《凈水器》的STEM課程設(shè)計(jì)研究

肖敏

摘 要 STEM課程的理念在于運(yùn)用多學(xué)科綜合手段，通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生專(zhuān)注于生活，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)素養(yǎng)。本文以《凈水器》一課為例，對(duì)基于STEM的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以便更好地完善當(dāng)前課堂結(jié)構(gòu)，提高課堂效率。

關(guān)鍵詞 STEM課程;課程設(shè)計(jì);課堂結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)：G622 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2020）15-0181-01

STEM 課程是當(dāng)下熱門(mén)的課程，課程的理念在于運(yùn)用科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的綜合手段來(lái)激發(fā)學(xué)生自主探究的主動(dòng)性、優(yōu)化自身技能，讓學(xué)生主動(dòng)將相關(guān)學(xué)科間的知識(shí)進(jìn)行融合。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)世界、探索世界的能力，進(jìn)而學(xué)會(huì)運(yùn)用這些能力去解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。

本文以《凈水器》一課為例，對(duì)基于STEM的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，完善當(dāng)前課堂的結(jié)構(gòu)，提高課堂效率。

一、分析學(xué)情，創(chuàng)設(shè)課題目標(biāo)

四年級(jí)學(xué)生對(duì)日常生活中如何進(jìn)行凈水處理有了一定的了解，同時(shí)，學(xué)生在探究活動(dòng)的過(guò)程中，采用過(guò)小組4人合作的形式，查資料、對(duì)比實(shí)驗(yàn)、猜想驗(yàn)證等研究方法都可以熟練地運(yùn)用。

將STEM課程特點(diǎn)和學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行分析之后，在課程開(kāi)始時(shí)，筆者首先向?qū)W生明確了本節(jié)課目標(biāo)是制作凈水器。然后，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)思考：凈水的流程、不同凈水方法的效果、怎樣設(shè)計(jì)、如何測(cè)試優(yōu)化等問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的意識(shí)。

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生需要自主查找各種凈水方法的資料，對(duì)不同材料的凈水效果進(jìn)行分析。學(xué)生實(shí)踐的過(guò)程，恰恰是有效地落實(shí)STEM教育模式的過(guò)程。

二、環(huán)環(huán)相扣，有效引導(dǎo)學(xué)生

（一）問(wèn)題聚焦，引入課題

目前，水污染日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為世界性的環(huán)境難題。在我國(guó)的偏遠(yuǎn)山區(qū)，很多人甚至因?yàn)轱嬘昧瞬粷崈舻乃疾?。然而，?dāng)?shù)鼐用駴](méi)有足夠的資金建造大型凈水廠。從而引出本研究的課題：怎樣幫助他們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的價(jià)格低廉的凈水器。

（二）查閱資料，了解凈水流程

引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)查閱自來(lái)水廠的凈水資料，了解自來(lái)水廠凈水的過(guò)程分為哪些步驟，思考我們可以利用身邊哪些常見(jiàn)的物品實(shí)現(xiàn)這些步驟，然后進(jìn)一步自主學(xué)習(xí)常見(jiàn)的凈水方法：過(guò)濾和吸附。

（三）分析測(cè)試，比較不同方法的凈水效果

首先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用濁度計(jì)和精密PH試紙測(cè)量水樣質(zhì)量的方法，然后分別脫脂棉過(guò)濾和活性炭吸附的方法凈化水，最后使用濁度計(jì)和精密PH試紙測(cè)量?jī)艋馁|(zhì)量，進(jìn)行分析和比較。

（四）設(shè)計(jì)與制作

首先，明確目標(biāo)任務(wù)：設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)易凈水器，從八種材料中選取若干種材料進(jìn)行組合以達(dá)到最佳過(guò)濾效果，要求：（1）考慮成本（2）過(guò)濾時(shí)間較短（3）達(dá)到濁度計(jì)測(cè)量要求。然后，每個(gè)小組進(jìn)行凈水器的設(shè)計(jì)。過(guò)程中，采用了小組互評(píng)的方式，把小組完成的設(shè)計(jì)稿進(jìn)行展示，讓其他小組來(lái)進(jìn)行修改，給出意見(jiàn)和建議。接下來(lái)，每個(gè)小組根據(jù)設(shè)計(jì)圖，領(lǐng)取材料制作凈水器。制作過(guò)程中，引導(dǎo)各小組分工合作，使每一位學(xué)生都可以發(fā)揮自己的作用，積極參與到STEM課程的探究中。

（五）測(cè)試與優(yōu)化

首先，引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣檢驗(yàn)凈化的水是否合格。然后，確定檢驗(yàn)的方法：看顏色、透明度、沉淀物，聞氣味，用pH試紙和濁度計(jì)來(lái)檢測(cè)pH值和濁度，最后分小組檢測(cè)通過(guò)自制凈水器凈化過(guò)的水樣是否合格。

（六）展示與評(píng)價(jià)

各小組依次闡述、展示自己的研究報(bào)告，然后，根據(jù)報(bào)告書(shū)（規(guī)范性、數(shù)據(jù)的完整性、美觀性等）、過(guò)濾效果（規(guī)定時(shí)間內(nèi)凈水器過(guò)濾出合格水的量）和成本（包括實(shí)驗(yàn)損耗的材料以及單個(gè)凈水器的成本）三個(gè)因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)出優(yōu)勝小組。

（七）分享交流

引導(dǎo)學(xué)生回顧制作凈水器的整個(gè)過(guò)程，積極交流、分享活動(dòng)的收獲。最后，啟發(fā)學(xué)生思考本節(jié)課研究的課題怎樣更好地運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中去，進(jìn)一步提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

三、總結(jié)

《凈水器》這節(jié)課是一次STEM課程的設(shè)計(jì)嘗試，將學(xué)科知識(shí)與培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維緊密聯(lián)系在一起。在進(jìn)行STEM研究的過(guò)程中，學(xué)生能夠自發(fā)性地、合作性地進(jìn)行認(rèn)知，充分激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。同時(shí)，最后的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)提升了學(xué)生完成項(xiàng)目的獲得感和成就感，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行STEM研究的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜玲，李銘揚(yáng)，劉佳帶著STEM的夢(mèng)想飄向遠(yuǎn)方[J]江蘇教育，小學(xué)科學(xué)，2016（11）：12-13

[2]季勇談科學(xué)課堂中實(shí)現(xiàn)STEM教育的有效策略[J].小學(xué)教學(xué)參考，2016（6）：76-77.

[3]鄒燕燕，宋怡STEM視野下的科學(xué)課堂“做中學(xué)”項(xiàng)目設(shè)計(jì)——以《蠟燭抽水機(jī)——大氣壓力》為例[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2016（10）：41-42.