融合STEAM理念，以項(xiàng)目式重構(gòu)科學(xué)教材

倪麗萍

【摘? ?要】融合STEAM理念，對科學(xué)教材進(jìn)行項(xiàng)目化重構(gòu)和實(shí)施，能夠優(yōu)化教學(xué)方式，構(gòu)建有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的課堂，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)踐水平。以教科版《科學(xué)》四年級(jí)上冊“聲音”單元為例，師生經(jīng)歷確定教學(xué)目標(biāo)，開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，組織項(xiàng)目評價(jià)的過程。學(xué)生體會(huì)到了動(dòng)手、創(chuàng)造和展示自我的樂趣，養(yǎng)成了“動(dòng)手做”的好習(xí)慣，其綜合素養(yǎng)也得到了提升，科學(xué)教學(xué)效果明顯。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué);STEAM;項(xiàng)目化學(xué)習(xí);聲音

近年來，各式各樣的STEAM校本課程、STEAM拓展性課程和相關(guān)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)已初具規(guī)模，但在校內(nèi)開展專項(xiàng)STEAM課程，仍面臨著課時(shí)不足、材料有限、教材缺乏和資金短缺等問題，對科學(xué)教師而言是極大的挑戰(zhàn)。對此，教師轉(zhuǎn)化思維，將STEAM理念以項(xiàng)目式的形式運(yùn)用于小學(xué)科學(xué)課的日常教學(xué)中，不僅可以提升教師項(xiàng)目式設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力，還能優(yōu)化教學(xué)方式，構(gòu)建有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的課堂生態(tài)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)在一定的時(shí)間內(nèi)，學(xué)生能夠通過研究來解決一個(gè)有趣而復(fù)雜的實(shí)際問題或者挑戰(zhàn)，掌握知識(shí)并提升解決問題的技能。它是一種新型的探究性學(xué)習(xí)模式，以學(xué)科概念和原理為核心，在主題情境中以內(nèi)驅(qū)型問題為導(dǎo)向，充分利用各種資源進(jìn)行探究活動(dòng)，最終完成作品，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者解決復(fù)雜問題的能力。以教科版《科學(xué)》四年級(jí)上冊第一單元“聲音”為例，通過對此單元進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生對聲音的理解從知道聲音能被聽見到了解聲音產(chǎn)生的原理和傳播的途徑。隨著對聲音的理解不斷加深，學(xué)生的探究能力也得到了提升。

一、確定教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)STEAM理念要求、《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》及教材特點(diǎn)，教師將“聲音”單元的目標(biāo)進(jìn)行整合和拆分，分別從科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)五個(gè)方面入手，制定了如下目標(biāo)。

（一）科學(xué)（S）

（1）了解物體通過振動(dòng)產(chǎn)生聲音。

（2）描述聲音的基本指標(biāo)分別為音高和音量。知道音高和音量的變化可以通過改變物體振動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn);知道物體振動(dòng)的快慢頻率決定了音高，振動(dòng)的幅度大小決定了音量。

（3）舉例說明在不同物質(zhì)（如水、空氣等）中，聲音都可以向各個(gè)方向傳播。

（4）外耳中的鼓膜能感受聲波并產(chǎn)生振動(dòng)，再從中耳到內(nèi)耳，形成聽覺。

（5）了解不同的器樂品種及發(fā)聲原理。

（二）技術(shù)（T）

（1）利用身邊的材料自制一個(gè)樂器，并能演奏出高低不同的6個(gè)音。

（2）能熟練調(diào)節(jié)樂器的音高。

（3）對演出曲目進(jìn)行練習(xí)，在合奏中能和諧融入。

（三）工程（E）

（1）體會(huì)“提出問題—設(shè)計(jì)方案—進(jìn)行制作—測試—改進(jìn)再制作—再測試—形成產(chǎn)品”的工程技術(shù)流程。

