STEAM理念下小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的設(shè)計與實施

【摘要】本文將STEAM理念引入小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)，以教科版科學(xué)二年級下冊“磁鐵”單元教學(xué)為例，探討小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的設(shè)計與實施，先后經(jīng)歷教學(xué)目標(biāo)整體統(tǒng)籌、驅(qū)動性問題設(shè)計和學(xué)習(xí)活動內(nèi)容整體設(shè)計的教學(xué)設(shè)計階段，逐漸進入創(chuàng)設(shè)情境明確任務(wù)、繪制磁性玩具設(shè)計圖、開展磁性玩具制作和作品展示、完善與評價的教學(xué)實踐過程，最終達成教學(xué)目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】STEAM理念 小學(xué)科學(xué) 單元整體教學(xué) 磁鐵

【中圖分類號】G62 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）07-0066-04

在新課程改革背景下，為改變學(xué)生能力培養(yǎng)的碎片化、斷層化現(xiàn)象，小學(xué)科學(xué)倡導(dǎo)教學(xué)的整體性，注重發(fā)展學(xué)生對學(xué)科知識的深度理解，以單元整體教學(xué)為抓手幫助學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)進階，從而有效發(fā)展科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。

STEAM理念是一種重實踐、跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方法和教學(xué)理念。STEAM代表科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學(xué)（Mathematics），其核心特征是多學(xué)科融合，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)整體認識世界的機會，促使學(xué)生將零碎的知識融合成一個互相聯(lián)系的有機整體，促進學(xué)生展開真實情境下的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動。這種學(xué)習(xí)方式以創(chuàng)設(shè)真實的生活化情境為基礎(chǔ)，倡導(dǎo)將需要解決的科學(xué)問題置于其中，整個學(xué)習(xí)過程始終圍繞情境和主題展開。STEAM教學(xué)理念注重多種學(xué)科之間的融合與聯(lián)系，關(guān)注學(xué)生的實際感受和思想創(chuàng)造性發(fā)展，關(guān)注學(xué)生對所學(xué)知識的實際運用。筆者在執(zhí)教教科版科學(xué)二年級下冊“磁鐵”單元教學(xué)時，嘗試引入STEAM理念，圍繞學(xué)習(xí)主題，以問題和任務(wù)驅(qū)動的形式推進單元學(xué)習(xí)活動，開展STEAM理念下的小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)，讓學(xué)生通過觀察科學(xué)現(xiàn)象，在分類、統(tǒng)計、設(shè)計、制作等跨學(xué)科融合學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)會主動、真實地經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，自主建構(gòu)科學(xué)概念，增強解決實際問題的能力。

一、小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的頂層設(shè)計

（一）教學(xué)目標(biāo)整體統(tǒng)籌

教學(xué)目標(biāo)是靶心，只有以正確的教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，教學(xué)才能有效。STEAM理念與小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的整合，首先需要制訂科學(xué)合理的單元教學(xué)目標(biāo)?；趯TEAM理念、《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《2022年版科學(xué)課標(biāo)》）以及教材的理解和解讀，教師圍繞STEAM理念的五個元素，將“磁鐵”單元教學(xué)目標(biāo)進行了整體統(tǒng)籌設(shè)計，制訂了如表1所示的單元教學(xué)目標(biāo)。

上述教學(xué)目標(biāo)是基于對“磁鐵”單元學(xué)習(xí)的系統(tǒng)規(guī)劃，既關(guān)注了單個課時的教學(xué)重難點，又關(guān)注了不同課時之間內(nèi)容上的聯(lián)系，打破了碎片化教學(xué)，彰顯了單元整體教學(xué)的優(yōu)勢，能為目標(biāo)的達成提供清晰可見的路徑，充分體現(xiàn)了整體教學(xué)對知識邏輯的關(guān)注，有利于培育和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。

