人文引領(lǐng)的《設(shè)計自扶正小船》A-STEM課程

〔摘" "要〕" 本文以教科版科學(xué)五年級下冊《設(shè)計自扶正小船》課程為案例，探討了A-STEM課程理念在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。A-STEM課程通過引入真實問題、強調(diào)理解科學(xué)原理、運用跨學(xué)科教學(xué)和開放式課程結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高學(xué)生的科學(xué)思維和實踐能力。課程通過制作自扶正小船，激發(fā)了學(xué)生的探究動力，幫助他們理解重心與穩(wěn)定性等科學(xué)原理，并通過實際操作和設(shè)計迭代提升了他們的批判性思維和工程設(shè)計思維能力。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；A-STEM課程；核心素養(yǎng)；跨學(xué)科；人文引領(lǐng)；工程設(shè)計

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）20" " 0091-03

2022年版新課標提出，應(yīng)該從真實問題出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生解決真實問題的能力、創(chuàng)新性思維及批判性思維為目標而設(shè)計課程。課程應(yīng)重視科學(xué)與人文的結(jié)合、求善求美教育與求真教育的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)精神和熱愛科學(xué)的品質(zhì)。然而，現(xiàn)在的小學(xué)科學(xué)教學(xué)依舊停留在注重知識傳授的階段，忽視了對學(xué)生科學(xué)思維和實踐操作能力的培養(yǎng)。

A-STEM課程是一種以人文引領(lǐng)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，強調(diào)學(xué)生的主動參與和實踐操作，能夠有效地促進學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的形成。本文以教科版科學(xué)五年級下冊第二單元“設(shè)計我們的小船”為基礎(chǔ)的改編課程《設(shè)計自扶正小船》為案例，探討A-STEM課程理念在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、基于真實問題引入，激發(fā)學(xué)生探究興趣

A-STEM課程強調(diào)將學(xué)習(xí)與真實情境和實際問題緊密結(jié)合，真實問題為學(xué)生提供了具體的學(xué)習(xí)背景，使他們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識和技能應(yīng)用于現(xiàn)實生活中。這種學(xué)習(xí)方式不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣，還能增強他們的探究動力，因為他們能看到自己的探索具有實際意義和價值。

本課的引入是播放海浪中的郵輪在劇烈風(fēng)浪中始終保持正立、不傾翻的視頻，由此提出本課的核心問題——為什么視頻中的船在如此大的風(fēng)浪中能夠保持穩(wěn)定，不容易翻？這些船在設(shè)計上有什么特點？我們又該如何設(shè)計一艘自扶正的小船？這樣的真實情境立刻引起了學(xué)生的興趣，促使他們積極思考并討論。

在這個過程中，大部分學(xué)生都會猜測：“可能因為這些船是空心的。”這類猜想反映了這部分學(xué)生基于以往知識進行推理的能力。教師進一步提問：“空心的船就不容易翻嗎？再仔細觀察一下這些船在海面上的運動，有什么發(fā)現(xiàn)？”在這樣的引導(dǎo)下，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)：“船在風(fēng)浪中雖然左右搖擺，但總能保持不翻，感覺有點像不倒翁。”

通過進一步觀察，學(xué)生提出了自扶正小船可能與不倒翁類似的想法。這是基于他們對不倒翁的經(jīng)驗而得出的猜想，屬于前概念或底層概念。這時，教師適時引導(dǎo)學(xué)生深入思考：“為什么不倒翁可以不倒？它的結(jié)構(gòu)有什么特別之處？”借助這一問題，學(xué)生進一步分析并解釋不倒翁的設(shè)計特點：“不倒翁底部大而重，頂部輕且小。”這種結(jié)構(gòu)讓它在傾斜時可以自動恢復(fù)直立。

這種啟發(fā)式的引導(dǎo)不僅幫助學(xué)生明確了自扶正船只的原理，還促使他們將注意力集中在船只與不倒翁結(jié)構(gòu)的對比上，進而思考船只的設(shè)計特點。這為后續(xù)的設(shè)計實驗提供了理論依據(jù)，并搭建了學(xué)生的思維腳手架。

通過這樣的真實問題引入，學(xué)生在分析、觀察與推理的過程中，將知識與實際問題結(jié)合，逐漸形成自己的理解。這種教學(xué)方法不僅體現(xiàn)了A-STEM課程中“以學(xué)生為中心”的理念，也培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維和問題解決能力。在真實問題的背景下，學(xué)生能夠通過主動探索和驗證，逐步將猜想轉(zhuǎn)化為知識，最終應(yīng)用于實踐。

二、引導(dǎo)理解科學(xué)原理，幫助學(xué)生形成科學(xué)觀念

在日常教學(xué)中，讓學(xué)生理解科學(xué)原理是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)觀念的重要途徑。學(xué)生通過小組討論、親自動手參與實驗和實踐活動，能夠激發(fā)好奇心與探索欲望。這種深度理解科學(xué)原理的過程，為學(xué)生在生活中應(yīng)用科學(xué)知識解決實際問題提供了堅實的基礎(chǔ)。

