彭婷?李健

［摘要］ STREAM教育是踐行新課程標(biāo)準(zhǔn)、推進(jìn)小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)改革的有效方法。當(dāng)前，示范課程資源缺乏，STREAM教育的實(shí)施受到限制。以“測(cè)量降水量”教學(xué)為例，通過做中學(xué)、悟中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)性問題的科技融通探究，具身化制作的數(shù)學(xué)思想感悟，模擬式情境的測(cè)量工程應(yīng)用，多樣化作業(yè)的科技寫作，培養(yǎng)訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力和核心素養(yǎng)，踐行新課程的探究實(shí)踐指向，為小學(xué)科學(xué)開展STREAM教學(xué)提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 小學(xué)科學(xué)；STREAM教學(xué)；學(xué)科實(shí)踐；降水量

STREAM（科學(xué)、技術(shù)、讀/寫、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)）教育繼承了STEAM教育以項(xiàng)目、問題為核心的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生能力發(fā)展和跨學(xué)科教育，支持學(xué)生以學(xué)科整合的方式認(rèn)識(shí)世界，以綜合創(chuàng)新的形式改造世界，促進(jìn)學(xué)生解決實(shí)際問題。2022年4月發(fā)布的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》強(qiáng)調(diào)，科學(xué)課程要推進(jìn)科學(xué)、技術(shù)與工程等的融合和閉環(huán)形成，在探究實(shí)踐中提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)未來創(chuàng)新型與復(fù)合型人才。因此，科學(xué)課程本身具備的綜合性、實(shí)踐性、整合性特征，為實(shí)施STREAM教育提供了豐富的素材，也成為當(dāng)前踐行新課程標(biāo)準(zhǔn)、推進(jìn)小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容。由于缺乏課程標(biāo)準(zhǔn)和示范指導(dǎo)，對(duì)課程的設(shè)計(jì)缺乏共識(shí)，加之對(duì)開展跨學(xué)科教學(xué)信心不足，導(dǎo)致STREAM教育理念難以在一線教學(xué)過程中實(shí)施。當(dāng)前的課堂教學(xué)改革中，普遍采用“做中學(xué)”“悟中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”等教學(xué)方式，分別從不同維度為踐行STREAM教育理念提供了路徑選擇。為此，根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，融合做、悟、用、創(chuàng)四個(gè)維度開展科學(xué)課程的STREAM教育改革，有利于發(fā)揮STREAM教育的跨學(xué)科整合實(shí)踐育人特質(zhì)，為教師教學(xué)所借鑒應(yīng)用，提升STREAM教育成效，從而更好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)未來創(chuàng)新型與復(fù)合型人才的目標(biāo)，服務(wù)國(guó)家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。

“測(cè)量降水量”為教育科學(xué)出版社小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“天氣”單元的教學(xué)內(nèi)容，安排在“空氣”單元之后，“天氣”單元的第4節(jié)。學(xué)生在學(xué)習(xí)該節(jié)內(nèi)容之前，已經(jīng)全面了解了空氣的特征，學(xué)習(xí)了各種天氣現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)了溫度計(jì)，還學(xué)習(xí)使用了溫度計(jì)測(cè)量氣溫，初步建立起對(duì)天氣進(jìn)行度量的思想，知識(shí)儲(chǔ)備比較全面。該節(jié)課主要通過制作簡(jiǎn)易雨量器測(cè)量降雨量，根據(jù)24小時(shí)降雨量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)降雨進(jìn)行等級(jí)判斷，進(jìn)而延展至測(cè)一場(chǎng)雪或冰雹的降水量。如下表所示，教學(xué)過程涉及工具設(shè)計(jì)制作和使用、結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析等比較豐富的內(nèi)容，涵蓋科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，通過做、悟、用、創(chuàng)四個(gè)維度實(shí)施STREAM教育，充分發(fā)揮本節(jié)課的綜合育人作用，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科綜合素養(yǎng)。

一、做中學(xué)：真實(shí)性問題的科技融通探究

“做中學(xué)”教育體現(xiàn)的建構(gòu)主義和實(shí)踐共同體理念，以及在學(xué)生獲得方法性知識(shí)等方面的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前科學(xué)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容。韋鈺院士認(rèn)為，“做中學(xué)”科學(xué)教育改革有利于激發(fā)好奇心，增強(qiáng)探究實(shí)踐技能，提升科學(xué)思維和科學(xué)讀寫能力，訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)精神，培養(yǎng)適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代發(fā)展的未來人才。顯然，“做中學(xué)”與STREAM教育在開展跨學(xué)科綜合育人、培養(yǎng)未來創(chuàng)新型人才等方面，在一定意義上是相互融合、相互促進(jìn)的。在STREAM教育的科技設(shè)計(jì)、工程制作等環(huán)節(jié)，貫徹“做中學(xué)”理念，可以通過探究實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的好奇心，促進(jìn)學(xué)生方法性知識(shí)的獲得，提升創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和解決問題能力，助力學(xué)生成長(zhǎng)為未來需要的創(chuàng)新型人才。為了在“測(cè)量降水量”一節(jié)教學(xué)中體現(xiàn)“做中學(xué)”的理念，筆者在課前準(zhǔn)備、情境創(chuàng)設(shè)、任務(wù)設(shè)立、設(shè)計(jì)制作、改進(jìn)優(yōu)化等方面，突出學(xué)生動(dòng)手做，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)和工程的融通。