（2）在測試音高的過程中，能找出音高不準(zhǔn)的原因，并進(jìn)行改進(jìn)。

（3）在制作的過程中能嘗試不同的材料及發(fā)聲方式，確定最適宜的原材料。

（4）了解到科學(xué)技術(shù)對人類生活方式和思維方式的影響。

（四）藝術(shù)（A）

（1）能繪制出完善的設(shè)計(jì)圖，并進(jìn)行修改。

（2）學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)、美化自制樂器的外觀。

（3）能用自制樂器熟練演奏要求曲目。

（五）數(shù)學(xué)（M）

（1）能收集證據(jù)，并加以分析、推理、比較、概括，進(jìn)而得出相關(guān)結(jié)論。

（2）能利用控制變量法調(diào)整各音階之間的音高差。

（3）在繪制設(shè)計(jì)圖時(shí)注意比例的合理性。

（4）通過精確測量使樂器實(shí)現(xiàn)對稱。

二、開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程

為使學(xué)習(xí)內(nèi)容更符合學(xué)生的需求，教師對項(xiàng)目式內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

（一）創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目主題情境

項(xiàng)目情境應(yīng)契合學(xué)生的興趣點(diǎn)及現(xiàn)有的水平，由此才能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與，積極思考。近期《國家寶藏》《如果國寶會(huì)說話》等一系列紀(jì)錄片大熱，因此本項(xiàng)目擬通過讓學(xué)生觀看有關(guān)“賈湖骨笛”的視頻，讓他們了解“賈湖骨笛是迄今為止中國考古發(fā)現(xiàn)的最古老的樂器，也是世界上最早的可吹奏樂器”，體會(huì)遠(yuǎn)古先民對藝術(shù)的追求，了解當(dāng)時(shí)技術(shù)與工程領(lǐng)域的成就。

（二）設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)驅(qū)型問題

問題的準(zhǔn)確設(shè)定有利于后續(xù)活動(dòng)內(nèi)容的完善和項(xiàng)目的高效實(shí)施。內(nèi)驅(qū)型問題旨在激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動(dòng)力，幫助他們自主、高效地完成任務(wù)。因此內(nèi)驅(qū)型問題必須做到：契合學(xué)生的發(fā)展水平，讓每位學(xué)生都擁有成功展示自我的機(jī)會(huì);提供選擇的機(jī)會(huì)，將問題與個(gè)人興趣相聯(lián)系?；谝陨显瓌t，教師將本項(xiàng)目的問題確定為“如何利用身邊的材料設(shè)計(jì)并制作一件能演奏樂曲的樂器”。具體目標(biāo)為“每位同學(xué)利用身邊的材料自制一個(gè)樂器并演奏《小星星》”。學(xué)生自由組隊(duì)參加團(tuán)隊(duì)賽，用有新意、有創(chuàng)意的方式合作演奏《歡樂頌》。

（三）設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)內(nèi)容

根據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施流程，在充分考慮主體、目標(biāo)、情境等要素的基礎(chǔ)上，教師將本項(xiàng)目的活動(dòng)內(nèi)容分解為：確定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動(dòng)調(diào)研、設(shè)計(jì)與制作產(chǎn)品、交流匯報(bào)、迭代完善、總結(jié)評價(jià)七個(gè)階段。各階段的具體安排如表1。

（四）整合項(xiàng)目實(shí)施過程

為了高效、完善地完成本項(xiàng)目，學(xué)生需要將各流程按照時(shí)間順序詳細(xì)安排并記錄。本項(xiàng)目的具體實(shí)施過程如下（以打擊樂樂器“飛來的音符”創(chuàng)作過程為例）。

1.明確目標(biāo)及收集資料（兩周）

教師以“賈湖骨笛”的視頻為導(dǎo)入，讓學(xué)生了解“賈湖骨笛是迄今為止世界上最早的可吹奏樂器”，同時(shí)讓學(xué)生思考自己制作樂器的可能性，從而明確本項(xiàng)目的目標(biāo)為自制樂器。

