融入STEM教育理念的“玩中學(xué)”

蔡瑞

在小學(xué)科學(xué)教科書(shū)的技術(shù)與工程部分中，多節(jié)設(shè)計(jì)與制作類(lèi)型的課體現(xiàn)了STEM教育理念。可是具體怎么實(shí)踐，課本中沒(méi)有詳細(xì)指導(dǎo)，這給廣大喜歡STEM教育的教師們帶來(lái)了一定的困惑。筆者通過(guò)幾個(gè)“玩中學(xué)”案例展示如何使用STEM多學(xué)科相互交融的教育理念上好技術(shù)與工程部分科學(xué)課，促進(jìn)學(xué)生各學(xué)科的融合發(fā)展。

“玩中學(xué)”之一：紙船載硬幣，挑戰(zhàn)不可能

目的：把一張A4紙折成船形，能承載幾個(gè)一元硬幣？紙張會(huì)滲水又那么薄，和A4紙相比硬幣挺重的，肯定承受不了幾個(gè)——如果這么想，那你就大錯(cuò)特錯(cuò)了。

材料：A4紙，一元硬幣

玩法：根據(jù)比賽規(guī)則，每個(gè)小組限2張A4打印紙，在現(xiàn)場(chǎng)完成2艘紙船的制作，紙張只能采用折疊的方式，不能使用其他材料。準(zhǔn)備一定數(shù)量的一元硬幣。比賽時(shí)把紙船放入水中，選手往紙船里放一元硬幣，每次只能放1枚，一旦紙船進(jìn)水，停止擺放硬幣，統(tǒng)計(jì)紙船承載硬幣的數(shù)量。比賽限時(shí)20分鐘，每個(gè)小組允許有兩次機(jī)會(huì)，取載重多的一次作為最終成績(jī)。

比賽中，同學(xué)們發(fā)揮各自的聰明才智，將A4紙折成各種各樣的紙船，有的紙船像一只扁紙盒，目的是盡可能擴(kuò)大船的受力面積，有的紙船船底折成了瓦楞紙狀，據(jù)說(shuō)這樣結(jié)構(gòu)的船入水不易散架。另外，放硬幣的順序和速度也很重要，從外圈到里圈放硬幣，紙船下沉的速度要慢一些，放硬幣的速度越快硬幣數(shù)量也越多，當(dāng)然放的時(shí)候一定要輕柔平放。

同學(xué)們多次認(rèn)真嘗試，一次次地改造方法，精益求精。比賽不僅鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，更重要的是培養(yǎng)了他們的科學(xué)思維，讓其體會(huì)到了創(chuàng)新、探究的重要性。

“玩中學(xué)”之二：象棋疊疊樂(lè)

目的：親歷探究過(guò)程，“玩中學(xué)、做中學(xué)”，感悟科學(xué)探究的樂(lè)趣。

材料：普通象棋

玩法：限時(shí)20分鐘完成。象棋疊高塔活動(dòng)底部只能放一顆象棋子，不能采用底層先放好幾顆再抽取的方法;第二層起個(gè)數(shù)不限，不借助任何輔助材料，向上疊加象棋子，搭到主體部分倒塌為止，以疊的象棋子總數(shù)多少取勝。

意義：怎樣的結(jié)構(gòu)更加牢固？怎樣才能疊得更多？這需要反復(fù)進(jìn)行探究，整個(gè)活動(dòng)過(guò)程中不時(shí)會(huì)響起象棋子跌落的嘩嘩聲，但掩蓋不住那此起彼伏激動(dòng)歡快的歡呼聲。結(jié)果不是最重要的，重要的是孩子們可以親歷探究過(guò)程，“玩中學(xué)、做中學(xué)”，感悟科學(xué)探究的樂(lè)趣。

“玩中學(xué)”之三：做琥珀

目的：了解有關(guān)琥珀的知識(shí)，通過(guò)親手做琥珀的活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，在不斷改進(jìn)制作技巧的過(guò)程中培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

材料：松香（約2公斤）、酒精燈、石棉網(wǎng)、蒸發(fā)皿、三腳架、大頭針、尖嘴鉗、小昆蟲(chóng)（或其他小物品）、火柴盒（或其他小容器）

玩法：1.組裝裝置;2.加熱松香;3.夾取蒸發(fā)皿;4.冷卻成形。

制作秘訣：

1.松香里不能加水，也不能使用新鮮樹(shù)葉，以免飛濺。

2.用模具做琥珀，先倒入一部分松香，等稍微冷又不凝固時(shí)，用大頭針戳住小昆蟲(chóng)，插入松香內(nèi)固定，再把松香倒?jié)M容器盒，拔出大頭針。

