STEAM 教育理念下小學科學實驗課程設計
——以葉脈書簽的制作為例

王 紀，趙鈺婷

（南京曉莊學院，江蘇 南京 211171）

小學科學實驗STEAM 課程設計，是將科學、技術、工程、藝術、數學融入教學實踐，從而創新小學科學實驗教學形式。本文結合實際教學案例，探討如何利用STEAM 教育理念對小學科學實驗課程進行教學創新設計。在課程設計中引入STEAM 理念有以下意義：（1）培養學生科學素養，提高學生分析問題和解決問題的能力。（2）發展學生團隊合作與交流表達能力。（3）培養學生的藝術素養。（4）有利于小學科學課標提出的探究式學習、保護學生的好奇心和求知欲、突出學生的主體地位等課程基本理念的實現。

一、課程目標

（一）知識與技能目標

了解葉片的結構和葉脈書簽制作的原理；學會選擇合適的工具和材料，制作出完整的葉脈書簽；掌握簡單的科學實驗技巧，提高科學素養。

（二）過程與方法目標

小組討論后提出實驗方案，并探究在動手操作的過程中，體驗手工工藝的創意制作過程和方法。

（三）情感態度與價值觀目標

保持和發展學生對周圍世界的好奇心和求知欲，培養學生的創造性思維和探索精神，培養學生親近自然、欣賞自然的意識，提高學生的交流和合作意識。

通過裝飾和美化葉脈書簽，提高美術素養；通過互相贈予葉脈書簽提高同學之間的友情。體驗知識綜合、科學發現、工程制作和藝術創作的樂趣。

二、課程內容及過程

在《葉脈書簽》的STEM 教學活動中，采用PBL 教學法，堅持“以學生為中心，以問題為基礎”的原則。教師根據學生的特點，制定教學流程，讓學生體驗手工工藝的創意制作過程，培養學生的創新精神和動手能力，提升審美情趣。在師生有效互動的前提下，提升學生的學習能力和學習效果。本教案將整個活動分為“問題與聚焦”“調查與研究”“制作與設計”“展示與評價”“拓展與應用”五個環節。

（一）問題與聚焦

【活動說明】本環節是整個項目任務的起始環節，主要是創設一個解決生活中實際問題的情境，讓學生充分感受到活動的趣味性和真實性，調動他們參與活動的積極性。

活動1：如何留住秋天？

教師在課上提出：進入秋天，天氣轉冷，許多樹葉經不住涼風習習，被吹落在地，化作春泥。而回想秋日里那飄灑在空中的葉子，它們把大地點綴得那么美麗真讓人懷念。怎么才能留住樹葉，留住秋天呢？

學生思考：可以畫畫，可以拍照，可以為它寫詩。

教師引導：我們不妨親手做一個葉脈書簽，既美觀，又具有一定的實用意義。

（二）調查與研究

【活動說明】本環節學生將完成實驗活動的設計和準備。通過這個活動，也讓學生了解實驗活動背后的生物、化學知識，并且進行實驗的設計與準備，使學生具有一定的工程素養。

活動2：制葉的“盤算”

教師展示葉脈書簽成品，同學們觀賞，同時思考：葉脈書簽制作的原理是什么？葉脈書簽是如何制作的？制作葉脈書簽需要哪些材料？教師進行問題的匯總，提出活動任務：了解葉片的結構、了解葉脈書簽制作的科學原理、梳理制作葉脈書簽的實驗過程、準備實驗工具和材料。請同學們以小組為單位，通過查閱書本或進行網上搜索，解決以上問題。

在此活動中，通過學生的自主學習、小組的合作學習、班級的分享交流讓學生了解到：（1）葉片由表皮、葉肉和葉脈3 部分組成。（2）熱堿液能腐蝕表皮和葉肉中的蛋白質，而構成葉脈的纖維素不易被堿腐蝕。因此，采用熱堿液處理葉片時葉脈可以被保留。根據實驗原理，學生設計出實驗步驟：采葉、配液、煮葉、刷葉。根據實驗步驟，學生進行頭腦風暴，整理出實驗所需要的工具，進行實驗前的準備。

活動3：選葉的“眼光”

根據學生的已有經驗，生活中的葉片各種各樣，千奇百怪，如卵圓型的桂葉、扇形的銀杏葉、巴掌形的楓葉、針狀的松葉、心型的丁香葉、菱形的烏桕葉等等，這些植物葉片除了形狀不同，其薄厚、紋理、質地也不盡相同。在此活動中，教師提出選擇葉片要有“眼光”，看看哪位同學最具慧眼，選擇的葉子最適合做葉脈書簽。

首先，讓同學們通過觀察、觸摸，把采集來的各種樹葉分類。其次，讓同學們根據是否適合做成葉脈書簽進行投票，并講一講各自的理由。然后，選出最受歡迎的植物葉片。如果同學選出的最受歡迎葉片不是最適合做葉脈書簽的葉片，這時教師可以進一步提示：制作葉脈書簽要選擇外形完整、大小合適、具有網狀葉脈的植物葉片；幼嫩的植物葉片，易煮爛，但葉脈也容易被刷壞；老的葉子，不易煮透，葉脈也可能不完全。最后，根據教師的提示，學生們重新選擇，選出最適合做葉脈書簽的植物葉片。

（三）設計與制作

【活動說明】本環節，學生要通過3 個子環節來完成葉脈書簽的制作。通過煮葉的“火候”和刷葉的“技巧”兩個活動，學生能夠收獲科學和工程方面的知識，而裝點的“藝術”能夠讓學生自主設計具有自己個性的葉脈書簽，培養學生的藝術創造能力。