根據(jù)發(fā)聲方式的不同，本項(xiàng)目將樂器分為三大類：管樂器、弦樂器和打擊樂器。教師給學(xué)生安排課后任務(wù)：選擇一類樂器，搜索相關(guān)資料，了解該類樂器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并自制PPT，在下節(jié)課介紹相關(guān)樂器知識(shí)。

2.繪制設(shè)計(jì)圖（一周）

教師指導(dǎo)學(xué)生從不同的角度繪制自制樂器的初步設(shè)計(jì)圖，并讓學(xué)生在課后尋找適宜的制作材料。

在該設(shè)計(jì)圖中，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)室常見的試管架和玻璃試管為主要材料，并利用橡皮泥填充試管與試管架之間的空隙，制作能夠產(chǎn)生不同音高的樂器。

3.掌握樂器的發(fā)聲原理（四周）

在日常課堂教學(xué)中，學(xué)生先學(xué)習(xí)聲音的相關(guān)知識(shí)（如聲音是如何產(chǎn)生、傳播的），再通過操作各種簡單的樂器，掌握調(diào)節(jié)音高和音量的方法，最后在學(xué)完《聲音的高與低》一課后，請音樂老師對《小星星》的簡譜進(jìn)行指導(dǎo)。

4.樂器制作（三周）

學(xué)生自備主要材料，按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行制作，教師提供漁線、試管和橡膠錘等材料。在制作過程中，教師協(xié)助學(xué)生完成開洞、挖槽和打磨等一些有難度的操作。在項(xiàng)目實(shí)施初期，學(xué)生普遍認(rèn)為本項(xiàng)目完成難度不高，自己能夠制作出一件可以發(fā)聲的樂器。但隨著對“聲音”單元知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，尤其是在掌握了音高和音量的相關(guān)知識(shí)之后，學(xué)生將目標(biāo)提升為“制作一件發(fā)聲響亮、發(fā)音標(biāo)準(zhǔn)的樂器”。

在制作階段，部分學(xué)生已經(jīng)能制造出高低不同的聲音，但不能確定最低的音是否為“哆”。教師建議學(xué)生先利用音頻分析儀器等App來校對音高。經(jīng)過一番努力后，學(xué)生反饋無論怎樣調(diào)節(jié)，自制樂器的音階都無法與標(biāo)準(zhǔn)音的do、re、mi、fɑ、sol、lɑ、si契合。最后，在咨詢音樂老師后，學(xué)生才了解到雖然目前國際上習(xí)慣將標(biāo)準(zhǔn)音高定為A=440Hz，但歷史上，標(biāo)準(zhǔn)音的音高也曾被定為465Hz、380Hz、409Hz等，因此只要讓自制樂器各音階之間的振動(dòng)頻率差保持一致就能成功演奏《小星星》。

樂器制作初步完成后，為了使其變得更加美觀，美術(shù)老師對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)生的繪畫水平和藝術(shù)創(chuàng)新力得到進(jìn)一步提高。以打擊樂樂器“飛來的音符”為例，美術(shù)老師認(rèn)為透明試管外觀太過單一，可以通過在試管外側(cè)畫上圖案，適當(dāng)美化作品。

5.展示演奏（兩周）

學(xué)生依次上臺(tái)解說樂器的材料、種類和發(fā)聲原理，并著重說明創(chuàng)新之處，最后演奏曲目《小星星》。在演奏的過程中，部分學(xué)生能順利完成，但也有學(xué)生遇到一些問題，如發(fā)出的聲音高低不明顯、難分辨，音量太弱無法聽清楚，樂器元件之間不牢固而影響演奏，等等。其中自制的打擊樂樂器“飛來的音符”出現(xiàn)了聲音低沉、音量偏弱的問題。經(jīng)過反復(fù)嘗試，學(xué)生發(fā)現(xiàn)以下問題：使用橡皮泥固定試管的效果雖然很好，但影響了試管的振動(dòng)幅度和頻率，因此需要改變試管的固定方式;音量太弱，用力敲擊容易損壞試管，木筷不適合作為打擊物;發(fā)出最高音的試管中即使不放水，最低音與最高音之間的音高差也還不夠明顯。這些問題須在下一階段解決。