（二）驅(qū)動性問題設(shè)計

教學(xué)活動中驅(qū)動性問題的設(shè)計準(zhǔn)確與否，對整體教學(xué)是否能夠達成預(yù)先制訂的教學(xué)目標(biāo)起到至關(guān)重要的作用。驅(qū)動性問題旨在以學(xué)生為主體，通過設(shè)置具有吸引性、挑戰(zhàn)性的問題，激發(fā)學(xué)生參與活動的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、實踐的過程中，借助已經(jīng)掌握的科學(xué)知識去解決生活中的實際問題。因此，激發(fā)興趣且符合學(xué)生現(xiàn)有的認識水平，是驅(qū)動性問題設(shè)計中需要重點考慮的因素。

基于對教學(xué)活動驅(qū)動性問題的準(zhǔn)確認識，教師將“如何利用身邊的材料，設(shè)計出一款磁性玩具”確定為“磁鐵”單元教學(xué)的驅(qū)動性問題。圍繞這個驅(qū)動性問題，學(xué)生根據(jù)自己的意愿尋找合作伙伴，借助各種學(xué)習(xí)形式，發(fā)揮學(xué)習(xí)主動性，開展自主探究活動。

（三）學(xué)習(xí)活動內(nèi)容整體設(shè)計

為幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)的認知體系，實現(xiàn)既定教學(xué)目標(biāo)，教師在充分考慮學(xué)生情況、學(xué)習(xí)情境等要素的基礎(chǔ)上，將“磁鐵”單元的學(xué)習(xí)活動內(nèi)容分為“活動確定—方案制訂—活動開展—作品制作—匯報展示—修正完善—評價引領(lǐng)”七個階段，各階段活動的具體安排如表2所示。

二、小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的實施過程

STEAM理念與小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)的整合，重在以驅(qū)動性問題和任務(wù)引領(lǐng)學(xué)習(xí)活動的開展。在整個學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生的探究活動是連續(xù)的、相關(guān)的，形成一個知識與能力、過程與方法相互支撐的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

（一）教師創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，明確課中、課后活動任務(wù)

學(xué)習(xí)情境強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗在知識建構(gòu)中的作用，情境創(chuàng)設(shè)應(yīng)契合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，與現(xiàn)實生活接軌，能夠激發(fā)學(xué)生主動參與活動、積極展開科學(xué)思考的欲望。“磁鐵”單元編排在二年級，考慮到低年級學(xué)生容易被活動吸引的心理特征，本單元的學(xué)習(xí)活動設(shè)計應(yīng)凸顯一個“趣”字，讓學(xué)生感受科學(xué)探究的樂趣，主動參與到活動中來。教師創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生在真實情境中積極思考、主動探究、合作探討，全身心參與探究、實踐、體驗及交流。

例如，教師以“海上絲綢之路”的視頻片段導(dǎo)入教學(xué)，讓學(xué)生了解“指南針是我國四大發(fā)明之一，它被用于航海始于宋代”，從中體會到古人對測定方位技術(shù)的追求，了解磁鐵在當(dāng)時技術(shù)與工程領(lǐng)域的成就；隨后教師對現(xiàn)代的磁性益智玩具、體育玩具、裝飾玩具逐一展開介紹，在吸引學(xué)生注意力的同時，讓學(xué)生思考自己制作磁性玩具的可行性，從而明確本單元的學(xué)習(xí)活動任務(wù)——自制磁性玩具；最后，教師給學(xué)生布置課后任務(wù)——學(xué)生自由分組，選擇某一類磁性玩具，利用三天的課外時間，在家長的幫助下搜索相關(guān)資料，了解該類玩具的功能特點，并在下次科學(xué)課堂上介紹自己制作的玩具。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)掌握磁鐵吸引物體的原理，繪制磁性玩具設(shè)計圖