在本課中，學(xué)生通過生活經(jīng)驗?zāi)軌蜉p松發(fā)現(xiàn)，自扶正小船的穩(wěn)定性與不倒翁的不倒現(xiàn)象有相似之處。然而，學(xué)生往往只能停留在現(xiàn)象層面，并未深入理解不倒翁為何能夠保持不倒的科學(xué)原理。因此，教師需要通過有效的實踐與討論，讓學(xué)生逐步掌握這一現(xiàn)象背后的科學(xué)原理。

在課堂上，教師引導(dǎo)學(xué)生分析不倒翁的結(jié)構(gòu)：“不倒翁的底部為什么特別大？拆開后會發(fā)現(xiàn)里面有什么？”學(xué)生在觀察和討論中發(fā)現(xiàn)，不倒翁底部有一個沉重的鐵塊，這使其重心位于底部，從而能夠在傾斜后迅速恢復(fù)直立。這一結(jié)構(gòu)設(shè)計使學(xué)生明白了重心越低、物體越穩(wěn)定的原理。

教師進一步提問，引發(fā)學(xué)生深入思考：“生活中還有哪些物體屬于類似設(shè)計的？為什么這樣設(shè)計？”學(xué)生通過討論列舉了手機信號塔、商店門口的太陽傘等例子，發(fā)現(xiàn)這些物體都具有相似的特點，即底部較重、重心較低。由此，學(xué)生得出一個關(guān)鍵結(jié)論：重心低有助于提高物體的穩(wěn)定性。這一科學(xué)原理在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用，為學(xué)生理解不倒翁的穩(wěn)定性提供了有力的支撐。教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考自扶正小船的設(shè)計是否也遵循了這一原理。學(xué)生通過推理，猜測船只的自扶正能力也可能源自重心的設(shè)計特點。

通過對科學(xué)概念的深入討論，學(xué)生逐步掌握了重心與穩(wěn)定性的關(guān)系等概念，知道重心低，物體的穩(wěn)定性更強。這種層層遞進的引導(dǎo)與討論，幫助學(xué)生從現(xiàn)象到原理，逐步深化了對科學(xué)概念的理解，有效提升了邏輯思維能力。

三、貫徹跨學(xué)科教學(xué)理念，提升學(xué)生實踐能力

跨學(xué)科整合是A-STEM課程理念的核心之一。跨學(xué)科教學(xué)模式主要包括主題教學(xué)、項目式教學(xué)和問題解決教學(xué)等類型。主題教學(xué)通過圍繞一個中心主題組織不同學(xué)科的知識，幫助學(xué)生在多個視角下理解主題內(nèi)容。這種學(xué)習(xí)方式為小學(xué)生提供了全面且深入的學(xué)習(xí)體驗，不僅促進了他們對知識的整合，還增強了其對復(fù)雜概念的理解能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。

在本案例中，教師通過以“制作自扶正小船”作為最終目標，組織學(xué)生進行集體討論和實驗探究，鼓勵他們動手實踐。在設(shè)計制作的過程中，學(xué)生會意識到，物體的形狀、大小都會影響重心，而船的設(shè)計不僅要考慮重心問題，還需要分析船的形狀對運動的影響，從而促使學(xué)生學(xué)會在設(shè)計中權(quán)衡多種因素，而不僅僅專注于單一方面。這種權(quán)衡各方面限制的能力，是跨學(xué)科探究中的關(guān)鍵。

跨學(xué)科教學(xué)的優(yōu)勢在于能夠強化學(xué)生解決實際問題的能力，鼓勵他們將不同學(xué)科的理論知識應(yīng)用于解決現(xiàn)實的問題中。這種整合不同學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，可以提高學(xué)生的解決問題和創(chuàng)新能力。

四、開放的課程結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

A-STEM課程理念倡導(dǎo)開放性的課程結(jié)構(gòu)和提問方式，鼓勵學(xué)生自主探究和發(fā)現(xiàn)問題，注重學(xué)生探究學(xué)習(xí)方式和科學(xué)思維的培養(yǎng)。通過設(shè)計靈活的課程框架并留有充分的空間，讓學(xué)生自行發(fā)現(xiàn)和解決問題，能幫助學(xué)生掌握知識和技能，有效培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。

在教學(xué)中，開放的提問方式能引導(dǎo)學(xué)生從多個角度看待問題，并提出獨特的解決方案，從而促進批判性思維的發(fā)展。例如，教師在討論“用什么材料制作小船”時，學(xué)生提出了不同的方案：有的認為木板容易漂浮，但不易加工；而泡沫板既易于加工又便宜。這種討論促使學(xué)生在選擇材料時不僅考慮單一因素，還要權(quán)衡實際操作的可行性。這種開放式討論培養(yǎng)了學(xué)生從多個角度分析問題的能力。又如，教師進一步引導(dǎo)學(xué)生思考如何改變小船的重心以確保其穩(wěn)定性時，學(xué)生提出了不同方案，如“上面輕下面重”或“在底部加螺母或鐵釘”，展示了他們在實際探究中對重心與穩(wěn)定性的理解。這種開放性的提問不僅拓展了學(xué)生的思維廣度，還讓他們學(xué)會在設(shè)計中通過不斷調(diào)整以解決實際問題。

