A-STEM課程中實施“微項目”的思考

編者按：A-STEM（人文引領(lǐng)的STEM）是STEM教育的一個變式，是基于深圳市龍崗區(qū)域定位和現(xiàn)狀提出的有特色的STEM教育新樣式。本期我們邀請到參與A-STEM課程實驗的五位教師從不同的視角來探討A-STEM課程在信息技術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中的實踐應(yīng)用，以期為一線教師提供借鑒。

深圳市龍崗區(qū)人文引領(lǐng)的STEM（A-STEM）提到，重構(gòu)國家課程，為國家課程賦能，提倡重新設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，主要依靠課內(nèi)的時間，以“微項目”的方式去實施。深圳天氣多變，臺風(fēng)不期而至，不可預(yù)期的暴雨會給人們的生活帶來不便。面對現(xiàn)實生活中的這個難題，小學(xué)生能做些什么？于是，“做一個下雨報警器”的項目活動應(yīng)運而生，該項目旨在引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)到的科技知識學(xué)以致用，從小像小工程師那樣去解決生活難題。這個“微項目”將如何設(shè)計和實施呢？本文聚焦本課1課時的教學(xué)過程，從中可以看到實施的大致模式和做法。

● 關(guān)注社會現(xiàn)象，聚焦問題

教師首先從生活中常見的報警器入手，組織學(xué)生針對報警器的工作方法進行討論，聚焦報警器材料選擇。教師提問：“為了保障生活安全，人們設(shè)計制作了各種報警器（教師用PPT出示各種報警器圖片），在日常生活中，你留意過周圍的報警器是怎么工作的嗎？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗，會指出：“報警器只有在特定的條件下才會響起來。”然后，教師布置本節(jié)課的任務(wù)：“最近深圳暴雨頻發(fā)，今天我們的挑戰(zhàn)任務(wù)就是制作一個遇到下雨能及時發(fā)出警報聲的‘下雨報警器。”基于問題的聚焦與思考，能充分調(diào)動學(xué)生的探究欲和學(xué)習(xí)的積極性，是A-STEM課堂慣用的一個啟動方式。

● 鋪墊知識，理解原理

選擇合適的材料是A-STEM活動中非常重要的環(huán)節(jié)。應(yīng)該選擇什么樣的材料、怎樣找到符合需求的材料直接關(guān)系到工程任務(wù)是否能完成。

在這個環(huán)節(jié)中，教師先給出材料——一節(jié)電池、一個開關(guān)、一個蜂鳴器、若干導(dǎo)線，并提問：“這些材料能做下雨報警器嗎？”基于已有的電路相關(guān)知識，學(xué)生思考后回答：“這些材料做的報警器只能靠人打開開關(guān)來控制，不能做到平時不響，下雨的時候就自動響起來。”教師進一步啟發(fā)學(xué)生思考：“需要怎樣的材料來替換開關(guān)，才能達到平時不導(dǎo)電、下雨的時候?qū)щ姷囊螅俊眴栴}提出后，給學(xué)生足夠的時間和空間動手探究，用現(xiàn)有的材料組裝一個導(dǎo)體檢測器，來檢測食鹽、糖、面粉、小蘇打這幾種物質(zhì)及其溶液的導(dǎo)電性。學(xué)生經(jīng)過測試后會發(fā)現(xiàn)這幾種物質(zhì)在干燥的條件下都不導(dǎo)電，但是有幾種物質(zhì)的溶液卻可以導(dǎo)電。基于這個發(fā)現(xiàn)，在教師的引導(dǎo)和補充下學(xué)生獲得關(guān)于電解質(zhì)的初步知識，從而解決如何找到適合制作下雨報警器的材料的問題。

本環(huán)節(jié)旨在引導(dǎo)學(xué)生聚焦符合自己需求的材料特性，通過測試從一組雜亂的材料中找出適合制作下雨報警器的材料。

● 邊做邊試，研討改進

本環(huán)節(jié)教師以任務(wù)驅(qū)動的方式，引導(dǎo)學(xué)生利用電解質(zhì)溶解在水中可以導(dǎo)電的性質(zhì)，設(shè)計并制作下雨報警器。教師提問：“請同學(xué)們在老師提供的材料中選取你所需要的材料設(shè)計并制作一個下雨報警器，允許根據(jù)需要添加其他容易獲得的材料。”這個任務(wù)不僅可以讓學(xué)生體驗動手做的樂趣，在產(chǎn)品設(shè)計中還能提高學(xué)生的合作意識和溝通能力。

