“空氣”單元STEAM項(xiàng)目式設(shè)計(jì)與實(shí)施

◇何建紅（浙江：湖州市愛山小學(xué)教育集團(tuán)）

小學(xué)科學(xué)是一門綜合性十分突出的學(xué)科，其課程內(nèi)涵與自然科學(xué)、技術(shù)、工程、環(huán)境等認(rèn)知有著密切的聯(lián)系。而STEAM 教育是以工程設(shè)計(jì)為基石，基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生用他們?cè)诳茖W(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)來解決真實(shí)世界中有意義的問題，同時(shí)也加強(qiáng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、與同伴溝通、解決問題、自主學(xué)習(xí)的能力。因此小學(xué)科學(xué)課程與STEAM 教育理念，具有較強(qiáng)的適合度。作為一線科學(xué)教師，需要對(duì)教材資源進(jìn)行整合、對(duì)教學(xué)引導(dǎo)方式進(jìn)行優(yōu)化、對(duì)學(xué)科訓(xùn)練進(jìn)行升級(jí)，為學(xué)生創(chuàng)建STEAM 活動(dòng)項(xiàng)目，以提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。本文通過梳理教材，挖掘能整合成項(xiàng)目的課程內(nèi)容，以教科版科學(xué)三上“空氣”單元為例，構(gòu)建STEAM 項(xiàng)目式活動(dòng)，而后落實(shí)在具體的課程教學(xué)中，通過搭建各種平臺(tái)，充分開發(fā)和實(shí)施STEAM 項(xiàng)目的課程內(nèi)容。

一、扎根教材，融合理念

在今天科技教育的大環(huán)境下，STEAM 項(xiàng)目式活動(dòng)在各個(gè)領(lǐng)域蓬勃開展。不僅僅在校內(nèi)搭建教育平臺(tái)、學(xué)生開展學(xué)習(xí)項(xiàng)目、校本課程開發(fā)應(yīng)用等方面都取得了一定的業(yè)績(jī)和成果，隨著學(xué)校STEAM 教育的發(fā)展，在校外也不斷涌現(xiàn)出樂高、機(jī)器人、信息技術(shù)等STEAM 項(xiàng)目活動(dòng)。由此看來，STEAM 項(xiàng)目式教育是當(dāng)前科學(xué)教育界教學(xué)改革的方向和必然趨勢(shì)。筆者梳理了現(xiàn)行的科學(xué)教材，發(fā)現(xiàn)不少STEAM 教學(xué)理念的影子，特別是新改版的教科版科學(xué)，幾乎每個(gè)單元都安排有項(xiàng)目式課程，如，三年級(jí)下冊(cè)的《我們的過山車》、五年級(jí)下冊(cè)的《設(shè)計(jì)我們的小船》、六年級(jí)下冊(cè)的《搭建塔臺(tái)》等。這些課程都或多或少地涉及技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的問題，從貼近學(xué)生的生活情境出發(fā)，從現(xiàn)實(shí)的生活中發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察探尋，然后設(shè)計(jì)搭建、檢測(cè)評(píng)價(jià)、改進(jìn)完善。通過這一系列的項(xiàng)目活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)各學(xué)科知識(shí)的融合與聯(lián)系，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手操作能力，從而提升學(xué)生的綜合核心素養(yǎng)。因此，將STEAM 五要素融入小學(xué)科學(xué)，理念上進(jìn)行整合統(tǒng)一，在教學(xué)活動(dòng)的過程中培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、勇于探索的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)造精神，是STEAM 教育理念和小學(xué)科學(xué)課程整合的核心價(jià)值，兩者是相輔相成的。這樣的嘗試不僅是對(duì)小學(xué)科學(xué)教育模式的一次創(chuàng)新，更是對(duì)STEAM 教育能提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的一種認(rèn)可。

二、打破框架，重組項(xiàng)目

在謀求統(tǒng)一的同時(shí)，我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到：現(xiàn)在使用的教科版小學(xué)科學(xué)教材在內(nèi)容方面囊括物質(zhì)世界、生命世界、宇宙以及科學(xué)、技術(shù)與工程的相關(guān)知識(shí)。相較于最早的教學(xué)強(qiáng)調(diào)“是什么”，現(xiàn)階段的教學(xué)也注重“為什么”“做什么”的探究任務(wù)，但它還是不能完全滿足STEAM 教育“如何做”的實(shí)際需求。我們?cè)诮虒W(xué)活動(dòng)中更多關(guān)注學(xué)生在課題上的思考與表達(dá)，卻很難關(guān)注學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。而科學(xué)教材的編排也是每個(gè)單元對(duì)應(yīng)于一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，教師在開展STEAM 活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，或多或少會(huì)受到學(xué)科和內(nèi)容的限制。

