以“水的凈化”為主題開展STEAM教育理念下的項目式學習

〔摘" "要〕" 在以核心素養為導向的時代背景下，STEAM教育因重視跨學科融合與實踐探究，成為基礎教育的核心方向。本文以教科版科學六年級上冊《探索水的純凈之旅》一課為案例，以“水的凈化”為主題開展STEAM教育理念下的項目式學習。課程融合五大學科，依托“設計—制作—測試—優化”任務流程，以“跟著貝爾去冒險”的情境激發學生興趣，借助工程任務促進知識融合，通過多模態表達與數據分析提升學生反思與表達能力。該課程在聚焦學生認知與能力發展的基礎上，可切實激活學生探究能力，強化跨學科理解，同時為STEAM教學本土化發展提供可行的模式與實踐借鑒。

〔關鍵詞〕" 小學科學；STEAM教育理念；跨學科融合；項目式學習

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）21" " 0079-03

在核心素養導向和新課程改革的背景下，STEAM教育因突出跨學科融合與實踐探究，成為基礎教育的核心發展方向。作為把科學、技術、工程、藝術和數學五大學科融合起來的教育理念，STEAM教育不只是促進知識的整合，更著重培養學生的思維方式與綜合素養。當前，基礎教育階段開展的STEAM課程本土化實踐探索日益增多，尤其在小學階段，擬定貼近生活、具有挑戰性的問題情境，有利于學生在實際動手實踐中實現知識的構建與能力的進步。本文圍繞“水的凈化”這一主題展開，面向小學六年級學生開展《探索水的純凈之旅》案例的STEAM教學。課程在真實問題上展開實施，依靠情境導入與多學科融合，引導學生在實踐中探索與表達。本文從主題選取、融合策略與課程結構方面展開探討，意在為實現STEAM教育本土化提供可操作的思路與實踐樣本。

一、主題選擇的依據

在STEAM課程構建過程中，主題的選擇是極為重要的一環。好的主題有利于拓展學生知識體系、深化學生對知識點的掌握。本案例《探索水的純凈之旅》以“水的凈化”作為課程切入點，從教材與課程標準契合度、與現實生活的聯系性、學科融合性、學生發展適應性四個方面衡量，均可以稱得上是一個好的主題。

本案例主題和教材基礎與課程標準都十分契合。從教材上看，本案例選取教科版科學六年級上冊第一單元“水”的第七課時的教材內容為依據，創設STEAM教學案例，并進行知識的補充，體現出良好的知識延展性與系統性。在三年級小學科學課上，學生已初步學習了利用物理變化進行混合物的分離，如沉淀、過濾等。而在未來學習中，學生將進一步學習利用化學變化進行水的凈化，如吸附、消毒等。本主題以三年級的知識內容為基礎，涉及部分拓展性知識，有助于學生深化已有認知，也有利于為后續的科學學習打下堅實基礎。從課程標準的契合性上看，以《義務教育科學課程標準（2022年版）》對文本進行分析，這部分知識點對應課程標準中“物質的結構與性質”“物質的變化與化學反應”兩個核心概念。

“水的凈化”是一個與學生現實生活聯系緊密的主題。作為生活中常見且不可或缺的自然資源，學生應該加深對水的性質、功能等的認識，同時也應該樹立保護水資源的意識。因此以“跟著貝爾去冒險”為情境導入課堂，并引發學生思考“自然界中的泥水，如何過濾成能喝的水？”的核心問題，是一個能夠引導學生開展有意義的科學學習的主題。

從學科融合性的角度看，本主題具備高度的學科融合潛力。我們需要明確的是，學科的交匯與融合不是停留在對知識點的簡單拼接上，而是利用課程提供的背景，促使學生用多元的知識解決“問題”本身。對一個復雜的“問題”，需要學生具備多學科的知識，利用不同學科的思維方式，在多重思維視角之間來回切換、相互印證，以此尋找解決問題的辦法，可以說解決問題的過程是一個動態循環的探究過程。在“水的凈化”這一主題下，各學科就是利用“跟著貝爾去冒險”的問題背景，在學生解決“自然界中的泥水，如何過濾成能喝的水？”的具體問題的過程中，自然而然地發生學科的融合與互動。在這一過程中，科學知識提供理解問題、解決問題的基本邏輯框架，技術與工程構建出解決問題的具體方案，數學在其中起到將觀察和操作的結果抽象為數據的作用，藝術的加入不只是裝飾性地存在，它在產品設計、視覺表達和語言呈現中發揮著不可替代的作用，使最終產品不僅“能用”，而且要“好用”“好看”。