在產(chǎn)品測試環(huán)節(jié)學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己作品的不足，教師在小組匯報交流環(huán)節(jié)要引導(dǎo)學(xué)生思考如何進一步改進優(yōu)化設(shè)計。經(jīng)過產(chǎn)品測試后學(xué)生提出了“選用食鹽、塑料杯來做開關(guān)制作下雨報警器，測試結(jié)果報警器響了可是聲音很小”等具有共性的問題。教師引導(dǎo)：“猜測是什么原因造成的？這樣猜測的依據(jù)是什么？”學(xué)生會調(diào)動已有的知識和經(jīng)驗，進行有根據(jù)的推理，并進一步提供解決問題的思路，如把鹽磨碎一點，讓小顆粒變成粉末，加快鹽的溶解;把食鹽換成食鹽溶液，讓液面離導(dǎo)線只剩下少許距離，只要少量的雨水就能夠讓食鹽溶液液面升高與導(dǎo)線接觸形成通路，讓報警器響起來……

面對自己產(chǎn)品的不足，學(xué)生會想盡辦法來改進，提高產(chǎn)品的性能。在改進的過程中，學(xué)生不僅要綜合運用已有的知識，還會產(chǎn)生對新知識的需求和渴望。解決這樣的現(xiàn)實問題可以提高學(xué)生的實踐能力、思維能力和解決問題的能力。

● 反思

這個“微項目”的A-STEM課有以下幾點值得反思和改進。

1.從生活出發(fā)，“小而美”

本課體現(xiàn)了A-STEM解決真實問題、為人類福祉服務(wù)的宗旨——做下雨報警器服務(wù)于我們的生活。相比長周期的“大項目”，“微項目”更容易實施：占用課時少，難度低，學(xué)生能夠及時得到正向反饋。學(xué)生經(jīng)歷了這類課程的熏陶，在生活中遇見問題時，就會開動腦筋嘗試規(guī)劃、設(shè)計和制作。

2.擴展必要的科學(xué)知識作為A-STEM項目的基石

A-STEM課程凸顯的是知識在真實問題情境中的具體運用，科學(xué)知識是整個A-STEM教學(xué)活動的基石，但A-STEM課程不等同于科學(xué)課，它注重在復(fù)雜的生活場景中將知識進行情境化應(yīng)用。在本課中，學(xué)生所有的設(shè)計都是建立在電路和電解質(zhì)導(dǎo)電性的科學(xué)知識上，而電解質(zhì)的知識小學(xué)生還未接觸到。為此，本課通過實驗，讓學(xué)生探究出鹽和小蘇打在干燥狀態(tài)下不導(dǎo)電，而在溶于水后其溶液可以導(dǎo)電，從而對什么是電解質(zhì)有一定的了解，然后將電解質(zhì)的知識運用到下雨報警器的設(shè)計中，把能成為強電解質(zhì)的常見溶質(zhì)找出來，邊學(xué)邊用，激發(fā)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)科學(xué)奧秘的興趣，讓學(xué)生帶著問題走出教室，繼續(xù)學(xué)習(xí)和探究。

3.融入創(chuàng)造性解決問題的思維技巧

在A-STEM課程中，學(xué)生會面對各種問題，這是難得的鍛煉學(xué)生思維能力的機會。在本課中，學(xué)生要自主選擇材料進行下雨報警器的設(shè)計和制作，在作品測試中發(fā)現(xiàn)不足，又會引起學(xué)生思考如何改進下雨報警器聲音小、靈敏度低等問題，他們提出改變?nèi)萜餍螤睢⒏淖內(nèi)萜黝伾㈦娊赓|(zhì)固體替換為電解質(zhì)溶液等諸多辦法，這就需要綜合多種思路來創(chuàng)造性解決問題。

在本課中，對思維的鍛煉都是“隨遇”而生的，針對性不夠。筆者覺得還可以采取一定的思維技巧進一步改進，那就是結(jié)構(gòu)化。例如，可以采用思維導(dǎo)圖的方式幫助學(xué)生發(fā)散思考，尋找更多的可能性，本課的思維結(jié)構(gòu)化方法如下圖所示。