有了驅(qū)動學(xué)習(xí)的真實情境任務(wù)，學(xué)生必須先掌握相關(guān)的科學(xué)知識，為動手實踐、完成任務(wù)打下堅實基礎(chǔ)。教師在科學(xué)課堂教學(xué)中講授磁鐵的相關(guān)知識，如磁鐵能吸引什么、磁鐵怎樣吸引物體、磁鐵的兩極等。學(xué)生通過探究不同類型的磁鐵，掌握磁鐵的性質(zhì)特點及磁鐵吸引物體的原理后，教師提出驅(qū)動性問題：“如何利用身邊的材料，設(shè)計出一款磁性玩具?！苯酉聛恚處熞龑?dǎo)學(xué)生繪制磁性玩具設(shè)計圖?？紤]到學(xué)習(xí)對象是二年級學(xué)生，這個環(huán)節(jié)教師需要對學(xué)生繪制設(shè)計圖進行重點指導(dǎo)，提供一些必要的參考思路，降低學(xué)生自繪設(shè)計圖的難度。在教師的點撥下，學(xué)生紛紛提出自己想要設(shè)計的磁性玩具：有的準(zhǔn)備制作簡易的冰箱貼；有的準(zhǔn)備以生活中常見的彩色卡紙、瓦楞紙為主要材料，制作磁性賽車；有的想利用電池、銅線、小風(fēng)扇扇葉等材料，嘗試制作磁力小風(fēng)扇；等等。學(xué)生在完成磁性玩具設(shè)計圖后，教師要求學(xué)生以親子互動或同伴互助的形式，用一周的時間尋找制作磁性玩具的材料。學(xué)生在收集材料的過程中，經(jīng)過分析、比較，最終找到適合的制作材料，鍛煉了科學(xué)思維。

（三）學(xué)生自主開展磁性玩具的制作活動，在活動實踐中實現(xiàn)能力提升

圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)開展實踐活動，教師要善于放手，將實踐的權(quán)利交給學(xué)生，讓學(xué)生在合作探究中解決現(xiàn)實中的問題，實現(xiàn)真正的自主學(xué)習(xí)。學(xué)生自備磁鐵、KT板、瓦楞紙等材料，用三天的課外時間按照設(shè)計圖進行磁性玩具的制作。在制作過程中，家長可以幫助孩子完成KT板切割等一些有難度的操作。在制作活動初期，學(xué)生的完成情況較好，大部分學(xué)習(xí)小組都能夠根據(jù)設(shè)計圖制作出一個磁性玩具。隨著“磁鐵”單元知識學(xué)習(xí)的深入，在學(xué)生理解了磁鐵“同極相吸，異極相斥”的原理之后，教師拋出具有挑戰(zhàn)性的問題，推動活動進一步開展：“如何制作出一件能動起來的磁性玩具?！痹谥谱鞒跗冢行W(xué)習(xí)小組已經(jīng)合作制作出了用卡紙包裹住方形磁鐵的磁鐵賽車，但是在“怎樣才能實現(xiàn)不經(jīng)過人工干預(yù)，能夠讓磁鐵賽車動起來”這個問題上犯了難。教師建議學(xué)生往“同極相吸，異極相斥”這個原理上下功夫。經(jīng)過一番努力后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)可以制作一個助推器——助推器的前端與磁鐵賽車的尾部形成異極相斥的局面，這樣一來就能保證讓助推器起到助推的作用，讓磁鐵賽車動起來。磁鐵賽車制作初步完成后，教師對學(xué)生進行指導(dǎo)，讓學(xué)生用不同顏色的卡紙來包裹磁鐵，同時在兩邊貼上賽車圖案，讓磁鐵賽車更加美觀。在活動過程中，學(xué)生自然而然提高了藝術(shù)鑒賞水平和創(chuàng)新能力，做到了科學(xué)與藝術(shù)的巧妙融合。

（四）匯報展示和修正完善作品

匯報展示是學(xué)習(xí)活動中一個非常重要的環(huán)節(jié)，學(xué)生可在解說、演示和分享活動經(jīng)驗時，進一步鍛煉語言表達能力、思維能力和相互協(xié)作能力。學(xué)生按照事先自由組合形成的團隊進行分組，三個團隊為一組。首先是小組內(nèi)各團隊間進行解說、演示，隨后推舉本組中的團隊代表在科學(xué)課堂上進行匯報展示。各小組的團隊代表依次上臺對自制的磁性玩具所需的材料、制作過程以及遵循的原理等方面進行解說和操作演示。在演示過程中，有的團隊完成得很好，有的團隊卻遭遇了磁力較弱賽車動不了、磁力小風(fēng)扇失靈、“同極相吸”導(dǎo)致的操作失敗等問題。學(xué)生在演示中暴露出來的問題，教師要給予有針對性的指導(dǎo)和幫助，讓學(xué)生經(jīng)歷“修改設(shè)計圖—選擇材料—優(yōu)化結(jié)構(gòu)”的科學(xué)探究過程，引導(dǎo)學(xué)生在探究實踐中進一步修正和完善作品。

