運用STEAM理念開展科學課教學

王秋萍

【摘要】小學是教育的起始階段，小學科學著重培養學生的創新精神與實踐能力，在立德樹人的根本任務中發揮其獨特的育人價值，而STEAM教育重視學生綜合能力的培養。因此，將STEAM理念運用在小學科學教學是現代教育發展的必然趨勢。基于此，筆者將STEAM教育理念、合作學習和探究性學習策略融合到小學科學活動課程中，通過提出問題、構建新知、制定問題解決方案、設計與制作、分享交流、總結評價等環節來提高科學活動課程的教學效果，從而培養學生的跨學科能力和問題解決能力，實現育人目標。

【關鍵詞】STEAM課程;小學科學;探究性學習

一、STEAM理念下的教學分析

（一）教學內容分析

本次整合的教學內容來源于教科版小學六年級上冊科學教材的第二單元“形狀與結構”。課程內容主要通過試驗探究不同形狀的抗彎曲能力，研究條形、拱形、框架等結構特點，認識高塔和橋梁的結構，能夠設計科學合理的形狀結構。教學活動以科學探究的形式開展，包括提出問題、作出假設、設計、動手實踐、合作、交流、匯報總結，體驗科學技術對社會進步的巨大影響。此課程中不僅涉及了科學知識，同時也包含著數學、工程、藝術和技術的知識，從實驗材料的選取到各種不同的設計和實踐操作，切實培養學生的計算思維和創新實踐能力。

（二）教學目標分析

運用STEAM理念開展小學科學教學的總目標是：課堂堅持“教師主導，學生主體”的理念，引領主動學習，協作學習;體驗科學、技術對社會進步的巨大影響，培養學生的信息素養和思維能力;提高探究興趣，發展探究能力。具體到“搭建紙橋”這一教學活動為：要求學生從科學（S）的角度探究使用的金屬墊片和探究不同形狀的紙梁的抗彎曲能力和承重能力;知道形狀和結構與它的功能是相適應的;能夠認識和控制變量，記錄數據、分析數據，得出合理的結論。從技術（T）角度使用互聯網信息搜索功能，掌握視頻錄制和幻燈片制作方法，感受3D打印技術的魅力。從工程（E）角度設計方案畫出草圖，實施方案和制訂橋梁評價標準。從數學（M）角度進行紙橋承重能力和抗彎曲能力的加減運算、測量紙橋的長寬高和跨度、能夠繪制紙橋的幾何、比例、三視圖等。從藝術（A）的角度關注橋的色彩搭配和造型設計，懂得欣賞橋梁建筑形狀和結構的美。

（三）學情分析

1.整體學習情況：六年級的學生整體學習習慣較好，課堂表現積極、思維活躍，具有較好的觀察能力動手能力，對探究活動充滿興趣。同時，個別學生存在表現太過活躍或不積極，課堂中需重點關注，給予適當指導。

2.已有的知識與經驗：學校重視學生科學活動素養的培養，有兩間專用的科學實驗場室，開展過觀察、實驗、調查等實踐活動。學生具備知識的獲取能力，對探究方法的掌握程度較好，具備初步的信息技術軟硬件的應用能力，具備初步的科學活動知識運用能力。

3.兒童心理分析：六年級學生對身邊發生的事情有著強烈的好奇心和探究欲望，他們樂于動手操作具體形象的物體。此次科學課程內容與生活的聯系十分密切，教學過程中以學生為中心，充分發揮學生的主體作用。學生小組一起進行頭腦風暴制定評價量規，增加學生對學習內容的認同感，增加學生的學習興趣。

（四）教學設計分析

教學設計理念：根據教學目標和學情分析，結合學校開展科學課程的實驗條件，采用探究性學習策略和STEAM理念來指導課程的實施，通過對設計、制作過程的迭代修改去完善作品，在實踐探究中培養學生的綜合能力。

教學流程：課程由“導入情境，提出問題——構建新知，分解問題——制訂問題解決方案——設計與制作——分享交流——總結評價”6個環節組成。首先創設情境引出活動主題，激發學生的探究興趣，提出活動任務;接著通過學習了解各種不同形狀的紙梁的抗彎曲能力和塔、橋的相關知識，引導學生將問題進行分解，化繁為簡;隨后初步擬定搭建紙橋的注意問題，制訂問題解決的方案，然后對紙橋進行構造設計，參照設計對紙橋進行初步搭建，小組合作制訂評價標準，最后通過小組作品展示進行匯報，收集建議后完善設計圖和模型的搭建，最后進行自評與互評。教學設計重點關注學生的設計能力和動手實踐能力，在實踐探究中培養學生的問題解決能力和小組合作能力。具體教學設計如下圖：

