A-STEM理念下的小學科學創新教學

張碩司

【摘 要】A-STEM突出強調人文藝術與理工科之間的深度融合，倡導立足國家課程標準對現有教材內容進行重構。“電路的研究”一課的教學設計就是基于這個理念，根據課程需求改革傳統實驗材料，深化教材內容，增強教學目標，重構教學活動，更加關注學生對知識的深度理解，使其學以致用，培養學生的創新實踐能力和人文精神。

【關鍵詞】A-STEM;科學課堂;創新教學;深化教材

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2021）02、03-120-03

這幾年，小學科學越來越被重視，課標和教材也隨之革新。按部就班的科學探究活動已無法滿足現在的課堂教學，它需要更加開放的設計，讓學生基于科學概念的學習更加自主，增強其自主建構知識的能力，發展其創造性思維。STEM教育注重對學生創新精神和實踐能力的培養，正在掀起科學教育改革的浪潮。A-STEM，即人文引領的STEM，它強調人文藝術與理工科之間的深度融合，是以發現和創造性地解決現實生活問題為核心內容的跨學科實踐課程，以此培養學生的創新實踐能力。因此，在學科教學改革之際，一線教師可以嘗試在自己的常規課堂上應用A-STEM教育的理念與方法，開展獨具特色的創新教學。下面以“電路的研究”一課為例進行闡述。

創新實驗材料

當小學科學教師教授電路相關知識時，一般會提供標配的小燈泡、燈座、柱狀電池、電池盒、導線等材料給學生進行探究。在本課“電路的研究”設計中，將用LED、杜邦線和紐扣電池代替傳統材料。創新實驗材料更有利于本課的教學。

1.更加簡便、直觀

對比外觀可見，用傳統材料連接電路比較繁雜，LED等材料連接的電路顯得更加簡潔、方便。用杜邦線連接LED進行探究時，電路的連接特點會非常直觀地呈現出來，也更容易讓學生對照電路畫出電路示意圖。

2.更加容易操作

傳統實驗材料需要學生纏繞導線、組裝燈泡與燈座等，費時費力，還容易接觸不良。創新材料操作簡單，杜邦線和LED是最佳搭檔，LED的兩只腳可以直接插在杜邦線的“母頭”上，再將杜邦線的“公頭”連接電池即可通電，是真正的物美價廉。

3.更加利于理解電路

傳統的實驗材料不能讓學生直觀地了解電路實質。LED有長短腳，即有正負極之分，如果在電路中連接方向錯誤，燈將不會亮。這樣可以讓學生很直觀地理解通路中電流方向是固定的。

4.更加符合本課應用要求

在本課中，需要學生將電路與圖畫組合起來，點亮圖畫。一枚紐扣電池相當于裝了兩節柱狀電池的電池盒，一個LED相當于裝了一個小燈泡的燈座。電路比較小巧玲瓏，容易融入圖畫作品中，更符合本課應用要求。

深化教材內容

“電路的研究”是粵教版小學科學四年級上冊第四單元的第二課，是在前一課的基礎上繼續讓學生認識電路。教材中，本課有三個活動，活動1：“讓兩個燈泡同時亮起來”，通過觀察和操作知道有兩種電路連接方法讓兩個燈泡同時發光;活動2：“電路是怎樣連接的”，通過從電路中取出一個燈泡，觀察和比較兩種電路連接方法的特點;活動3：實踐活動“自制數學游戲機”連接電路，實現用一個燈泡亮滅表示答案正誤功能。

重構融合性是A-STEM的特征之一，要求立足國家課程標準對現有教材內容進行重構，同時融合真實的現實生活情境與跨學科內容，注重學以致用。根據教材分析，可見本課的教材內容過于簡單，且實踐活動內容設計也不符合本課教學重點。因此，要對本課教學內容進行深化，超越教材，增強教學目標。既教授本課知識點，也要求學生聯系生活實際，應用串、并聯電路知識解決問題。深化后設定本課教學重點是嘗試用不同的電路連接方法讓兩個LED同時亮起來，進一步認識電路形成的條件。教學難點是理解不同的電路連接方法各有特點，能解決不同的問題。增強的教學目標為：（1）嘗試用不同的連接方法讓電路中的兩個LED同時亮起來。（2）通過對有兩個LED的電路進行探究觀察與比較，發現不同的連接方法各有特點，進一步認識電路形成的條件。（3）認識到解決生活中不同的電路問題需要運用不同的連接方法。（4）樂于探究，愿意與同學合作，養成相互交流的習慣。

重構教學活動

按照教材設計，教學活動是這樣的：首先給一張有電池和兩個燈泡的圖，請學生猜想怎么連接電路才可以讓兩個燈同時亮起來，畫出連接電路的導線。然后請學生按照這個猜想去連接電路。再指示學生取下其中一個燈泡，觀察另一個燈泡是否還亮。最后讓學生連接“數學游戲機”的電路，用一個燈泡的亮滅表示答案是否正確。

