探索《做一頂帽子》的STEAM微項目設計

◇王明光（浙江：杭州市文海實驗學校）

2017 版《義務教育小學科學課程標準》指出，小學科學不僅是一門基礎性、實踐性課程，而且是一門綜合性課程，需要嘗試綜合運用不同領域的知識和方法理解自然現象和解決實際問題。課程標準同時也建議倡導跨學科的學習方式，鼓勵教師嘗試用項目學習、問題解決為導向的課程組織方式去開展教學實踐。小學科學課的教學與STEAM 教育理念在很多方面非常契合，尤其是涉及工程與技術領域的相關內容。因此，很有必要用STEAM 理念對小學科學課的學習內容進行整合、重構、開發，并予以實施，這也有利于落實小學科學課程標準。本文將以基礎課《做一頂帽子》為例，利用STEAM 理念，將其重構為一個微項目。這種以項目形式的教學有助于提高學生的動手能力，培養學生的工程設計能力、解決問題的能力、創新思維能力。以下將從教學分析、項目過程設計、項目實施過程、評價設計、實施分析等方面，探索《做一頂帽子》的STEAM 微項目。

一、教學分析

（一）學習對象分析

這一項目的學習對象是小學二年級的學生。這個年齡階段的學生有著非常強烈的好奇心和探索欲望。在本項目學習之前，他們對周圍物品的組成材料已經有了基本的認識，能夠觀察和描述常見材料的一些特點。對于微項目中的“帽子”，學生還是比較熟悉的，比如，游泳用的泳帽、建筑工人戴的安全帽、飯店里廚師戴的廚師帽、太陽下人們戴的遮陽帽等。這些豐富的生活經驗為本課學習提供了前提條件。

（二）學習內容分析

《做一頂帽子》是教科版科學二年級上冊“材料”單元的第6課。教學要求是：通過讓學生“做一頂帽子”這一活動，來加深他們對材料特點的認識。本課可將科學、數學、藝術及工程技術理念融合到教學內容中，進而實現STEAM的學習理念。但僅靠一節課中又很難完成全部的學習內容，因此需要對本課重新架構，將一節課開發成一個STEAM 微項目。在本項目中，我們以制作一頂帽子為任務，綜合運用科學、數學、藝術及工程技術知識對課程內容進行構造。表1是原教材與重構后的內容對比表。從表中可以看出，課時增加到3 課時，內容也有了較大的變動。

表1 《做一頂帽子》的原教材內容與重構內容對比表

（三）教學目標分析

根據課程標準及《教師教學科學用書》，結合二年級學生實際，原教材內容目標如表2所示。

表2 《做一頂帽子》原教材目標

重構后的項目目標如表3所示。

表3 《做一頂帽子》項目的教學目標

二、項目設計框架

《做一頂帽子》微項目主要圍繞3 個活動開展，分別是認識帽子、設計制作和測試改進帽子、產品展示。首先，引導學生了解不同帽子的結構、功能及其演變歷史；再選取合適的材料，制作與功能相適應的帽子。學生在活動中辨別不同材料的功能，并完成科學概念的建構?；顒右运娜诵〗M展開，既有分工也有合作。具體的學習的活動內容、環節、目標及資源與工具如表4所示。

表4 《做一頂帽子》設計框架

續表

三、項目實施過程

項目按照設計框架實施，具體環節分述如下：

（一）問題情境

STEAM 項目強調，將知識蘊含于生活情境的真實問題中，即問題情境化、情境生活化。通過創設真實的任務情境，引發學生的學習興趣，激發學生學習的動機，進而明確學習任務。在本項目的學習中，首先可以展示一個真實的任務情境：夏天到了，我接到了一個廠家的帽子訂單，需要向我們班大量訂購兩種帽子。一種是能防雨的帽子，一種是能遮陽的太陽帽，大小與我們頭圍差不多。材料廠家已經為我們準備好了，現在需要我們利用有限的材料進行制作，只有測試合格的帽子才會被廠家收購。你們愿意接受這個任務嗎？通過這個情境的創設，提出了本項目的任務：設計并制作兩種不同功能的帽子。

問題提出后，再出示產品評價表（表5）和設計與制作過程評價量表（表6）。將評價前置，讓學生明確本項目的要求。通過本項目的活動，不僅要根據產品評價表挑選出符合廠家標準的帽子，還要根據產品評價表和設計與制作評價表，綜合評選出本項目中的金牌工程師、銀牌工程師和銅牌工程師。

表5 產品評價表（說明：達到指標要求的在表格中打☆）

表6 設計與制作過程評價量表

（二）準備階段

出示生活中各種各樣的帽子圖片和常見的帽子實物，引導學生認識帽子的功能、結構；結合課件，引導學生了解帽子的發展演變歷程，全面認識帽子，明白帽子的結構與功能是相適應的；出示產品制作的材料和工具并認識這些材料。在STEAM 項目中，產品要考慮成本，但對于低年級學生而言，他們還沒有具體的成本核算意識，因此，采用幾種限定的材料，既可以控制成本，也能體現其多樣性和開放性。