然而，開放性的課程雖然給予學(xué)生更大的自主權(quán)和選擇權(quán)，但也可能導(dǎo)致學(xué)生的探究方向不明確，思路走偏。因此，在實施開放式課程時，教師需采取一系列策略，確保學(xué)生的探究活動有序、有效。

第一，要明確學(xué)習(xí)目標。課程開始時，教師需與學(xué)生分享明確的學(xué)習(xí)目標和期望。例如，本節(jié)課一開始，教師就清晰地提出了探究的目標——理解小船不翻的原因，并親自動手制作一艘自扶正小船。這一目標為學(xué)生的探究活動提供了清晰的方向和框架。

第二，教師需提供適當?shù)囊龑?dǎo)和支持。在學(xué)生自主探究的過程中，定期檢查他們的進展，并給予及時的反饋和指導(dǎo)，能夠有效防止他們的思路偏離課程目標。

第三，及時調(diào)整探究方向。在開放性課程中，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生定期反思探究的過程和結(jié)果，確保他們的活動和思路始終與最初的目標保持一致。

五、注重理論與實踐結(jié)合，發(fā)展學(xué)生的工程設(shè)計思維

在小學(xué)科學(xué)教育中，將理論與實踐相結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計思維的關(guān)鍵途徑之一。知識的學(xué)習(xí)和運用是兩個不同的循序漸進的階段，只是單方面地進行理論知識的學(xué)習(xí)并不能讓學(xué)生理解和記憶所學(xué)知識，知識的獲取是學(xué)習(xí)中最重要的一個階段，但要結(jié)合知識的運用才能更好地了解和掌握知識。

在本課中，教師通過組織小組討論，帶領(lǐng)學(xué)生理解降低重心與物體穩(wěn)定性的關(guān)系。讓學(xué)生初步設(shè)計自扶正小船，讓他們開始思考船只如何保持穩(wěn)定并自動扶正。課程最后，讓學(xué)生親自動手制作小船，并通過實驗測試自扶正功能，不斷進行迭代和改進。在這一過程中，學(xué)生不僅需要設(shè)計小船的形狀、選擇合適的材料，還要仔細考慮如何確保船只在傾斜時能夠自動恢復(fù)到正常狀態(tài)。在實際操作中，學(xué)生遇到了各種各樣的挑戰(zhàn)，例如如何避免小船沉沒，或者如何讓小船在傾斜后能夠迅速扶正。

在自扶正小船的設(shè)計與制作過程中，學(xué)生學(xué)會了如何明確設(shè)計目標、分析問題并找到解決方案。每個改進的過程都強化了他們的工程設(shè)計思維，提升了他們在科學(xué)探究中的實踐能力。整個設(shè)計迭代過程，幫助學(xué)生將理論知識與實踐操作結(jié)合起來。在每次失敗后，學(xué)生通過分析原因、反思并提出改進方案，逐步完善了設(shè)計。這種過程不僅增強了學(xué)生的動手能力，還有效培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新和批判性思維。這種理論結(jié)合實踐的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生能夠通過動手操作，深刻理解科學(xué)原理并將其應(yīng)用于現(xiàn)實問題的解決中，不僅激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣，也為他們未來的學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。

六、強調(diào)人文引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生的態(tài)度責任

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》指出：核心素養(yǎng)以培養(yǎng)全面發(fā)展的人為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。在A-STEM課程中，人文引領(lǐng)的教學(xué)策略對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責任感具有重要意義。在平時的教學(xué)中，除了傳授知識，培養(yǎng)學(xué)生的態(tài)度責任同樣至關(guān)重要。人文引領(lǐng)作為一種新的教育理念，注重引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類文化、價值和精神，這對塑造學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責任具有獨特意義。人文引領(lǐng)的探究實踐是促進學(xué)生態(tài)度責任形成的有效途徑。通過激發(fā)興趣、樹立榜樣、實踐活動、自主學(xué)習(xí)、強調(diào)社會責任以及建立評價機制等多方面的努力，可以幫助學(xué)生逐漸形成正確的科學(xué)態(tài)度和社會責任感。

在本課的引入中，教師強調(diào)自扶正小船在現(xiàn)實生活中應(yīng)用的重要性以及必要性，為接下來的探究埋下了一顆社會責任的種子，讓學(xué)生知道自己的探究是有意義的。在這種潛移默化中，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任。

七、結(jié)語

在實際的實施過程中，我們不難發(fā)現(xiàn)A-STEM的課程設(shè)計理念對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、批判性思維以及解決實際問題能力具有重要作用。然而，這種課程模式也面臨著資源需求增加、課程設(shè)計難度加大、評估和評價體系需要創(chuàng)新以及時間管理的復(fù)雜性等挑戰(zhàn)。為了充分發(fā)揮A-STEM課程的優(yōu)勢，需要教育者、學(xué)校和政策制定者共同努力，應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，以確保學(xué)生能夠在這種多學(xué)科融合的學(xué)習(xí)環(huán)境中獲得最佳的教育體驗。

參考文獻

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