從學生發展的適應性方面來看，該主題面向小學六年級學生，符合該年級學生的學段特征。從認知角度上講，小學六年級學生處于具體運算向形式運算過渡的關鍵階段，他們在過去的學習和生活中已經具備了一定的邏輯推理能力和抽象思維能力，能夠理解較為復雜的科學原理與工程結構。從能力結構層面看，六年級學生對新穎的任務、情境保持著高度的好奇心，能夠在小組合作的過程中完成動手實踐與問題解決。同時，在經歷“設計—制作—測試—優化”的循環任務中，學生也能不斷積累經驗，反思過程并進行自我調節，這為STEAM課程學習提供了良好的學習心理基礎與能力支撐。

由此我們可以看出，對“水的凈化”這一主題的選擇是有其優勢與必要性的。

二、STEAM課程五維度的融合策略

（一）科學

在《探索水的純凈之旅》這一STEAM項目中，科學是課程的核心，其功能在于提出問題、解釋現象、建構方案。如何將抽象的科學原理轉化為學生可以直觀感受的知識，并與工程、技術、藝術、數學其他四個領域協同作用，是教師需要克服的難關。

在教學設計的初始階段，本案例借助“在野外生存中如何獲得潔凈水”這一貼近生活的挑戰激活學生的科學思維，引導學生從實際需要出發思考“獲得潔凈的水需要達到什么標準”“我們已經學過的知識中，哪一部分可以利用？可以達到標準要求嗎？”一系列問題，從而促使學生主動調動已有知識經驗進行推理與設想。這一過程是從被動地接受知識到主動地建構知識的過程，是學生科學思維的起點。

對科學原理的講解并不是孤立的，而是嵌入試驗中進行的。通過對不同材料凈化效果的觀察與數據分析，學生在操作中提高變量控制、因果推斷與證據推理等核心科學能力，真正實現“在用中學”“在做中思”。

（二）技術

在STEAM教學中，技術能將科學原理轉化為具象化的工程，它不僅僅是對工具的使用和手工操作，更是連接理論與實踐的橋梁。在《探索水的純凈之旅》案例中，技術通過多元路徑嵌入到項目的設計、制作乃至優化的各個環節之中。

技術在整個項目中承擔著將主觀思路轉化為客觀現實的功能。學生在制作凈水器裝置時，需要考慮如何利用所學的科學知識，將其轉化為切實可行的操作方案，并根據操作方案利用一系列技術，如基本的工具使用方法、材料加工流程等，將整個項目落地實施。

從技術的反思與重構層面講，學生需要對試驗進行反復測試，并觀察凈水效果，在這個過程中，要求學生不斷地調整裝置結構、替換材料甚至重新組合已有組件。這一“迭代更新”的機制，培養學生形成“試驗—分析—修改—再試驗”的技術思維。

（三）工程

在該案例中，最終的工程產出結果是“做出一個凈水器”，但整個案例的最終工程目的不在于做出一個完美的凈水器，而在于引導學生經歷從問題識別到解決問題的完整過程，從而激活科學、數學、技術、藝術等多學科的協同運行。

在五種學科的融合過程中，工程為項目提供了最本質的任務載體。工程設計的流程自然而然地調動了學生對科學原理的理解、對技術方法的應用、對數學的運算甚至對藝術的創造。在完成整個工程的過程中，學生嘗試打破學科邊界，尋求最優解。

