STEAM理念下開展小學科學項目式學習的探索

在當今科技發展迅猛的時代，培養具有科學素養和創新意識的學生變得越來越重要。STEAM理念的出現為教育提供了一種全新的方法，它將科學、技術、工程、藝術和數學有機地結合在一起，促使學生在跨學科的環境中進行學習和探索。項目式學習作為STEAM理念的一種實踐方式，為學生提供了更加綜合和實踐性的學習體驗。

一、創設情境，生成項目議題

開展科學項目式學習的第一步是創設情境。創設情境是為學生提供一個與實際生活相關的背景，激發他們的興趣和好奇心。通過這類情境，學生可以更容易地理解和應用所學知識。生成項目議題是讓學生思考并提出能夠解決實際問題的項目主題。這可以通過引導學生提出問題、進行討論和研究來實現。

在小學科學教學中，“固體的熱脹冷縮”是一個非常經典的話題。我們可以將一條完整的鐵軌通過教具向學生演示，詢問學生是否認為鐵軌一直是這個長度的，有沒有什么因素會讓鐵軌長度發生變化。然后告訴學生，今天我們要研究鐵軌的長度是否會因為溫度的變化而發生變化。同學們圍成小組，分別舉出他們日常生活中觀察到的熱脹冷縮現象的例子，并寫下來，同學之間分享自己的例子，并互相解釋這些現象背后的原理。我們利用白板示意圖，解釋固體的熱脹冷縮現象。解釋鐵軌由于溫度升高會發生熱脹，由于溫度下降會發生冷縮。并引導學生思考，這與鐵軌上的縫隙有什么關系？老師使用USB數字顯微鏡將顯微鏡連接到電腦上，然后在酒精燈下放置尺子，并與加熱的鐵條對齊。通過顯微鏡將實驗過程傳輸到計算機屏幕上，讓學生從微觀角度觀察加熱鐵條的熱脹現象，以便他們能夠感受固體在加熱過程中的尺寸變化。在此基礎上我們可以提出一個項目議題：設計和制作一個模型，模擬固體的熱脹冷縮現象。學生們分組進行思考，并利用材料和工具設計制作自己的模型。他們可以使用塑料、橡膠、木材等材料，并結合溫度變化來展示熱脹冷縮現象。最后，我們幫助學生回顧并總結所學的知識，強調熱脹冷縮現象在日常生活和工程設計中的應用。

創設情境是開展科學項目式學習的第一步，通過創設情境，生成項目議題，能夠激發學生的學習興趣和動力，以及引導他們提出相關議題，可以為后續的項目實施提供有效的基礎。

二、單元整合，融匯項目資源

開展科學項目式學習的第二步是單元整合。單元整合是指將不同學科的知識和技能有機地結合起來，以便學生能夠全面地探索問題。通過單元整合，學生可以跨學科地學習和思考。融匯項目資源是指在教學過程中將不同學科的相關內容整合在一起，通過項目的形式利用多種資源進行綜合學習。

教師可以利用不同的樂器進行示范，讓學生直觀地感受聲音相關概念。為了可視化聲音這一無形現象，可以運用STEAM創新教具。例如，可以使用泡沫制作小球，并將其放置在喇叭上。然后播放音樂，當音量增大時，泡沫小球會跳動得更高，音樂停止時，小球也會停止跳動。通過這個實驗，學生可以探究聲音強度與物體振動幅度之間的關系。進一步，可以將泡沫小球替換為小鏡子，并將其貼在小喇叭上，使用激光筆以45°角射入。鏡子會將光電反射到墻上。再次播放音樂時，光斑會隨著聲音的強弱而振動。聲音越大，光斑的振動幅度就越大;聲音越小，光斑的振動幅度就越小。通過這個演示實驗，將無形的聲音轉化為可見形式，使實驗現象具象化。此外，可以在喇叭旁邊放置一個分貝儀，調節聲音的大小，并觀察分貝儀的數值變化。學生會發現聲音越大，分貝儀的數值就越大;反之亦然。

通過STEAM教具作為單元實驗紐帶，將單元整合和項目資源融匯起來，能有機地聯系STEAM科學項目式學習。單元整合和項目資源融匯是STEAM科學項目式學習中的重要環節，通過這兩個方面的實施，可以促進學生跨學科思維和解決問題能力的發展。

