STEM理念下的小學科學創新實驗策略的研究

裴曉麗

摘? 要：蘇霍姆林斯基曾說過：在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是一個發現者，研究者，探索者。而STEM教育強調的“以綜合的、多維的方式認識世界”這一教育理念已成為小學科學教育的核心教學主張。下面，筆者將從活動背景、活動對象、活動目標、活動過程、反思與評價、創新與應用等方面出發，淺談STEM理念下的小學科學創新實驗策略。

關鍵詞：活動背景;活動對象;活動目標;活動過程;反思與評價;創新與應用

STEM教育是指科學，技術，工程，數學教育的總稱。S代表Science，指科學;T代表Technology，指技術，科技;E代表Engineering，指工程;M代表Mathematic，指數學。STEM理念能夠影響學生學習的過程，有助于高素質人才的培養，而科學探究實驗課恰好為學生提、供了參與實踐活動的可能，因此，STEM理念下的小學科學創新實驗是培養學生科學素養的重要實現方式。

本次創新實驗分為六個環節：

一、活動背景：

1.基于STEM理念下的小學科學創新實驗要求。

2.基于我校課程總目標和學風

3.基于近幾年我國部分地區地震頻發，引發學生探究興趣。

二、活動對象：

六年級學生

三、活動目標：

1.通過研究地震活動，讓學生獲得有積極意義的價值體驗。

2.培養學生熱愛生活、勇于探究的科學精神。

3.引導學生在活動中發現問題、分析問題、解決問題。

4.初步掌握設計與制作的基本技能;設計并制作簡易地震預警系統和地震報警器。

四、活動過程

（一）確立主題制定方案

1.視頻引入收集問題

首先觀看一段地震視頻引出話題，學生提出了許多與地震相關的問題并梳理出一些有價值的問題展開研究。

2.查閱資料

各小組開始調查采訪、上網閱讀、了解了許多地震的相關知識。

通過查閱資料，學生對地震有了一個初步的認知，為下面的研究奠定了感性基礎。

3.參觀地震展館

我帶學生到地震展館體驗，通過實地考察，對書本上的知識有了更實際的認知，也有了自己的思考。

4.班級交流制定方案

學生對地震這一現象展開研究，各小組制定了方案。要研究地震，還得從地震波開始，學生了解到：地震波主要有縱波和橫波，縱波破壞力小，橫波破壞力大，真是這樣嗎？孩子們開始了探索。

（二）制作簡易地震預警系統

1.地震波破壞力研究

為了研究橫波和縱波的強度和破壞性，同學們進行了創意設計，制作了一款地震波演示儀，制作它真是一波三折。起初學生曾嘗試用冰糕棍兒、超輕粘土、紙盒子進行搭建，但考慮到固定、穩定性和美觀問題，經多次分析，最后選擇了樂高Ev3套件進行搭建，并幾經修改，終于完工。

2.地表震動情況研究

這時，有同學提出：地震波引起的地表震動情況又是怎樣的呢？針對課堂上這一生成性問題，我們用A區模擬震中，B區模擬距離較遠的震區。在震中地區，縱波的震動方向和傳播方向是一致的，速度約為6千米/秒，橫波的速度約為4千米/秒，所以縱波的速度比橫波快，我和學生一起嘗試通過程序控制，模擬地震波的傳播方向，使之能夠清楚地顯示出地震波從震源向外傳播時地表震動的情況。

3.設計地震報警器

《小學科學新課程標準》指出：教師要引導學生運用各種工具進行設計，并動手操作，將自己的創意付諸現實。因此，我引導學生以工程技術為主線，進行思維發散，展開了設計制作地震報警器的探究活動。

4.制作地震報警器

（1）合頁式地震監測報警器。觸發裝置就像一個合頁開關一樣，中間有小棍支撐時，電路處于斷開狀態，當地震來臨，小棍由于震動倒下，合頁開關上、下兩根銅絲接觸使電路閉合引發蜂鳴器響起、二極管發亮實現報警。

（2）小球晃動式地震監測報警器，當地震來臨，中間的小球晃動接觸周圍的金屬圈，使電路閉合引發報警。懸掛小球的銅絲太粗的話，小球擺動困難，太細的話小球又容易掉落，大家在它的粗細，長短及固定方式上曾展開激烈的討論。

（3）滑動式地震監測報警器，當地震來臨，金屬圈會從凹槽彈出沿著斜面滑落下來，接觸下面的鐵釘，使電路閉合成為回路引發蜂鳴器發出響聲、二極管發亮實現報警。

（4）鋼珠平衡報警器。兩個大鋼珠分別放置在蹺蹺板的兩側，下面是盛有鹽水的兩個小杯，由于水位較低，不能接觸兩側的金屬，因此處于斷路狀態，地震時，大鋼珠會失去平衡掉落在水杯中，使水位上升，接觸兩側的金屬觸點使電路閉合引發報警。

5.在拓展應用環節，學生制作了手抄報，總結自己在本次活動中的收獲。學生對于地震從開始的陌生恐懼，到掌握自救方法，能夠正確對待地震，進而宣傳地震預警系統，在這一系列過程中，安全意識得到了加強，地震防護能力得到了提高。

五、反思與評價

1.本活動帶領學生創新設計簡易地震預警系統，培養了科學精神。

2.通過搭建地震波演示儀和預警系統，培養了學生使用新材料解決問題的能力;通過設計和制作地震報警器，訓練了學生的發散思維和工程思維能力。

3.地震預警系統是一項造福人類的工程，學生在活動中不但充滿了探索的欲望，更有極大的民族自豪感伴隨，本次活動就是要為孩子播種下這顆責任和擔當的種子。

六、創新與應用

STEM理念下的小學科學創新實驗課《制作簡易地震預警系統》填補了小學階段研究地震課題的空白。《制作簡易地震報警系統》項目綜合了科學、數學、美術、語文多種學科，實現了小學科學課與STEM教育的有機契合，通過教師的知識儲備和跨學科整合，啟發學生，使之具備開放的思路、溝通合作能力以及較強的動手能力，提高了學生的核心素養，我將這節stem項目課程的整個實施過程以說課的形式進行了展示匯報，獲得了國家、省、市專家的高度評價，并在教育部基礎教育司主辦的第七屆全國中小學實驗教學說課活動中獲得金獎，這節STEM理念下的科學創新實驗課模型建構系統科學，實驗活動創新突出，為學生創設了更豐富、更科學的實驗情境，激發了學生的想象力和創造力，提升了教師的實驗教學水平。

參考文獻

[1]? 陳雨薇.基于stem理念下小學科學活動設計的策略研究[J].好家長，2017（76）：203-203.

[2]? 胥雪梅.基于STEM教育理念的小學科學教學策略[J].好家長，2018（48）：202-202.