（四）藝術

不少STEAM課程案例，皆將藝術置于“裝點”角色，在多數案例中藝術僅起到美化產品之效。而在本案例中，藝術的融入滲透于問題解決進程中，構建學生認知維度與情感體驗的聯系，在這個案例中，我們借助廣義藝術論的視角開展學科融合。廣義藝術論秉持的“藝術”所包括的范疇不單單只有設計這一項，而是把語言藝術、形體藝術、音樂、美學以及人文藝術等諸多領域都涵蓋其中。

藝術為學生鋪設了多模態的表達途徑，處于項目展示的環節，學生可利用說明文寫作、口頭介紹、海報制作等方式呈現成果。學生若要做好凈水器的展示這件事，就要統籌兼顧語言組織的邏輯性、圖文材料的可讀性和作品視覺呈現的吸引力。

（五）數學

在這一STEAM教學案例里，盡管數學所起到的作用不明顯，但在優化設計、分析數據方面依然有關鍵的意義。

數學在項目當中針對結構調配發揮著重要作用，學生開始設計凈水器時，應思索過濾材料的順序、厚度等方面，他們選擇過濾材料的依據是對比、測量與計算。在這一實施過程中，數學不只是充當工具的角色，還是一種理性化的思維模式。

數學引領學生步入數據驅動的反思階段，在凈水效果測試期間，學生記錄過濾前后水樣透明度、pH值等相關指標，而且對這些數據做統計及對比，由此得出性能的評估內容。學生借助計算平均值、比例關系等手段，能夠察覺裝置的薄弱環節，還能依照數據拿出改良舉措。數學可引導學生從“我感覺良好”轉變為“我的數據證明良好”，培養其依靠證據進行推理與判定的能力。

三、課程結構與實施預設

在《探索水的純凈之旅》這一STEAM課程的設計中，既重視知識的整合水平，又著眼于過程的系統性以及方法的啟發性，擁有可觀的實際操作意義。就整體而言，該課程結構可劃分為三個層次：基礎知曉階段、探究規劃時段與表達反思時段。

在基礎認知開始起步的階段，用情境導入喚起學生的興致，采用“跟著貝爾去冒險”相關的任務設定方式，引領學生思考野外水源凈化的問題，引出“怎樣讓水變清潔”的實際難題。依靠教師的引導，學生掌握對應的科學原理與概念知識，為后續的動手實踐打下知識基礎。

進入探究設計階段起，學生分組合作，結合已學知識，開始對簡易凈水器的結構草樣進行構思與繪制，在教師引導下完成制作事項，課程促使學生從科學、技術、工程、藝術和數學諸多方面開展思索。此階段將開展一套“雙循環迭代”流程：首次迭代聚焦于處理材料結構與功能的匹配事項；第二輪聚焦于性能測試完成后的優化修改，學生借助多次試驗、數據記載與組內研討，持續有效地增進作品的質量。

在表達反思階段，課程引導學生形成兩項成果輸出：其一為“項目展示”，各小組就實現過程、問題的解決與設計的創新點進行匯報，并接受其他小組和教師的評價；其二是完成“說明文寫作”，把實踐的過程以及作品特點用規范的語言以書面方式呈現，提升語言應用及結構思維水平。此階段的安排，使項目并非僅僅“做出來”，更要實現“說明白、寫通順”，切實體現了STEAM教育中“知—行—言”一體化的學習理念。

教育正從“知識整合”向“素養統整”進行深度過渡。從對《探索水的純凈之旅》課程案例的設計和分析中可得知，STEAM教育并非多學科內容的盲目堆疊，而是把真實問題當作核心，促使學生于科學探究、工程搭建、技術實施、數學核算與藝術構思中協同思考，真實實現“學科融合”向“思維融合”的過渡。本課程以小學六年級學生為對象，采用項目式的教學安排，帶領學生在實際動手中發展綜合素養，在真實情境中體悟學習價值，為以后更高階段的跨學科學習以及問題解決能力打好基礎。隨著STEAM理念在基礎教育階段持續穩步推進，我們有理由盼望更多帶有本土特色、兼具整合深度與實踐廣度的教學探索持續涌現，給教育現代化注入源源不斷的活力。

參考文獻

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