教材活動設計降低了學生的學習難度，但過于繁瑣、按部就班，且教師干預過多。學生沒有足夠獨立思考的時間和空間，只能機械地按照教師指示的步驟進行活動。這樣會不會過于低估學生的能力了呢？A-STEM理念下的創新教學會更多地從培養學生的能力、思維角度來設計活動，會更加關注學生主體。用A-STEM理念重構本課教學活動：將教材活動1與活動2整合成探究一;增加探究二“點亮我的畫”;教材“自制數學游戲機”作為課后鞏固活動。

1.以學生為主體，注重教學的生成

A-STEM課程的生長性決定了課程設計是一個開放式框架，而不是嚴密設計的控制性進程。本課探究一的設計會更加開放，將時間和空間完全交給學生。用一個探究解決兩個教材活動的問題，學生通過探究得知有串聯電路、并聯電路兩種連接方法可以使兩個LED同時亮起來，并對比分析兩種電路的特點，進一步認識電路形成條件。

學生在實驗前不需要猜想電路怎么連接，這是沒有意義的。它不是解釋某一個現象，不需要一個猜想然后去驗證它。連接電路是一種技能，直接操作即可。教師說明實驗要求后就直接把實驗材料發給學生，讓他們自主探究，在玩中學。學生在玩耍的過程中，對電路元器件進行各種組合，很自然地就能將串聯電路和并聯電路連接出來。然后對著連接出來的電路在實驗記錄單上畫出電路示意圖，標好電流方向，并回答實驗記錄單上的問題。探究結束后，學生對于本課的知識點已經基本了解了。請學生匯報實驗結果，教師再與學生進行簡單的小結。本課知識點都是學生通過探究、實踐得出結論后告訴教師的，教師只是課堂的組織者，僅在探究后與學生一起總結強調知識點的邏輯，突出教學重點。

2.指引探究方向，注重學習支架設計

在學生進行探究時，教師要少干預、多激勵，多給予學生自我克服困難的時間和空間。但是，學生在玩中學必須有明確的目標才能提高效率。教師應當根據需求適當地設計學習支架。教師在設計學習支架時，一定要站在學生的角度去思考問題，設計的問題既要指向本課知識點，循序漸進，也要符合學生的認知規律。本課探究一是完全交給學生進行自主探究獲取知識點的，更加需要教師的引導指向，學習支架的設計就顯得特別重要。探究一中設計了三個問題，要求學生在實驗時思考。設計的三個問題均指向本課的重要知識點，而且是層層遞進的。（1）有多少種連接電路的方法，使兩個LED同時亮起來？（2）在你設計的電路中，電流方向是怎樣的？有多少個閉合回路？（3）當兩個LED同時發光時，取出其中一個LED，另一個LED還會亮嗎？為什么？四年級學生在進行探究時不可能寫太多字，因此在實驗記錄單中還要將這三個問題轉換成畫圖與填空。

3.聯系生活實際，注重深度學習

在課堂上設計活動讓學生進行深度探究學習，有利于學生深刻理解知識概念，充分鍛煉各種技能，從而促進知識技能向新情境的遷移，發展創造力。“電路的研究”教學重點是用不同的連接方法讓電路中的兩個燈同時亮起來，課堂活動應當圍繞這個中心來設計。因此，本課將只需一個燈的“數學游戲機”留作課后實踐活動，增加探究二“點亮我的畫”應用知識。在我們的生活中，遇到不同的問題情境，電工會選擇不同的電路連接方法。教師聯系生活實際，用圖畫作為載體設計一些問題情境，如交通紅綠燈（并聯電路），孫悟空火眼金睛（串聯電路）。學生根據圖畫中的問題情境選擇合適的電路連接方法，設計電路點亮圖畫。操作方法簡單，學生只需要在圖畫正面適當的地方插入LED，然后在圖畫背后連接電路。

聯系生活實際，讓學生運用本課知識去解決問題，是強化知識理解，也是鍛煉學生的創新實踐能力。學生要充分理解閉合回路的原理以及串聯電路和并聯電路的特點，才能根據不同的問題情境來設計電路解決問題，點亮圖畫。在完成探究二的過程中，學生對本課知識概念有了進一步的理解與創造應用能力。“點亮我的畫”也是科學與藝術的結合，燈光增加了畫的光彩，視覺上給人美的享受，突出了課堂的創新點，這是人文藝術與理工科深度融合的魅力。在這個活動中，學生也了解了電工工作不簡單，不僅需要體力，還需要腦力。他們可能會遇到各種各樣的問題，要思考怎么設計電路去解決問題，還要考慮如何布線更美觀、如何連接更牢固等。學生更加明白了電工在社會中服務的意義與價值，體現了A-STEM強調的人文精神。

“電路的研究”一課在A-STEM理念下，立足于國家課程標準，深化教材內容，增強教學目標，重構教學活動，并根據需求創新實驗材料。在教學上，更加關注學生的主體地位，注重學生對知識的深度理解，學以致用。聯系生活實際，將人文藝術融入理工科課堂中，讓學生在學習知識技能之余，提高審美、創美能力，理解為人類福祉服務的意義與價值，進而達到以美育人的目標。

作者單位：華南師范大學附屬小學