STEAM+科技實驗課程的實施策略研究

趙玲玲

（大連市甘井子區中小學生科技活動中心，遼寧 大連 116091）

在STEAM 視域下實驗課程教學（學習）中，我將以下幾點實施策略融入到整個課堂。

一、真實情景導入，培養應用意識

STEAM 教育理念注重學習與實際生活的聯系，重點導向解決生活中的真實問題。教師在創設的學習情境時既要注重生活化又不能卻忽略其真實性。我們創設的情境最好是自然生活、社會生活、自我生活中的情境，是學生身邊真實存在的。才能體現科學的價值。創設與學生的學習、生活息息相關的真實情境，可以激發學生的學習興趣，同時也能培養學生的實際應用意識。學生容易把學習內容與自己的日常生活經驗聯系起來，進而激起熱愛學習的興趣，產生學習動力[1]。

以“沉浮子——潛水艇”小實驗為例，設計這個實驗目的就是讓學生了解潛水艇的工作原理。因此，我準備了實驗器材：礦泉水瓶、小玻璃瓶、水，橡皮泥自己制作一個“潛水艇”，并情境導入展示：在塑料瓶里灌滿水，把小玻璃瓶倒扣在大塑料瓶里，擠壓大塑料瓶，這時小玻璃瓶在水里靈活自如，上下游動。魔力般的表演頓時吸引了學生的眼球。其實，小瓶就是一個活生生的潛水艇，貼近于現實生活，一下子勾起了學生探究的欲望。學為所用，真實而又生動的例子是最好的興趣老師。實踐操作環節，“聽話的小瓶”雖然說看著簡單，但是真正制作這樣一個實驗裝置卻有一定難度，要靠同學們反復實驗調整小瓶水量，才能制作出“聽話的小瓶”。在調試過程中使學生懂得哪怕一次次失敗也要再試一試。教師指導學生制定活動主題，根據提出的問題確定活動主題，學生根據感興趣的內容選擇曉主題，實現二次分組。最后活動成果展示，這里的設計意圖是，在每個學生都做實驗的基礎上，使大家認識到小瓶的沉浮是和瓶中的水量有關系，使學生在自己動手做的過程中，提高實踐能力和想象能力；在小組合作中認識到團隊精神的重要性；在一次次失敗中，總結出持之以恒的重要性。學生以組為單位進行展示交流，并得出結論，知道聽話小瓶的條件和原因。

二、構建“探究式”學習課堂

如果沒有探求新知的欲望、團隊合作的意識，學生就很難成為真正意義上的學習者。綜合實踐活動課程不能用“教”的方式實施，但也不是放任不管，要激發起學生探究的欲望，重要的是構建起探究式的學習課堂。

還是以“沉浮子——潛水艇”為例，以真實情境激發興趣之后，教師提出問題并分析實驗影響因素：1、你了解潛水艇嗎？2、怎么能讓潛水艇自由的上下沉浮呢？3、制作潛水艇需要哪些步驟？4、潛水艇的工作原理是什么呢？只有解決出這些問題，才能制作出潛水艇，而這些問題，就需要學生掌握科學、物理、手工、工程等多門學科知識。針對這個實驗，我們可以制定實驗方案，以便更好地記錄實驗過程。在STEAM 教育理念指導下，每個學生做出的潛水艇都有所區別。在材料選擇上，有的使用的是筆帽和橡皮泥，有的使用的是玻璃瓶。接下來就是動手做和理論知識的應用，瓶子里面加多少水，把握好重力與浮力的關系，需要不斷動手反復調試。有的潛水艇能夠輕松自如上下浮動，有的則需要費大力氣才能控制。根據出現的問題，再分析，再解決。教師在這里作為探究性學習的指導者，要引導學生經歷一個完整的實驗過程，即提出問題、猜想假設、分析影響因素、動手實驗、獲取證據、得出結論、理論聯系生活實際。這其實已經融入了STEAM 教育理念，使學生的創新與獨立思考能力、動手能力與解決問題能力得到了增強，使他們成為幸福的終身學習者。