首先，“做中”暖場(chǎng)準(zhǔn)備，活躍氛圍。用小雨、大雨、暴雨分別替換“幸?！?，依次用拍肩、拍手和跺腳來對(duì)應(yīng)，改編《幸福拍手歌》，讓學(xué)生動(dòng)起來，一起熱身，活躍氛圍，與不同降雨等級(jí)建立初步聯(lián)系，為課程開展做好鋪墊。緊接著，“做中”導(dǎo)入，模擬真實(shí)情景，基于真實(shí)情況，發(fā)布小組任務(wù)。教師用噴壺模擬降雨，請(qǐng)不同學(xué)生感受并說出降雨量的大小，引發(fā)學(xué)生對(duì)同一場(chǎng)降雨大小判斷不同的沖突，導(dǎo)入測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)的概念，提出解決的方法就是用雨量器來測(cè)量；再根據(jù)真實(shí)性情景和合作探究實(shí)踐的原則，將班級(jí)學(xué)生分成9個(gè)組，每組5人，分別以重慶市9個(gè)區(qū)的名字命名，將小組作為一個(gè)城區(qū)的氣象觀測(cè)站，共同完成降雨量的觀測(cè)，并向所在區(qū)群眾報(bào)告。然后，“做中”開展技術(shù)設(shè)計(jì)和工程優(yōu)化。提供不同材質(zhì)和形狀的杯子、不同材料和長(zhǎng)度的刻度條，供同學(xué)們選擇使用，在老師的指導(dǎo)下，小組討論選出最優(yōu)組合和設(shè)計(jì)方案，共同完成小組的雨量器制作。接下來，“做中”配合，學(xué)生齊動(dòng)手、全實(shí)踐，完成模擬降雨和觀察測(cè)量。在教師指導(dǎo)下，各小組選擇裝有不同水量的噴壺，小組成員輪換進(jìn)行模擬降雨、測(cè)量、記錄和報(bào)告，實(shí)際檢驗(yàn)讀數(shù)和操作細(xì)節(jié)；在教師統(tǒng)一指導(dǎo)下依次完成三場(chǎng)模擬降雨，每場(chǎng)降雨的時(shí)間由教師隨機(jī)確定，累計(jì)模擬總時(shí)間等于24小時(shí)。最后，“做中”完成課后延展和實(shí)踐作業(yè)。課后延展作業(yè)設(shè)計(jì)為：如果在室外連續(xù)測(cè)量一個(gè)月的降水量，該對(duì)雨量器做哪些改進(jìn)？如果是降雪或冰雹呢？要求學(xué)生課后自行選擇材料制作、改進(jìn)雨量器，在住所附近選擇區(qū)域每天測(cè)量并記錄，進(jìn)一步鞏固課堂成果。綜上，以如何判斷降雨等級(jí)這一日常生活問題為核心，以“做中學(xué)”為路徑和主線，通過課前準(zhǔn)備、課程導(dǎo)入、設(shè)計(jì)制作、測(cè)量實(shí)踐和課外延展等環(huán)節(jié)的“動(dòng)手實(shí)踐”，在科學(xué)探究實(shí)踐中融通科學(xué)知識(shí)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工程實(shí)施。

二、悟中學(xué)：具身化制作的數(shù)學(xué)思想感悟

STREAM教育通過整合多個(gè)學(xué)科知識(shí)和技能，在學(xué)生合作學(xué)習(xí)和探究實(shí)踐中體悟和內(nèi)化知識(shí)，使學(xué)生獲得以價(jià)值性知識(shí)為內(nèi)容的、適應(yīng)未來發(fā)展需要的遷移能力和創(chuàng)新能力。在“做中學(xué)”的基礎(chǔ)上，“悟中學(xué)”指向?qū)W生價(jià)值性知識(shí)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生經(jīng)歷體驗(yàn)、反思、比較、權(quán)衡、取舍、相互激發(fā)、借鑒、建構(gòu)等體悟過程，指向價(jià)值創(chuàng)造，形成個(gè)人的價(jià)值和信仰系統(tǒng)。而嘗試錯(cuò)誤的過程是“悟中學(xué)”的重要路徑，是培養(yǎng)學(xué)生獲得可遷移知識(shí)和技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要方法。為此，根據(jù)STREAM教育理論，創(chuàng)設(shè)具身化的探究實(shí)踐活動(dòng)，創(chuàng)造試錯(cuò)的條件和機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在小組合作中進(jìn)行討論、爭(zhēng)辯、分析、綜合、解釋、運(yùn)用等思維訓(xùn)練，體悟論證、推理、判斷等數(shù)學(xué)思想就顯得尤為重要。