二、STEAM理念下的教學流程

筆者基于上述教學設計，開展了課堂教學，具體實施過程如下：

（一）導入情境，提出問題

教師通過圖片、文字、視頻、現場模擬等途徑向學生展示各種形狀的特點以及作用，將相關的科學知識綜合運用，引出橋的概念和作用，接著展示橋梁的相關知識，借助信息技術手段，將不同類型的橋展示給學生，讓學生充分認識橋的作用和特點，最后提出“用紙造橋，需要考慮哪些問題？如何搭建紙橋？”通過問題，激發學生的興趣;通過講解、演示、提問，引發學生的探究欲望。

（二）構建新知，分解問題

講授新知，將任務進行分解，化繁為簡。第一個探究活動：引導學生探究比較不同形狀的紙梁的抗彎曲能力（—形、○形、U形、口形、W形、△形等），得出抗彎曲能力較強的紙梁形狀。第二個探究活動：通過改變紙梁的厚度和寬度等，探究得出改變材料的形狀可以改變材料承受力的性能。第三個探究活動：通過模擬實驗，探究、學習拱形、圓頂形、球形等特點，能夠在搭建紙橋的時候選擇合適的形狀進行設計。第四個探究活動：探究四邊形、三角形、多邊形等框架的穩定性，能夠總結出三角形可以加固框架結構等特點。第五個探究活動：通過試驗探究物體的穩定性具有上小下大、上輕下重的特點;能理解高塔和橋不輕易倒塌的原因。基于以上的知識探究學習，最后來解決“用紙造橋，需要考慮哪些問題？如何搭建紙橋？”通過對問題的分解，逐步考慮要解決問題的影響因素，使問題簡單化，提高學生的探究興趣和解決問題的思路。

（三）制訂問題解決方案

根據習得的新知，重新梳理任務要求。首先明確實驗的材料是：舊報紙、膠帶、剪子、尺子。小組討論得出影響紙橋的因素有：紙的特性、紙橋的長、寬、跨度、形狀與結構等。以上述的影響因素為出發點，小組進行頭腦風暴思考：如何設計制作一個抗彎曲力強，載重力大、美觀且節省材料的紙橋？

（四）設計與制作

在上述解決問題的基礎上，小組共同合作設計紙橋結構圖，反復修改設計方案，在任務單進行記錄。確定設計方案后，小組合作建造紙橋。因本班學生從三年級開始進行信息技術課程的學習，學習過3D打印技術，能夠掌握基本的軟件操作和打印技術，最后拓展布置，每個小組共同使用3D one軟件對紙橋進行建模，將小組作品打印展示。小組在搭建紙橋的過程中總結注意事項，不斷修改，完成最終的作品。

（五）分享交流、改進創新

最后對作品進行匯報，各小組根據自定義的評價標準對各小組作品進行點評，總結反思這次的探究實踐過程，為今后教學提供參考意見。

三、總結

課程整合了課件、任務單、評價量表、電腦等素材，為學生探究提供了豐富的資源和探究途徑。教師將整個學習分為六個環節，分解任務化繁為簡，使學生的學習更具有探究性，通過設計制作與解決問題的迭代修改，促進學生的小組合作和思考;學生參與評價量規制定的過程，可以增加學生對評價的認可，促進學生的學習動機;在匯報與總結過程，注重對學生的邏輯思維和批判思維的培養。

該課程還需要改進的地方是教師的引導性不足;評價維度還應該更細致地劃分，給學生明確的指導;在活動的總結處，學生對整個活動的反思還有待指引，且小組間的相互學習還有待加強。小學科學是一個綜合實踐性很強的學科，需要教師和學生共同參與在活動中，真正發揮發出STEAM理念的作用。

參考文獻：

[1]郁波.義務教育課程標準試驗教材科學教師教學用書（六年級上冊）[M].教育科學出版社，2004.

責任編輯? 楊? 杰