（三）設計制作

教師向學生明確任務后，將準備好的材料、工具、產品評價表和設計與制作評價表分發給學生。二年級的學生在項目式學習中需要教師的幫助，在實際的活動中，可以設置如下問題：你們組選擇制作的是哪一種功能的帽子？哪些材料是可以實現這個功能的？這些材料怎么進行連接？根據教師的提示，以小組為單位選擇材料，用工程設計的思路在記錄單（見表7）上進行簡單繪圖。

表7 記錄單

在設計制作過程中，提醒小組根據設計與制作過程評價量表進行星級評價。教師根據評價表進行小組評價。設計圖完成后，四人小組分工合作，制作帽子。

（四）測試改進

在完成制作后，教師提供噴水壺和大燈檢測成品的功能是否符合要求。噴水壺檢測是否具有防雨的功能，大燈照射檢測是否具有遮陽的功能。在這一測試過程中，學生可能會發現產品設計的缺陷。當學生遇到問題時，引導學生自己發現問題，并針對問題、材料特點進行調整，再設計和再制作，這是一個反思迭代的過程。比如，小組選擇制作防雨的帽子，經過測試帽子被淋濕了，教師可以通過引導學生自己先觀察現象，再分析原因。其原因可能是選擇容易被水浸濕的普通紙張，也可能是連接處留有縫隙。然后針對具體的問題進行改進，再進行測試，直到實驗成功。在測試改進時，以產品評價表和設計與制作過程評價量表為依據，以小組協作方式完成相對應的部分。教師對測試和改進過程進行指導，并對照評價量表，對設計和制作過程進行評價。

（五）展示拓展

各小組完成作品后展示作品，并結合產品、產品評價表和設計與制作過程評價量表進行自評和說明。其他小組按產品評價表進行打分互評。根據全體學生及教師的評價結果，按照總星數多少分別評出占比為三分之一的金牌、銀牌和銅牌工程師。展示的結束不等同項目完成，教師通過引導學生回顧整個項目的過程，讓他們對該STEAM 項目進行總結。

四、評價設計

評價是教學的重要組成部分。在本項目中，將評價和教學緊密聯系起來，評價會貫穿于整個項目活動中，并借評價來引領學生的下一步活動。本項目的具體評價內容、評價工具及評價方式如表8所示。活動中設計了兩方面的評價，涵蓋了結果性評價和表現性評價。其中表5產品評價表，分別需要小組自評、小組互評和教師評價來完成，表6設計與制作過程評價量表則分別需要小組自評和教師評價來完成，并從中挑選出符合廠家要求的產品。

表8 評價的內容、工具和方式

五、實施分析

本項目的設計體現了STEAM 理念下的基礎課程教學改革。通過設計任務情境，明確任務需求——制作一頂防雨或遮陽的帽子。為了完成任務，學生必須對真實的帽子結構有一個清晰的認識，在引導學生觀察不同的帽子和了解帽子發展歷史的同時，抽象出帽子的主要結構，為學生創新設計和美化帽子奠定了基礎。學生通過學習制作帽子的過程，了解一些材料的特征，以及不同結構對應的不同功能，并為后面選擇與功能相適應的材料鋪墊。這也是這節課科學性概念的重點。

認識了帽子后，學生根據需求選擇合適的材料，通過分組集體討論和交流，設計出帽子的簡圖。由于二年級學生設計能力比較弱，需要教師的指導，同時，對他們提出的要求也不能太高。在指導過程中，鼓勵學生創新設計，充分展示個性。

工程設計在STEAM 項目中是一個非常重要的環節，而且產品的制作也是基于設計工作的。在實施過程中，發現部分小組設計與制作是分離的，在制作中甚至忘記了自己的任務。因此，在制作過程中，教師要不斷提醒學生結合評價表并按設計圖來完成帽子的制作。

本項目在提出任務的同時，也給出兩個評價表，即產品評價表和設計與制作過程評價量表。根據這些評價表的評價指標，學生在整個項目的實施過程中，能夠更加明確目標。同時，也可以根據評價表，有針對性地對自己的作品進行改進。這就能夠保證制作的作品符合要求，制作產品的過程也能符合工程設計的流程。

本項目的評價體現了設計與制作的過程性評價和產品功能性評價相結合的思想。評價主體有教師、本小組成員、其他小組成員，由以往的教師評價轉變為讓學生參與評價。評價的標準也由單一的功能評價發展為多元評價，在判斷產品是否符合防雨或遮陽基本要求的同時，加入了美術藝術等評價標準。