要將兩者完美融合，必須打破原有的科學(xué)教材框架體系的壁壘，對(duì)原有的課程安排進(jìn)行架構(gòu)重組，通過調(diào)整合編等方式，把科學(xué)知識(shí)體系拓展成一個(gè)各科綜合的統(tǒng)一整體，在科學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活之間建立聯(lián)系，在科學(xué)與其他學(xué)科之間建立聯(lián)系，讓學(xué)生在項(xiàng)目活動(dòng)中體會(huì)“生活即科學(xué)”的真諦。學(xué)生在課堂上互相討論、分組合作，不斷拓展自己的知識(shí)儲(chǔ)備，教學(xué)過程也變得更加豐富有趣，可操作性更強(qiáng)，以此培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作的綜合素養(yǎng)。當(dāng)然，教材的編排要以學(xué)情為基礎(chǔ)，針對(duì)不同階段學(xué)生的思維方式，選擇不同的教學(xué)手段。例如，新教科版三上“空氣”單元，筆者嘗試加以改編對(duì)比。如圖：

以其中的《壓縮空氣》一課為例，具體的實(shí)施過程如文后附表。

三、搭建平臺(tái)，開發(fā)實(shí)施

基于科學(xué)課課時(shí)的有限，架構(gòu)重組后的“玩轉(zhuǎn)空氣”STEAM 項(xiàng)目式活動(dòng)不能全部在科學(xué)課堂上開展，所以我們科學(xué)教師要充分挖掘其他可利用的時(shí)間，搭建有效平臺(tái)，給學(xué)生提供更多的活動(dòng)空間和時(shí)間。

教師可以搭建班級(jí)平臺(tái)，積極開發(fā)利用教材資源。比如，在上《壓縮空氣》這一課的時(shí)候，就讓學(xué)生利用課余時(shí)間先制作針筒氣槍，然后嘗試用不同的材料去做子彈，在小組內(nèi)先選出射得又遠(yuǎn)又準(zhǔn)的針筒氣槍。在科學(xué)課堂上，學(xué)生按照組別，把選好的針筒放在展臺(tái)上展示，每個(gè)作品都配備一名講解員現(xiàn)場(chǎng)講解。其他的學(xué)生互動(dòng)交流，及時(shí)點(diǎn)評(píng)和發(fā)表意見。學(xué)生在這次活動(dòng)中不單學(xué)到了課本中的知識(shí)，還培養(yǎng)了自學(xué)課外知識(shí)、動(dòng)手操作等綜合能力。

科學(xué)教師也可以充分利用每周的繽紛社團(tuán)課，每學(xué)期可以研究3 個(gè)STEAM 項(xiàng)目的內(nèi)容。例如，在三年級(jí)的社團(tuán)課上，學(xué)生可以在制作“橘子皮氣槍”的STEAM 項(xiàng)目中，認(rèn)識(shí)到橘子皮、橙子皮、柚子皮質(zhì)地的不同都會(huì)影響氣槍的射程和準(zhǔn)度。在模型熱氣球的試飛過程中，學(xué)生可以不斷嘗試蠟燭的大小重量和正確放飛的手法。學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中切實(shí)體會(huì)到熱氣球從制作到飛行整個(gè)過程的不易，也能充分感受到科技的力量。利用學(xué)校的科技節(jié)，舉辦“制造大風(fēng)”的創(chuàng)意比賽。前期學(xué)生查找大量的相關(guān)資料，了解風(fēng)形成的原理，并把所學(xué)的科學(xué)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)思想融入其中，認(rèn)真分析和研究每一種材料的可行性、實(shí)用性和創(chuàng)新性。學(xué)生最后選擇的材料讓人意想不到，只能感嘆學(xué)生的想象力真是無窮的。

平臺(tái)的搭建給學(xué)生提供了施展才干的空間，STEAM 科學(xué)教育理念給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。在STEAM 理念的引領(lǐng)下，把教學(xué)與實(shí)際充分融合，完善STEAM 課程，豐富課程資源。這不僅能促使學(xué)生養(yǎng)成創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，也能促使教師伴隨著課程建設(shè)而共同成長(zhǎng)。

STEAM 教育倡導(dǎo)跨學(xué)科教育，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、解決問題能力的培養(yǎng)。本文以原小學(xué)科學(xué)教材為基點(diǎn)，打破現(xiàn)行科學(xué)課程知識(shí)體系，建構(gòu)了適用于小學(xué)校園開展的STEAM 項(xiàng)目活動(dòng)，并依據(jù)案例在校內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐。

