“神奇的紙電路”課程在小學低年段STEAM社團中的教學探索

張文岑

STEAM教育最早是在美國提出的，由STEM教育演變而來。STEM教育偏重理科素養的培養，其核心是“做什么”“怎么做”，2006年將藝術（ART）這個人文因素放到STEM教育中，形成了現在人們所說的STEAM教育。雖然不同學者對STEAM教育的理解不同，但是其理念是一致的：STEAM教育是一種創新的教育理念，滲透及有機統一各學科的知識和方法，力圖解決實際生活中的問題，并在這個過程中培養學生的創新能力、解決問題的能力等高階思維能力。

皮亞杰認為兒童認知發展過程劃分為四個階段，分別是感知運動階段（0～2歲）、前運算階段（2～7歲）、具體運算階段（7～11歲）、形式運算階段（11歲以后）。小學低年段兒童處于前運算階段，基于此階段兒童的認知特點，STEAM教育設計以直觀、鮮艷、夸張的物品為活動載體，吸引兒童興趣，并隨著兒童年齡增長，加大了工程、數學、技術等方面的比重。

一、STEAM社團“神奇的紙電路”課程設計

珠海市香洲區潮聯學校以“讓教育激發生命活力”為辦學理念，整合資源，提供更多選擇、更多參與、更多場景的課程，讓多樣化的課程回歸兒童、服務兒童，引領兒童成長。學校相繼推出了“生活家”“創想家”和“航海家”等課程，受到學生的普遍歡迎。其中一至三年級學生開設每周一節“創想家”選修課程，共17門。筆者綜合以往的教學實踐以及“創想家”課程的特點，按照STEAM教育內涵要求，結合潮聯學校現有一至三年級低年段學生的情況，在“創想家”課程及社團活動中進行了一些初步的探索，形成了“紙電路”（是指利用導電膠帶、LED燈、觸控開關代替電學實驗中的導線、小燈泡、燈座、單刀單擲開關等實驗原件進行電路連接，使原本比較復雜的電路實驗變得模塊化，使低年段兒童容易操作）為代表的STEAM社團活動。

1.“神奇的紙電路”課程綱要

課程類型：創想課程;課程名稱：神奇的紙電路;授課對象：二到三年級學生;授課時間：周五“創想家”課程時間。

課程目標：①通過活動，認識電源、開關、導線、小燈泡，學習一些最基本的電學知識;②通過“做中學”，提高學生的動手操作能力、創新實踐能力、勞動實踐能力和審美能力;③通過基于問題的學習，體驗跨學科的活動樂趣，激發學生對電路知識探索的熱情。

課堂教學策略：①活動化教學：課堂教學貫穿于各種實踐活動當中，學生積極主動參與，在做中學;②微課翻轉教學：通過教師的微信群，爭取每周推出課程預告;③激勵評價：通過分享課堂學習剪影進行激勵，制作成品進行展覽并投票。

活動組織策略：①材料準備：學生通過微信群了解要準備的材料，由家長協助完成準備工作;②合作分享：人人動手，同時開展小組合作，并進行各種分享;③成果展示：與家人、老師和同學分享每個主題的制作成果，并拍照留念，展示作品的照片，分享制作美篇。

評價內容：①材料準備情況;②活動參與程度;③作品創意、美感;④合作交流程度;⑤情意興趣狀況;⑥課后家庭探究。

成果展示會：①每個主題布置一次作品展，邀請家長、老師參觀;②發布5～8次美篇制作內容，向所有人展示學習成果。

2.“神奇的紙電路”課程計劃（見表1）

3. 主題課程開展的模式

每個主題課程都是基于情境設置的學習探究任務，通過引入問題、確定需求、設計制作、測試改進、分享評價等環節，有效提升學生的科學素養，鍛煉學生的動手實踐能力、創新思維能力、解決問題能力和團隊合作能力等高階思維能力。

4. 評價量表

根據主題課程開展的流程，基于低年段兒童的操作能力和實際情況，對評價量表進行了四個方面、五個維度的設計，采用低年段兒童容易操作的填涂、涂色方式進行。

二、課程教學案例“生日王冠”