三、整合多學科知識促進貫通，實施融通性教學

STEAM 教育理念講究的是知識融合，即讓學生把所有的知識融會貫通、學以致用。它將科學、技術、工程、藝術和數學等不同領域的學科整合在一起，特別強調學生要有融合素養，在教育教學中要有利用多學科的知識解決所有整合型問題的能力[2]。STEAM 教育打破學科壁壘，打通各學段的隔閡，實行通識教育，實現學科知識在解決生活中實際問題的融會貫通。我們科技實驗室里的實驗涉及物理、數學等幾十個小實驗，操作過程可分為以下幾種，在實驗研究中既要學會科學知識，還要有品德教育的思想，如：培養學生的合作意識和勞動意識，能夠通過思考和動手操作，探究科學知識，敢于說出自己的想法。

1．自主選擇完成實驗過程

要盡自己所能來完成實驗，可以記錄，可以根據自身情況選擇貼近生活實際、容易得出結論的實驗。如實驗“吸力從哪里來”“你拔過罐嗎？”等與氣壓有關知識的實驗。

2．同伴之間討論完成實驗過程

學生在這里要充分發揮其主觀能動性的作用，發散思維，大膽創新。學生以小組為單位解決實驗過程中有爭議或稍有難度的問題。如實驗：“龍為什么會吐水”“噴泉的秘密在哪里”等。

3．師生共同研討實驗過程

此過程主要解決有難度或學生有爭議而未解決的問題。教師要鼓勵學生求異思維、多種方法、多角度的解決問題。如數學實驗“最少稱幾次”“如何擺花盆”等。

例如，我們了解了光的傳播定律和反射原理的一些知識后，就可以理論聯系于生活當中，動手做一個潛望鏡，這就需要數學、科學、工程、技術的整合，為了實物的美觀，還需要藝術上的設計。制作潛望鏡需要的工具有小方鏡、硬紙板。硬紙板的寬度應為小方鏡寬度的4 倍，長度可以根據需要自己制定。紙板越長，潛望鏡越高。方法操作如下，現在紙板上畫三條橫線，沿著所劃的線折疊后，然后把遮擋光線的部分剪去，做成一個長方形的盒子，用報紙把它粘好，再用膠帶把小方鏡子粘好，注意，小方鏡和紙盒之間的交角等于45 °。兩面小方鏡子平行對好。一個精美的潛望鏡通過精心設計就完成了。用潛望鏡來觀察窗外的景物是很有趣的，也可以用它來捉迷藏。當然，人們制造潛望鏡主要是為科學研究和國防服務的。

學生在以上活動中選取的活動方式可以多種多樣，不拘一格，只要是適合自己的就是最好的，不能強行分配。選擇哪一種形式，取決于學生的能力水平。在學生獨立開展活動能力比較弱的時候，由他們個人完成主題活動難以實現，選擇師生共同研討的方式就相對恰當。而當學生具備了一定的實踐能力的時候，可以允許他們個人開展獨立活動。因此，教師在指導學生開展活動中，在注意讓每一個學生都參與、團結協作的同時，還要有意識地給予學生獨立思考的時間和空間，引導學生形成自己的邏輯分析和邏輯判斷，尤其是遇到自己感興趣的問題或者有不同見解的時候，教師要引導學生深入探究，鼓勵學生提出自己的獨到見解。

四、多元評價促進學生發展

基于STEAM 理念，教學評價設計需堅持整體性和發展性原則。學生在綜合實踐活動中的各種表現是他們綜合素質評價的重要內容，也是升學錄取中綜合評價的重要參考。發展導向的評價理念與人們思維中以分數決出高下的評價理念不同，強調的是發展潛能，認識自我，促進發展，要保證客觀、真實、可靠。而且評價中還要兼顧整體觀和大局觀[3]。以下是在本實驗活動課中，教師設計的一個評價表格，詳見表1。