首先，在師生互動(dòng)中進(jìn)行真實(shí)感悟。課堂開始，播放雷電聲音，由教師模擬一場(chǎng)降雨，邀請(qǐng)學(xué)生用手感受降雨量的大小，其他同學(xué)觀察降雨量的大小，然后各自說出自己對(duì)雨量大小的判斷，產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)沖突，為引出問題和數(shù)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)思想埋下伏筆。其次，通過典型化的實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)帶來試錯(cuò)體悟。在透明直筒杯之外設(shè)置典型干擾項(xiàng)——透明帶手柄飲料瓶和不透明直筒杯2種典型干擾材料；在設(shè)計(jì)刻度數(shù)字不帶方向性的透明刻度條之外，也設(shè)置干擾項(xiàng)——只有厘米的透明刻度條和不透明的紙質(zhì)刻度條。從實(shí)驗(yàn)材料的提供上，給學(xué)生試錯(cuò)創(chuàng)造機(jī)會(huì)，小組成員在討論、爭(zhēng)辯、比較、推理、相互激發(fā)的過程中達(dá)成一致的設(shè)計(jì)方案，體悟試錯(cuò)中的討論、交流、合作的學(xué)習(xí)過程，真切體悟不同計(jì)量單位的意義和價(jià)值，進(jìn)而培養(yǎng)數(shù)學(xué)思想。最后，在連貫性、具身化的工程實(shí)踐中獲得領(lǐng)悟。完成雨量器的材料選擇和設(shè)計(jì)方案之后，小組成員合作，討論刻度條的粘貼方向和位置，經(jīng)歷討論、爭(zhēng)辯等思維訓(xùn)練達(dá)成一致意見，親自動(dòng)手制作雨量器，從中領(lǐng)悟工程實(shí)踐中追求精準(zhǔn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)性思想，領(lǐng)會(huì)體驗(yàn)美學(xué)藝術(shù)和“工匠精神”在工程實(shí)踐中的意義和價(jià)值。如此，在具身化的情景中，學(xué)生由伸手觸摸、眼睛觀察的感覺，到材料選擇和設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤體驗(yàn)，最后在切身制作和工程實(shí)踐中獲得領(lǐng)悟；教師按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律漸次推進(jìn)，通過“悟中學(xué)”幫助學(xué)生建立基于數(shù)學(xué)思想的，將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)素養(yǎng)相互融合的價(jià)值方法和思想認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生的問題解決能力。

三、用中學(xué)：模擬式情境的測(cè)量工程應(yīng)用

STREAM教育以其跨學(xué)科整合與實(shí)踐的方式，將知識(shí)的獲取、方法和工具的利用，以及創(chuàng)新生產(chǎn)的過程有機(jī)統(tǒng)一，致力于培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題的能力。STREAM教育能夠有效促進(jìn)工學(xué)、理學(xué)、社會(huì)學(xué)、人文學(xué)和藝術(shù)學(xué)之間的交流、合作與創(chuàng)新，給學(xué)生提供更為完整的知識(shí)背景，使其在系統(tǒng)化的知識(shí)體系中加深對(duì)各學(xué)科內(nèi)容的理解；強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在真實(shí)情境中，通過綜合運(yùn)用各學(xué)科知識(shí)，認(rèn)識(shí)、分析和解決現(xiàn)實(shí)問題，將跨學(xué)科的內(nèi)容、高級(jí)思維能力發(fā)展與真實(shí)生活環(huán)境之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)個(gè)人發(fā)展和生活需求的有機(jī)整合。因此，STREAM教育的核心要義和終極目標(biāo)，在一定程度上就是促進(jìn)學(xué)生把獲得的知識(shí)、技能、創(chuàng)新意識(shí)、批判思維等綜合能力在未來不確定場(chǎng)景下進(jìn)行應(yīng)用?！坝弥袑W(xué)”是在當(dāng)前時(shí)代背景下對(duì)“做中學(xué)”在形式上的超越、理念上的繼承，指向?qū)嵺`能力的發(fā)展，有助于達(dá)成學(xué)習(xí)與實(shí)踐的雙向建構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)STREAM綜合教育理念的切實(shí)路徑。結(jié)合單節(jié)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)過程的實(shí)際，在課堂教學(xué)中創(chuàng)設(shè)層階遞進(jìn)的模擬化測(cè)量情景，通過“用中學(xué)”落實(shí)STREAM綜合教育理念。

