編者按：A-STEM（人文引領(lǐng)的STEM）是STEM教育的一個(gè)變式，是基于深圳市龍崗區(qū)域定位和現(xiàn)狀提出的有特色的STEM教育新樣式。本期我們邀請(qǐng)到參與A-STEM課程實(shí)驗(yàn)的五位教師從不同的視角來探討A-STEM課程在信息技術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科中的實(shí)踐應(yīng)用，以期為一線教師提供借鑒。

深圳市龍崗區(qū)人文引領(lǐng)的STEM（A-STEM）提到，重構(gòu)國(guó)家課程，為國(guó)家課程賦能，提倡重新設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，主要依靠課內(nèi)的時(shí)間，以“微項(xiàng)目”的方式去實(shí)施。深圳天氣多變，臺(tái)風(fēng)不期而至，不可預(yù)期的暴雨會(huì)給人們的生活帶來不便。面對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的這個(gè)難題，小學(xué)生能做些什么？于是，“做一個(gè)下雨報(bào)警器”的項(xiàng)目活動(dòng)應(yīng)運(yùn)而生，該項(xiàng)目旨在引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)到的科技知識(shí)學(xué)以致用，從小像小工程師那樣去解決生活難題。這個(gè)“微項(xiàng)目”將如何設(shè)計(jì)和實(shí)施呢？本文聚焦本課1課時(shí)的教學(xué)過程，從中可以看到實(shí)施的大致模式和做法。

● 關(guān)注社會(huì)現(xiàn)象，聚焦問題

教師首先從生活中常見的報(bào)警器入手，組織學(xué)生針對(duì)報(bào)警器的工作方法進(jìn)行討論，聚焦報(bào)警器材料選擇。教師提問：“為了保障生活安全，人們?cè)O(shè)計(jì)制作了各種報(bào)警器（教師用PPT出示各種報(bào)警器圖片），在日常生活中，你留意過周圍的報(bào)警器是怎么工作的嗎？”學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，會(huì)指出：“報(bào)警器只有在特定的條件下才會(huì)響起來。”然后，教師布置本節(jié)課的任務(wù)：“最近深圳暴雨頻發(fā)，今天我們的挑戰(zhàn)任務(wù)就是制作一個(gè)遇到下雨能及時(shí)發(fā)出警報(bào)聲的‘下雨報(bào)警器?！被趩栴}的聚焦與思考，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲和學(xué)習(xí)的積極性，是A-STEM課堂慣用的一個(gè)啟動(dòng)方式。

● 鋪墊知識(shí)，理解原理

選擇合適的材料是A-STEM活動(dòng)中非常重要的環(huán)節(jié)。應(yīng)該選擇什么樣的材料、怎樣找到符合需求的材料直接關(guān)系到工程任務(wù)是否能完成。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，教師先給出材料——一節(jié)電池、一個(gè)開關(guān)、一個(gè)蜂鳴器、若干導(dǎo)線，并提問：“這些材料能做下雨報(bào)警器嗎？”基于已有的電路相關(guān)知識(shí)，學(xué)生思考后回答：“這些材料做的報(bào)警器只能靠人打開開關(guān)來控制，不能做到平時(shí)不響，下雨的時(shí)候就自動(dòng)響起來。”教師進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考：“需要怎樣的材料來替換開關(guān)，才能達(dá)到平時(shí)不導(dǎo)電、下雨的時(shí)候?qū)щ姷囊螅俊眴栴}提出后，給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間動(dòng)手探究，用現(xiàn)有的材料組裝一個(gè)導(dǎo)體檢測(cè)器，來檢測(cè)食鹽、糖、面粉、小蘇打這幾種物質(zhì)及其溶液的導(dǎo)電性。學(xué)生經(jīng)過測(cè)試后會(huì)發(fā)現(xiàn)這幾種物質(zhì)在干燥的條件下都不導(dǎo)電，但是有幾種物質(zhì)的溶液卻可以導(dǎo)電?；谶@個(gè)發(fā)現(xiàn)，在教師的引導(dǎo)和補(bǔ)充下學(xué)生獲得關(guān)于電解質(zhì)的初步知識(shí)，從而解決如何找到適合制作下雨報(bào)警器的材料的問題。

本環(huán)節(jié)旨在引導(dǎo)學(xué)生聚焦符合自己需求的材料特性，通過測(cè)試從一組雜亂的材料中找出適合制作下雨報(bào)警器的材料。

● 邊做邊試，研討改進(jìn)

本環(huán)節(jié)教師以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，引導(dǎo)學(xué)生利用電解質(zhì)溶解在水中可以導(dǎo)電的性質(zhì)，設(shè)計(jì)并制作下雨報(bào)警器。教師提問：“請(qǐng)同學(xué)們?cè)诶蠋熖峁┑牟牧现羞x取你所需要的材料設(shè)計(jì)并制作一個(gè)下雨報(bào)警器，允許根據(jù)需要添加其他容易獲得的材料?！边@個(gè)任務(wù)不僅可以讓學(xué)生體驗(yàn)動(dòng)手做的樂趣，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中還能提高學(xué)生的合作意識(shí)和溝通能力。