活動4：煮葉的“火候”

在實驗開始前，教師應當采用微視頻的形式將實驗過程展示給學生。在煮葉前，教師需要告知學生一些實驗安全知識，比如注意佩戴實驗手套，在使用酒精燈和一些化學試劑時要注意安全等等。通過演示教授學生一些基本實驗操作技能，如酒精燈的正確使用方法、燒杯的使用方法、藥品取用方法、稱量方法等等。實驗過程中既要保證學生的安全，又要使其掌握基本的實驗技能，讓學生充分體驗到動手的樂趣，又掌握了應會的知識技能。特別是過程中一定要注意，學生起主導作用，教師起輔助作用。

在此活動中，教師要提醒學生煮葉過程需要關注“火候”。學生需要進行預判和自主實驗，在煮葉的過程中觀察葉片的變化，并及時記錄下時間和葉片的狀態。當溶液變為深色，葉片柔軟且背面有氣泡凸起時，停止加熱，用鑷子取出葉片，放在燒杯中備用。記錄單要提前設計好，培養學生的數學統計能力。

活動5：刷葉的“技巧”

在此活動中，教師首先要提醒學生在刷葉前用自來水沖洗植物葉片3～5 次，去除表面殘留堿液。接著，讓同學們自主探索，如何才能刷出又干凈又完整的葉脈。不少同學在嘗試過程中會出現以下問題：牙刷傾斜角度較大且用力過大，主葉脈會產生裂痕，導致葉片廢棄；葉片邊緣的葉肉不易用牙刷刷掉。在同學們的合作互助、經驗交流和不斷地嘗試中，學生發現，為了獲得完整、干凈的葉脈，須掌握以下操作要領：（1）傾斜牙刷，使牙刷與葉片之間呈45°夾角，該角度容易刷掉葉肉；（2）避免來回刷，應按住葉片一端，朝同一方向刷洗葉片；（3）從葉片外側向內刷的方式可有效去除主葉脈邊的葉肉，避免造成撕裂；（4）由于葉片下表面細胞排列較為疏松，其葉肉比上表面更容易被去除，所以，可以先刷葉片的下表面，再刷葉片的上表面；（5）使用指甲輕輕刮去葉片邊緣的葉肉。學生觀察刷好的葉脈，發現葉脈分布密集、相互交錯連接、質地堅韌，且所有葉脈并不 在同一平面上，還呈現出輕微彎曲狀等。學生通過討論葉脈結構與功能的關系，能夠獲得一些生物學的知識。

活動6：裝點的“藝術”（1 課時）

在此活動中，學生自主設計裝飾點綴自己的葉脈書簽。學生將刷好的葉脈放入培養皿中，加人適量的84 消毒液進行漂白，2～3 分鐘后取出，用自來水漂洗于凈。為使葉脈吸干水分快速定型，可以將其放入舊書壓平。學生可以通過水粉對葉脈書簽進行染色、干花標本點綴或粘貼和紙膠帶等方式裝飾葉脈，然后進行塑封。塑封后，可以在靠近葉柄段打孔，系上流蘇。至此，學生DIY 的精美葉脈書簽就制作完成了。

裝飾葉脈的環節為全體學生提供了參與活動的機會。學生根據自己的喜好發揮靈感、自由創作，增強了學習科學的興趣。在本節課中，學生通過付出勞動獲得成功，充分感受到實驗學習帶來的成就感。

（四）展示與評價

【活動說明】本環節是一個綜合體驗活動，學生將展示各自的葉脈書簽作品。首先，展示的過程要有序進行。其次，對于葉脈書簽的成品效果，不能用商品的標準來評價，而要采用開放性的評價方式，師生共同討論制訂評價標準。

活動7：葉脈書簽作品展（1 課時）

開展一場葉脈書簽的作品展。在活動開始前，學生們要共同設計教室的布局，哪塊區域放置學生作品，哪塊區域供觀賞者駐足、觀賞。學生還要設計宣傳單，分發給其他班級的同學、老師，使得感興趣的師生都來作品展進行觀摩、評價。還需要教師安排好現場的秩序、安全等。

關于葉脈書簽成果的評價，不應該由教師一方來評定，應該由教師評價、學生互評、作品展觀眾評價多方進行。另外，也不應該過度重視結果性評價，還應在整個活動過程中對學生表現進行及時記錄，形成過程性評價。

在所有活動落下帷幕后，學生可以互贈自己的葉脈書簽，加深朋友間的友誼。也可以用于感謝，贈給自己的小組里互幫互助的成員或陪伴、輔助實驗的教師等等。

（五）拓展與應用

【活動說明】將科學實驗生活化，讓葉脈書簽的實驗走進生活。考慮到實驗使用的氫氧化鈉、碳酸氫鈉等化學試劑在人們的普通生活中難以獲取，可以思考，生活中的哪些物品可以替代實驗室的化學試劑。考慮到環保和節能問題，可以思考，實驗時用到的哪些工具可以換用其他工具。

活動8：更進一步（1 課時）

（1）生活中的物品代替實驗用品。家里的鍋爐可以替代酒精燈和燒杯，生活中的小蘇打就是指碳酸氫鈉，氫氧化鈉可以用食品包裝袋里面的干燥劑熟石灰（Ca（OH）2）和家里蒸饅頭用的純堿（Na2CO3）制成。漂白過程中的84 消毒液可以用洗衣粉代替。

（2）環保節能問題。實驗時選用報紙、廢書、廢舊牙刷，能夠增強學生“廢物再利用”的意識。

本設計案例說明：“葉脈書簽”STEAM 活動可以根據實際任務計劃課時，也可以通過課內與課外相結合完成。