表1 實驗活動過程評價量表

以上表格是實驗課堂中也是整個綜合實踐活動中比較常見、常用的評價表格，在這個表格中評價項目主要以本課的課程目標為導向，評價內容關注了活動的全過程、各個環節，采用了鼓勵性語言、等級評價。但是我們發現，表格中缺少多主體參與評價，有效信息難以獲得，難以還原學生在活動過程中的表現，無法展示出學生獨特的一面。基于此，實驗活動課程評價流程可以如下：收集活動過程資料（寫實記錄）——分類整理（制作檔案袋）——展示交流——自我評價、同伴互評、教師評價——記入個人綜合素質評價檔案。對活動過程和結果的寫實記錄是整個綜合實踐活動評價的基礎性材料。寫實記錄評價與量表式評價不同，指向的是個人的成長經歷，能夠更加真實地反映學生在參與整個活動中的各種收獲。寫實記錄的完成人是學生，內容不僅是對活動完成情況的概述，還要總結、反思自己活動過程中的得失，實質上也是對個人成長、未來發展的思考。

五、實踐活動拓展并延伸

學生來科技實驗室活動，通過動手實踐探究，收獲了成果。但是課后的思考遠大于有限的課堂探究。另外本課程也體現了綜合實踐中的開放性特點，這也促使了課后拓展延伸的必要性。課程內容的選擇要打破學科界限，避免講話學習目標，要始終關注學生活動的生成性目標與生成性主題并引導其發展，特別珍視和發展學生在活動過程中產生的奇思妙想，并為其創造性發展開辟廣闊的時空。我們實驗室里設計小實驗內容涉及面非常廣泛，其學習場所也要突破教室、學校圍墻、把學生的成長環境作為學習場所，將實踐活動的組織置于家庭、學校、社區的持續互動中，不斷的去拓展時空和內容，同時促進課內與課外、學習與生活、學校與社會的有機連接。

課堂活動只拉開學生思維過程的序幕，為他們提供一種思考的方法和方式。結合學生當天活動的實際表現和整體水平，教師提出有思考價值的問題，例如：“恐龍”為什么會吸水？是一種有趣的虹吸現象。上網查找，大家會發現很多資料：早在宋代，人民發明的九龍杯就是運用了這個道理，上面是一只杯，杯中刻有一只精美昂首向上的龍，杯的外壁上繪有八條龍，底部是一塊圓盤和空心的底座。斟酒時，如果酒水適中，滴酒不漏，如果超過其中的限量，酒就會通過“龍身”的虹吸作用，將酒全部吸入底座，所以成為九龍“公道杯”。

在思考延伸階段中提出的問題能夠讓學生開動腦筋、發散思維，提升學生的跨學科知識整合能力，使課堂中的問題得到進一步拓展，使學生對科學觀點不斷探究，不斷激發，為將來成為科學家奠定基礎。

1.今天你都解決了什么問題？還有哪些問題沒有解決？為什么沒有解決？（通過提問，了解學生對實驗的反饋信息）

2.你已經解決的問題答案是唯一的嗎？是你的最高水平發揮嗎？（培養學生的發散思維，對多答案的問題加以點撥。如18 個球的問題同81、82 個球的解決方法是否一樣？）

3.通過今天的學習，你是否有新的思考和打算？

作為教師，我們要鼓舞學生對未知科學領域進行深入分析，引導學生多看書、多上網查資料、多學習。如觀看科學領軍人物視頻（載人潛水器奮斗者劉燁瑤）視頻。學習“大國工匠”的“專心致志”“淡泊名利”，感受享譽世界的“中國制造”所到來的民族自豪感，激發要掌握勞動技術和技能強烈愿望。

以上幾點是我在實驗課中滲入STEAM 教育理念的一些實施策略。STEAM 教學策略研究是一個外延相當廣泛的課題，值得研究的問題很多，我在研究過程中，僅僅是涉及到了一些表面的問題，對工程、技術的融合，還未達到一定的深度，在今后的研究過程中，我將進一步拓寬思路和視野，從更多角度，對STEAM 的教學策略進行研究。