在產(chǎn)品測(cè)試環(huán)節(jié)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)自己作品的不足，教師在小組匯報(bào)交流環(huán)節(jié)要引導(dǎo)學(xué)生思考如何進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)過產(chǎn)品測(cè)試后學(xué)生提出了“選用食鹽、塑料杯來做開關(guān)制作下雨報(bào)警器，測(cè)試結(jié)果報(bào)警器響了可是聲音很小”等具有共性的問題。教師引導(dǎo)：“猜測(cè)是什么原因造成的？這樣猜測(cè)的依據(jù)是什么？”學(xué)生會(huì)調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行有根據(jù)的推理，并進(jìn)一步提供解決問題的思路，如把鹽磨碎一點(diǎn)，讓小顆粒變成粉末，加快鹽的溶解;把食鹽換成食鹽溶液，讓液面離導(dǎo)線只剩下少許距離，只要少量的雨水就能夠讓食鹽溶液液面升高與導(dǎo)線接觸形成通路，讓報(bào)警器響起來……

面對(duì)自己產(chǎn)品的不足，學(xué)生會(huì)想盡辦法來改進(jìn)，提高產(chǎn)品的性能。在改進(jìn)的過程中，學(xué)生不僅要綜合運(yùn)用已有的知識(shí)，還會(huì)產(chǎn)生對(duì)新知識(shí)的需求和渴望。解決這樣的現(xiàn)實(shí)問題可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力、思維能力和解決問題的能力。

● 反思

這個(gè)“微項(xiàng)目”的A-STEM課有以下幾點(diǎn)值得反思和改進(jìn)。

1.從生活出發(fā)，“小而美”

本課體現(xiàn)了A-STEM解決真實(shí)問題、為人類福祉服務(wù)的宗旨——做下雨報(bào)警器服務(wù)于我們的生活。相比長(zhǎng)周期的“大項(xiàng)目”，“微項(xiàng)目”更容易實(shí)施：占用課時(shí)少，難度低，學(xué)生能夠及時(shí)得到正向反饋。學(xué)生經(jīng)歷了這類課程的熏陶，在生活中遇見問題時(shí)，就會(huì)開動(dòng)腦筋嘗試規(guī)劃、設(shè)計(jì)和制作。

2.擴(kuò)展必要的科學(xué)知識(shí)作為A-STEM項(xiàng)目的基石

A-STEM課程凸顯的是知識(shí)在真實(shí)問題情境中的具體運(yùn)用，科學(xué)知識(shí)是整個(gè)A-STEM教學(xué)活動(dòng)的基石，但A-STEM課程不等同于科學(xué)課，它注重在復(fù)雜的生活場(chǎng)景中將知識(shí)進(jìn)行情境化應(yīng)用。在本課中，學(xué)生所有的設(shè)計(jì)都是建立在電路和電解質(zhì)導(dǎo)電性的科學(xué)知識(shí)上，而電解質(zhì)的知識(shí)小學(xué)生還未接觸到。為此，本課通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生探究出鹽和小蘇打在干燥狀態(tài)下不導(dǎo)電，而在溶于水后其溶液可以導(dǎo)電，從而對(duì)什么是電解質(zhì)有一定的了解，然后將電解質(zhì)的知識(shí)運(yùn)用到下雨報(bào)警器的設(shè)計(jì)中，把能成為強(qiáng)電解質(zhì)的常見溶質(zhì)找出來，邊學(xué)邊用，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)科學(xué)奧秘的興趣，讓學(xué)生帶著問題走出教室，繼續(xù)學(xué)習(xí)和探究。

3.融入創(chuàng)造性解決問題的思維技巧

在A-STEM課程中，學(xué)生會(huì)面對(duì)各種問題，這是難得的鍛煉學(xué)生思維能力的機(jī)會(huì)。在本課中，學(xué)生要自主選擇材料進(jìn)行下雨報(bào)警器的設(shè)計(jì)和制作，在作品測(cè)試中發(fā)現(xiàn)不足，又會(huì)引起學(xué)生思考如何改進(jìn)下雨報(bào)警器聲音小、靈敏度低等問題，他們提出改變?nèi)萜餍螤睢⒏淖內(nèi)萜黝伾?、將電解質(zhì)固體替換為電解質(zhì)溶液等諸多辦法，這就需要綜合多種思路來創(chuàng)造性解決問題。

在本課中，對(duì)思維的鍛煉都是“隨遇”而生的，針對(duì)性不夠。筆者覺得還可以采取一定的思維技巧進(jìn)一步改進(jìn)，那就是結(jié)構(gòu)化。例如，可以采用思維導(dǎo)圖的方式幫助學(xué)生發(fā)散思考，尋找更多的可能性，本課的思維結(jié)構(gòu)化方法如下圖所示。