6.迭代完善（一周）

學(xué)生在演奏時(shí)雖然遇到了一些問題，但也從其他同學(xué)的作品中汲取到了不少智慧。本階段，教師有針對性地提出指導(dǎo)意見，幫助學(xué)生進(jìn)一步完善作品。學(xué)生從修改設(shè)計(jì)圖著手，改善材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，完成最終作品。學(xué)生通過迭代完善后形成了新的設(shè)計(jì)圖和作品，如圖1所示。

在新的設(shè)計(jì)圖中，學(xué)生從中國古代大型打擊樂器編鐘的造型中汲取靈感，將試管的固定方式改為懸掛式。為了避免單根試管敲擊后撞擊到其他試管，學(xué)生在試管后粘貼了一條透明膠帶便于固定。通過多次嘗試，學(xué)生將敲擊物由木筷子改為不銹鋼筷子，使得樂器受敲擊后發(fā)出的聲音明顯變強(qiáng)。學(xué)生還將試管中的水改為油和不同濃度的鹽水，加大不同試管中液體間的質(zhì)量差。最后，為了更加美觀，學(xué)生還使用色素將試管中的液體染上不同顏色，使效果更明顯。

7.總結(jié)展示（一周）

學(xué)生錄制演示視頻，并從多個(gè)方面介紹樂器，如材料、結(jié)構(gòu)、制作過程中遇到的困難和改進(jìn)作品的方法等。他們討論交流、總結(jié)收獲，并表示對尚未解決的問題將會(huì)持續(xù)探究。

本項(xiàng)目未遵循既定的樂器分類標(biāo)準(zhǔn)，而是將樂器分為管樂器、弦樂器和打擊樂器三大類。學(xué)生根據(jù)自身的興趣進(jìn)行自由選擇，自主設(shè)計(jì)樂器，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。在項(xiàng)目的尾聲階段，每班通過投票選出6件作品，共計(jì)24件作品參加“自制樂器”展覽。創(chuàng)意十足的作品讓路過的師生紛紛駐足觀賞，大加稱贊。這極大地增強(qiáng)了學(xué)生參與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的積極性。

三、組織項(xiàng)目評價(jià)

項(xiàng)目評價(jià)是對教學(xué)效果進(jìn)行檢測的工具，它與教學(xué)過程相互融合，能夠促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。評價(jià)的目的在于了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)及其存在的問題，鑒定學(xué)習(xí)的質(zhì)量水平。項(xiàng)目評價(jià)必須做到主體多元化、方式多樣化。不僅要有以教師為主體的評價(jià)，還要有學(xué)生的自我評價(jià)、相互測評以及家長對學(xué)生的測評。由此，本項(xiàng)目的評價(jià)采用終結(jié)性評價(jià)與過程性評價(jià)相結(jié)合的方式。終結(jié)性評價(jià)利用配備的測評卷進(jìn)行，過程性評價(jià)分為教師評價(jià)、學(xué)生自評、家長評價(jià)，權(quán)重分別為40%、30%、30%，具體如表2。

小學(xué)科學(xué)課程屬于實(shí)踐性課程，在科學(xué)課堂中，學(xué)生可以通過親歷研究過程，理解科學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究技能，并在日常生活中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及技能來分析、解決實(shí)際問題。本次活動(dòng)是基于教材的項(xiàng)目式教學(xué)與STEAM理念有機(jī)結(jié)合的一次創(chuàng)新實(shí)踐。學(xué)生在本次活動(dòng)中體會(huì)到了動(dòng)手、創(chuàng)造和展示自我的樂趣，養(yǎng)成了“動(dòng)手做”的好習(xí)慣。學(xué)生的綜合素養(yǎng)也得到了提升，科學(xué)教學(xué)效果明顯。

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（浙江省湖州市月河小學(xué)教育集團(tuán)? ?313000）