三、動手實驗，發展項目思維

開展科學項目式學習的第三步是動手實驗，以發展學生的項目思維。動手實驗是讓學生親自進行實際操作和實踐的過程。通過實驗，學生可以深入理解科學原理，并將理論知識應用于實際問題的解決中。動手實驗還可以培養學生觀察、記錄、分析和解釋數據的能力。

在教學《運動與摩擦力》這節內容時，我們可以先引導學生思考在地板上和地毯上推動小車運動的距離一樣嗎？激發同學們的好奇心，學生利用原有的知識和經驗，通過分析、比較，對各種信息進行轉化和組合，對問題提出假說。

通過實驗探究，學生控制接觸面的粗糙程度，通過問題和小組討論，學生可以進行實驗來探究接觸面的粗糙程度對摩擦力大小的影響。他們可以帶動物體做勻速運動的馬達、運動物體的兩個平面（一個光滑面，一個粗糙面）、測力計等實驗器材。通過觀察彈簧測力計的讀數，并記錄光滑平面和粗糙平面的讀數，在多次實驗后進行數據分析和總結。接下來，我們引導學生展開項目思維發展。學生可以自由發揮，并提出自己的問題和假設。他們可以設計不同的實驗條件來探究影響摩擦力大小因素，比如改變運動物體的重量、運動物體的速度等。通過實驗和探究，學生可以理解并發現摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關系，和運動物體的重量的關系。

動手實驗是STEAM科學項目式學習中的重要環節，通過實際操作和實驗，可以幫助學生鞏固知識，培養科學思維和實踐能力，同時也促進學生的團隊合作和溝通能力的發展。

四、搭建平臺，展示項目成果

開展科學項目式學習的最后一步是搭建平臺，展示項目成果。搭建平臺是為學生提供展示和交流的機會，以促進他們的合作和學習經驗的分享。學生可以通過展示項目成果，展示他們的創意和解決問題的能力。這可以通過舉辦展覽、進行口頭報告或制作展示材料來實現。

在教學“設計與制作：風帆小車”這節課時，我們可以向學生介紹風帆小車的概念和原理，解釋風力對運動的影響以及如何利用風力推動小車前進，然后帶領學生設計制作自己的風帆小車。在設計制作過程中，我們提供給學生一些材料，如卡紙、竹簽、紙杯和膠水。學生根據所學到的知識和自己的想法，設計并制作自己的風帆小車。為了進行對比實驗，我們可以設計不同變量來觀察它們對小車速度的影響。變量可以包括風帆的大小（如不同大小的卡紙），迎風的角度（如不同角度的竹簽固定點），以及風力的大小（如利用風扇控制風力大小）。這樣學生可以根據不同的變量設計多個風帆小車，并進行實驗比較它們的速度。在實際制作過程中，我們可以鼓勵學生合作與交流，通過互相討論和比較不同設計的優缺點，互相借鑒與啟發。同時，我們也可以提供一些指導和建議，幫助學生克服困難和解決問題。當學生完成風帆小車的制作后，我們可以開始展示環節，讓學生展示他們的項目成果。他們可以向全班展示自己的設計思路和實際制作過程，并演示他們的風帆小車能夠如何利用風力前進。這樣不僅能夠讓學生分享和交流，還能夠培養他們的表達和觀察能力。

搭建平臺以展示項目成果是STEAM科學項目式學習的最后一步，通過展示和交流，可以加深對項目的理解和認識，促進學生的表達能力和創新意識的發展。同時，學生也可以從他人的項目中獲得啟發和新的思維方式。

在STEAM理念的指導下開展科學項目式學習，學生獲得了更深入的學科知識理解和實踐技能培養。創設情境、整合資源、動手實驗等過程，激發了學生的學習興趣和獨立思考能力。同時，通過數字化設備的應用，例如使用虛擬實境、編程工具等，可以進一步突出STEAM理念。同樣，通過項目展示平臺的搭建，學生有機會展示自己的成果，提高了自信心和表達能力。

責任編輯 龍建剛