附表課例實(shí)施過程《壓縮空氣》【教學(xué)目標(biāo)】科學(xué)概念：1．知道空氣占有一定的空間，占據(jù)的空間可被壓縮。2．知道壓縮的空氣是有彈性的，會(huì)產(chǎn)生彈力?？茖W(xué)探究：1．會(huì)使用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，進(jìn)行觀察。2．會(huì)運(yùn)用繪畫等形式記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？茖W(xué)態(tài)度：1．在科學(xué)事實(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)測(cè)和解釋。2．體會(huì)多次實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣邔?shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度?？茖W(xué)技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境：1．了解科技對(duì)生活的影響，壓縮的空氣可以制成救援的氣墊、玩具氣槍等。2．了解人的需求是影響科技發(fā)展的關(guān)鍵因素?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】注射器、活動(dòng)手冊(cè)、記錄紙【教學(xué)過程】一、聚焦：揭示課題1．出示氣泡圖，提問回顧。2．過渡：今天我們將繼續(xù)來研究空氣的另外特征。二、探究：空氣能否被壓縮1．演示用注射器推拉活塞。問題：空氣能不能壓縮？壓縮的程度怎么樣？2．如果把空氣換成同樣多的水呢？再預(yù)測(cè)。3．學(xué)生感受空氣能否被壓縮。三、研討：發(fā)現(xiàn)以及解釋原因1．學(xué)生交流，小結(jié)：空氣可以被壓縮，壓縮的空氣有彈性。2．為什么空氣容易被壓縮呢？3．教師解釋：模擬空氣微粒的運(yùn)動(dòng)，解釋原因。四、拓展：知識(shí)應(yīng)用1．補(bǔ)充單元?dú)馀輬D。2．空氣壓縮在生活中的應(yīng)用。3．小游戲：空氣壓縮槍?！段覀兊拈倨鈽尅贰窘虒W(xué)目標(biāo)】科學(xué)（S）1．知道空氣占有一定的空間，占據(jù)的空間可被壓縮。2．知道壓縮的空氣是有彈性的，會(huì)產(chǎn)生彈力。技術(shù)（T）1．掌握調(diào)節(jié)空氣彈力大小的方法，并以此調(diào)節(jié)氣槍射程的遠(yuǎn)近。2．能通過不同材料的介入，對(duì)橘皮氣槍進(jìn)行改進(jìn)，使其射擊距離更遠(yuǎn)。工程（E）1．能按照設(shè)計(jì)圖紙完成橘皮氣槍的改造。2．學(xué)會(huì)測(cè)試橘皮氣槍的效果并進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。藝術(shù)（A）1．提升學(xué)生的審美能力，氣槍設(shè)計(jì)圖需要美觀、科學(xué)、合理。2．培養(yǎng)學(xué)生準(zhǔn)確的語言表達(dá)能力。數(shù)學(xué)（M）測(cè)量射程遠(yuǎn)近，并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。【教學(xué)準(zhǔn)備】注射器、橘子皮、柚子皮、橙子皮、記錄紙【教學(xué)過程】一、認(rèn)識(shí)、了解空氣壓縮在生活中的應(yīng)用。提問:你能用注射器和橘皮做個(gè)玩具嗎？二、討論、設(shè)計(jì)1．學(xué)生討論交流：做一個(gè)橘皮氣槍。2．制定設(shè)計(jì)方案，畫好設(shè)計(jì)圖紙。三、闡述、制作images/BZ_70_1596_2258_1912_2510.png1．各小組闡述設(shè)計(jì)方案。2．評(píng)價(jià)，完善設(shè)計(jì)圖。3．領(lǐng)取材料，分工制作。4．組內(nèi)測(cè)試效果。（安全提醒：槍口不可對(duì)著同伴）四、班級(jí)展示、評(píng)比1．各小組選取2個(gè)作品進(jìn)行展示評(píng)比。2．優(yōu)秀作品介紹交流制作心得。五、拓展提升觀看“氣釘槍”的視頻，了解它的工作原理。融合新生在這樣的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，STEAM 教育理念與小學(xué)科學(xué)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)實(shí)踐的重組，兩者相輔相成，一個(gè)作為理論基礎(chǔ)，一個(gè)運(yùn)用于實(shí)踐，在提高學(xué)生問題解決能力的同時(shí)，形成新的STEAM項(xiàng)目。

實(shí)踐證明，依據(jù)新教科版小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)重構(gòu)的STEAM 項(xiàng)目活動(dòng)，不僅能提升學(xué)生綜合能力，也促進(jìn)了STEAM 教育在學(xué)校的推廣普及，效果明顯。當(dāng)然，這樣的課程結(jié)構(gòu)重新整合不是某個(gè)教師或某個(gè)教研組所能解決的事情，它需要更多教育同行的努力，在STEAM 教育理念下，帶來新的教學(xué)方式、新的課程編排，讓學(xué)生整體素養(yǎng)得到更好提升。