（五）總結(jié)提升，展示作品并進行優(yōu)秀作品評選

對單元整體學(xué)習(xí)進行總結(jié)提升能有效激活學(xué)生的思維，促進學(xué)生逐步對科學(xué)知識形成深入的理解，進而構(gòu)建相關(guān)的知識體系。在總結(jié)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對整個學(xué)習(xí)過程進行回顧總結(jié)，在交流中進一步鞏固已經(jīng)掌握的“磁鐵”單元知識要點。此外，還可通過將本次學(xué)習(xí)活動成果進行展示，讓學(xué)生從中獲得科學(xué)探究的成就感，進一步激勵學(xué)生的探究熱情。展示活動可以有多種方式方法，如：引導(dǎo)學(xué)生圍繞選擇材料、制作過程、存在問題、解決問題等方面，在教師和家長的幫助下，以錄制視頻的方式展示自己的學(xué)習(xí)活動成果；在學(xué)校舉辦全年級“自制磁性玩具”主題展覽，對優(yōu)秀作品進行集中展示，讓全年級學(xué)生一起來參觀學(xué)習(xí)，以投票的形式推選出優(yōu)秀作品，然后進行表彰。

（六）學(xué)習(xí)活動評價和評價量表的開發(fā)

學(xué)習(xí)評價需要評價工具和標(biāo)準(zhǔn)，用以衡量是否達成教學(xué)目標(biāo)，同時衡量學(xué)生綜合素養(yǎng)的具體表征?！?022年版科學(xué)課標(biāo)》指出，教師要從科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐、態(tài)度責(zé)任等方面全面評價學(xué)生，促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)中，教師應(yīng)遵循評價設(shè)計先于教學(xué)實施、評價為學(xué)習(xí)活動服務(wù)的理念。如，在“磁鐵”單元教學(xué)中，教師在學(xué)習(xí)活動開展之前，可先制定如表3所示的評價量表，一方面體現(xiàn)了評價主體的多樣性，另一方面體現(xiàn)了對學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)體驗、學(xué)習(xí)效果的全面關(guān)注。以評促學(xué)，可以使學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中提升解決真實情境中復(fù)雜問題的能力。

總之，小學(xué)科學(xué)教學(xué)應(yīng)以激發(fā)學(xué)生的求知欲為基點，構(gòu)建科學(xué)知識認知體系，讓學(xué)生通過觀察、動手實踐了解科學(xué)與生活的連結(jié)點。在科學(xué)課堂教學(xué)中，引入STEAM理念開展小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)，以任務(wù)驅(qū)動的方式為學(xué)生搭建實踐、創(chuàng)造和自我展示的平臺，讓學(xué)生在情境化學(xué)習(xí)過程中將枯燥的知識學(xué)習(xí)和無目的的動手操作變?yōu)榕c生活接軌的探究實踐活動，并在活動中享受到科學(xué)探究的樂趣，親歷用知識分析、解決實際問題的過程，從而有效培育和發(fā)展科學(xué)核心素養(yǎng)。

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注：本文系2021年度福建省中青年教師教育科研項目（基礎(chǔ)教育研究專項）課題“基于STEAM教育理念的小學(xué)科學(xué)單元整體教學(xué)實踐研究”（JSZJ21104）（福建教育學(xué)院資助）的階段研究成果。

作者簡介：謝淑芬（1989— ），福建晉江人，本科，一級教師，研究方向為小學(xué)科學(xué)教學(xué)。

（責(zé)編 韋榕峰）