1. 案例背景

“生日王冠”是在社團中開設的“創意紙電路”課程。首先提出一個大家常見的真實情境：“小潮”（邀請某位同學扮演）的生日就要到了，每年過生日吃蛋糕時候，他都是戴著蛋糕店里常用的普通頭飾。今年他參加了“創意紙電路”社團，請你利用所學知識，為他設計并制作一頂炫酷亮燈的生日王冠。

2. 涉及學科

科學：正確地使用紙電路相關實驗器材，串聯2～3個LED貼片燈。

數學：根據客戶“小潮”的需求，使用軟尺測量他的頭圍。

工程：設計和制作一個卡紙王冠模型，并且根據小潮的需求，定制其滿意的顏色、裝飾，進行測試改進。

技術：使用剪刀、膠水、直尺、軟尺、導電膠帶等進行制作。

藝術：整個過程貫穿設計理念，使王冠模型更加美觀、實用。

3. 使用材料

卡紙、剪刀、直尺、軟尺、紐扣電池、觸控開關模塊、貼片式LED燈、導電膠帶。

4. 學習目標

（1）教師講授紙電路知識，讓學生掌握紙電路串聯LED的方法，學習電學知識原理。

（2）學習創作生日王冠產品，提高學生的設計、創造、動手能力。

（3）小組合作制作生日王冠，培養學生的交流合作能力。

（4）整合各方面知識，動手操作，獲得生日王冠的成品，激發學生對制作產品、探究電學知識的學習熱情。

5. 活動設計

學生以學習記錄單為藍本，可亮燈的生日王冠進行項目的研究和討論。通過引入問題→確定需求→設計制作→測試改進→分享評價等環節開展課程，一共3課時，具體活動內容見表3。

三、“神奇的紙電路”課程成效

在“神奇的紙電路”STEAM校本教學中，采用了分層培養的方式：科學課上，教每一名學生使用常見的紙電路材料來點亮LED燈;“創想家課程”社團活動時間，為學生提供場地和更豐富的器材，在教師指導下，有興趣的學生在邊玩邊學中實現自己的STEAM創意;組織創想節活動和學生比賽活動，讓有特長的學生得到全面的鍛煉和提升。

在近年的教學實踐活動中，圍繞紙電路開展的STEAM活動促進了教師和學生的雙向成長，成效較為顯著。

1. 提升了學生的高階思維能力

科學課、創想家課程中開設的涉及立體制作、建筑設計、場景搭建、紙電路綜合應用的“點亮城市之光”小組活動，深受學生喜愛，培養了全體學生的動手能力、團隊協作能力、創新能力、解決問題能力等高階思維能力。學生把自己的制作成果的照片通過問卷星制作成二維碼向全校師生發布，邀請師生進行投票，極大地激發了學生對STEAM活動的興趣和熱情，讓STEAM活動不再是少數幾個學生參與的活動。

2. 提供了展示特長的舞臺

學生制作的“印染花布與STEAM燈飾”實驗視頻，在香洲區“快樂430”活動中向全區中小學生播出，在區內、校內形成了良好的示范作用。

3. 促進了教師的專業成長

教師利用紙電路、卡紙模型以解決真實情境問題——以“幫教學樓加裝燈”為主題的STEAM活動教學錄像課“讓更多的小燈泡亮起來”，獲得了2019年“一師一優課”省級優課的榮譽。

隨著學生年齡的增長，以及學生認知、動手能力的發展，“神奇的紙電路”課程可以圍繞更多電學知識展開，如豐富用電器項目的內容，加入傳感器、光控模塊、聲控模塊、觸控模塊等，還可與Arduino平臺相結合、與建筑設計理念相結合，以項目式學習為形式，以解決問題為導向，開發一系列適合小學中高年級學生開展的課程，逐漸形成“點亮城市之光”STEAM社團系列課程，最終完成小學全階段培養體系的課程建設。