;四是以藝術的深度融合為發展趨勢;五是以公平的教學參考和評價為根本原則[1]。美國還設立了專門的STEAM試點學校，像高校一樣，學生可以申請經費，開展項目的研究，并有機會得到專家的指導，表現優秀的學生還能提前參與一些大學選修課程，大大提高了學生的知識水平和創新意識[2]。

STEAM課程在我國的開設還處于探索階段，一些經濟發達地區和教育發達地區已率先嘗試STEAM課程教育。2016年，教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》中明確提出，要“積極探索信息技術在‘眾創空間的跨學科學習（STEAM 教育），著力提升學生的創新意識和創新能力，促進學生的全面發展”。廣大教育工作者認為，STEAM教育受重視程度不夠，STEAM中的“A”不是具體藝術門類，STEAM不是一門具體的課程，但能鼓勵女生進入理科領域[3]，職高技術類學校更容易授受STEAM教育，它為學生以后進行職業規劃提供質量保證和更多選擇的可能。

實驗探究是初中理科最重要的學習方法之一，它包括六個步驟：提出問題、作出猜想、設計實驗方案、收集事實與證據、得出結論、交流與討論。實驗方案設計是最能提升學生科學素養，體現學生主觀能動性的關鍵步驟。傳統實驗采用的主要方法是控制變量法，要求學生弄清楚自變量、因變量和無關變量（被控制的量），設置對照實驗。只要學生按照這個模式，按部就班地進行實驗，一般都會收到預期的效果。可是，這種傳統的實驗探究方式，會將學生的思維引向同一個方向，雖然能讓大多數學生達成學習目標，但并不能讓每個學生的潛能和創新能力都得到最大限度的發揮，且易于讓學生形成思維定式。融入STEAM教育理念的課堂教學，不僅能解放教師，還能給學生提供更多的創新與展示的空間。

一、實驗設計背景介紹

1.教材分析

“液體蒸發”是浙教版科學教材七年級上冊第4章第6節的第一課時，本節課的重點是探究影響液體蒸發快慢的因素;熟練掌握科學實驗探究的基本步驟;學會用控制變量法設計實驗。實驗時，所用儀器均由教師提供，整個活動過程按照“說明書”一步步展開，沒有留出足夠的空間讓學生思考這些問題：為什么要用這些器材？可不可以自己重新設計實驗方案？本實驗與哪些生活現象有聯系，能解決哪些實際問題？觀察發現：很多學生課后并不會運用所學知識去解決生活中的問題，導致課本上所學的知識與生活實際脫節。這樣的實驗設計沒能激發出學生繼續探究的動力和培養學生的創新思維。

2.可行性分析

本節內容重點突出，相對簡單，具備開展實驗設計與實施的條件。在此處融入STEAM教育理念，可以將科學知識（影響液體蒸發快慢的因素）、技術（動手操作）、藝術（實驗方案設計及作品外觀美觀）、應用（作品效果檢驗）和評價（生生互評和教師點評）等整合在一起。我國之所以難以大范圍地實施STEAM教育，除了思維差異、場地限制、缺少專業指導、升學壓力等因素外，最大的限制因素是STEAM課程的開發成本太高，往往要借助現代信息技術、高新材料等。因此，一節STEAM課，要耗費大量的人力、物力和財力。而本節課所用到的都是生活中常見的材料，所需費用在可承受的經濟范圍以內。

3.學情分析

七年級學生已經積累了一定的實驗經驗，但還不全面、不完善，甚至還會受一些錯誤的生活常識的干擾，如“風的大小可以加快蒸發”，應說成“空氣流動的速度大可以加快蒸發”。如果把本實驗設計成STEAM課程的形式，既能調動學生的學習積極性，提高學生動手操作的能力，又能拓展學生的視野，激發學生的創新思維。通過作品展示和評價，還能挖掘出學生的潛能和提升學生的科學素養。

二、實驗設計過程與實施

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 彭敏，朱德全.STEAM有效教學的關鍵特征與實施路徑：基于美國STEAM教師的視角[J].遠程教育雜志，2018（2）：48-55.

[2]? 王曉.淺談STEAM教育理念的實踐探索：以“設計液體密度測量儀”為例[J].中學物理，2018（20）：37-40.

[3]? 宋亮.STEAM 教育的三個關注點[J].教育，2018（31）：19-20.

[4]? 李晉凱.以化學為主題的STEAM課例設計與實施：以《鋁鹽與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁沉淀的實驗探究》為例[J].現代教育，2018（1）：59-60.

[5]? 劉依祥，桑利丹.基于 STEAM創新能力培養[J].天津科技，2017（4）：31-32+35.

（責任編輯? ? 黃春香）