3.放置一定時(shí)間，直至松香凝固，取出標(biāo)本。

4.移到火焰邊進(jìn)行微烤，使其更加圓滑，防止?fàn)C傷。

意義：琥珀是一種化石，是千萬(wàn)年前松樹(shù)流出的松脂，經(jīng)過(guò)地殼的變動(dòng)而深埋地下，并逐步凝結(jié)成的天然化石。琥珀的顏色大部分是金黃色的，內(nèi)部常包含有各種昆蟲(chóng)，如蜘蛛、螞蟻、蚊蟲(chóng)及種子、炭化的樹(shù)葉等。讓孩子們體驗(yàn)、感受千萬(wàn)年琥珀之美。

“玩中學(xué)”之四：雞蛋撞地球

目的：學(xué)習(xí)應(yīng)用創(chuàng)造性思維方式去選擇解決問(wèn)題;嘗試動(dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合的創(chuàng)造方式。

材料：兩片厚一點(diǎn)的“減震泡沫”，就是買(mǎi)電器時(shí)和厚紙箱分隔的那些白色的東西，需要精心挑選一下;一塊布，要足夠大，如果有DIY要求可以用顏色條紋很多的布，很漂亮;幾顆圖釘;寬透明膠帶。

玩法：具體玩法需要孩子們自己動(dòng)腦動(dòng)手，有創(chuàng)新。

玩法參考：在兩片厚的“減震泡沫”中間各挖出半個(gè)雞蛋的輪廓。一定要小心，它是保護(hù)雞蛋最關(guān)鍵的地方，決定活動(dòng)的成敗。不要有空隙，最好要緊緊卡死。把雞蛋放在其中，最后用寬膠帶綁緊。

意義：通過(guò)動(dòng)手動(dòng)腦尋找有效的辦法，反復(fù)將雞蛋“撞”向地球，在玩的過(guò)程中感受科技的魅力。

“玩中學(xué)”之五：放飛水火箭

目的：水火箭是一個(gè)利用質(zhì)量比和氣壓作用而設(shè)計(jì)的玩具，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而其中蘊(yùn)含的物理原理是了解物理中力學(xué)的重要基礎(chǔ)。

材料：2～6個(gè)2.25L的可樂(lè)瓶，剪刀、單面刀片、木塞、球類(lèi)氣針、圓珠筆芯、訂書(shū)機(jī)、雙面膠、彩色裝飾紙、桌布等輕便不透風(fēng)的材質(zhì)（具體制作方法可以在網(wǎng)上查詢(xún)）

水火箭發(fā)射方法：1. 調(diào)控水量，最佳用水量約為火箭容氣空間的1/4到2/5之間。2. 發(fā)射角度為水平方向飛行，由于空氣的阻力，發(fā)射的最佳角度在50到55度之間。意義：制作水火箭寓教于樂(lè)，是深受廣大青少年喜愛(ài)的科普活動(dòng)。可以讓學(xué)生直觀了解導(dǎo)彈和運(yùn)載火箭發(fā)射升空、回收的過(guò)程，了解導(dǎo)彈的飛行與飛機(jī)的飛行原理及不同點(diǎn)。讓廣大青少年了解航天科技，熱愛(ài)航天科技，為國(guó)家航天事業(yè)培養(yǎng)、造就、輸送優(yōu)秀人才。

回顧這五個(gè)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)：首先通過(guò)情境引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的參與制作活動(dòng)的動(dòng)機(jī);其次實(shí)驗(yàn)揭示活動(dòng)的原理（體現(xiàn)科學(xué)），再以動(dòng)手實(shí)踐進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)（體現(xiàn)數(shù)學(xué)），然后各小組根據(jù)自己的設(shè)計(jì)利用工具進(jìn)行制作加工，落實(shí)自己的設(shè)計(jì)（體現(xiàn)技術(shù)）;最后將自己的作品應(yīng)用體驗(yàn)于生活（體現(xiàn)工程）。整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程四門(mén)學(xué)科的融合，讓學(xué)生體驗(yàn)享受完整的STEM活動(dòng)過(guò)程，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)活動(dòng)過(guò)程進(jìn)行抽象、概括，繼而形成“技術(shù)”和“工程”的主要概念，完成課標(biāo)要求。