首先，試用雨量器初級(jí)產(chǎn)品促進(jìn)優(yōu)化。小組合作完成雨量器制作后，跳過常用的學(xué)生對(duì)雨量器的優(yōu)劣進(jìn)行討論評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)，直接通過模擬降雨試用來檢驗(yàn)雨量器制作是否成功，不僅能模擬真實(shí)的工程實(shí)踐場(chǎng)景，還能增強(qiáng)課堂探究活動(dòng)的連貫性，讓學(xué)生在制作產(chǎn)品的試用中發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化改進(jìn)。接著，使用雨量器學(xué)會(huì)測(cè)量。本節(jié)課程的教學(xué)，制作雨量器只是手段，使用雨量器測(cè)量才是目標(biāo)，會(huì)不會(huì)、如何用、如何讀數(shù)、如何記錄等都需要在實(shí)際的使用中完成。在教學(xué)中，筆者為了增加學(xué)生的實(shí)用機(jī)會(huì)和情景模擬的真實(shí)性，每個(gè)小組成員輪換操作，分別模擬三場(chǎng)降雨，隱含科學(xué)研究中通常用到的“3”的重復(fù)思想。最后，采用降雨量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)判斷。模擬降雨時(shí)，按照6秒（模擬6小時(shí)）、8秒（模擬8小時(shí)）、10秒（模擬10小時(shí)）的時(shí)間進(jìn)行，用24秒模擬24小時(shí)，為引入判斷標(biāo)準(zhǔn)做好鋪墊。實(shí)用雨量器得到測(cè)量結(jié)果后，加之前面的鋪墊，就能自然地引入24小時(shí)降雨量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。降雨等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的采用和雨量器的成型，最終使得工程制作的產(chǎn)品得到應(yīng)用，測(cè)量工程的結(jié)果得以呈現(xiàn)，數(shù)學(xué)的度量思想也得到進(jìn)一步深化，各小組最終完成所代表地區(qū)的降雨量測(cè)量任務(wù)?？偟膩碚f，按照試用改進(jìn)、實(shí)用測(cè)量、基于標(biāo)準(zhǔn)的判斷，通過“用中學(xué)”，讓學(xué)生在模擬真實(shí)的測(cè)量和工具應(yīng)用情景中，初步認(rèn)識(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐的一般規(guī)律，獲得STREAM教育的跨學(xué)科整合能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)。

四、創(chuàng)中學(xué)：多樣化作業(yè)的科技寫作

“創(chuàng)中學(xué)”有效實(shí)現(xiàn)了既有做也有學(xué)、做學(xué)共進(jìn)的目標(biāo)，促進(jìn)了創(chuàng)客教育實(shí)踐的整合和發(fā)展，鏈接了真實(shí)世界，讓學(xué)生站在課程中央?！皠?chuàng)中學(xué)”通過可見成果的展演評(píng)價(jià)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力；鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決真實(shí)世界中的問題，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)，通過實(shí)踐應(yīng)用將知識(shí)內(nèi)化，把新舊知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)形成創(chuàng)意，將自己心中具有創(chuàng)新性、技術(shù)性挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)意圖和想法轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?！皠?chuàng)中學(xué)”、創(chuàng)客教育與STREAM教育目標(biāo)相通，特征與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兩者在小學(xué)全學(xué)段的整合有很強(qiáng)的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。在本節(jié)課教學(xué)中，為了訓(xùn)練學(xué)生的讀寫能力和創(chuàng)新意識(shí)，筆者巧妙設(shè)計(jì)多樣化的課堂訓(xùn)練項(xiàng)目和課后作業(yè)，通過“創(chuàng)中學(xué)”的路徑提升學(xué)生的STREAM創(chuàng)新素養(yǎng)。

首先，報(bào)告分享促交流。小組完成三場(chǎng)降雨測(cè)量后，統(tǒng)計(jì)分析每場(chǎng)雨和全部三場(chǎng)雨的降雨量，完成學(xué)習(xí)記錄單，并根據(jù)24小時(shí)降雨量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，整理制作氣象測(cè)量結(jié)果報(bào)告；繪制對(duì)應(yīng)柱狀圖，綜合應(yīng)用讀寫交流能力、數(shù)據(jù)分析能力、藝術(shù)繪圖能力，模擬天氣預(yù)報(bào)員完成測(cè)量結(jié)果報(bào)告。其次，展示原型促拓展。探究實(shí)踐的最后，展示氣象部門使用的真實(shí)雨量器原型，讓學(xué)生與自己的作品相比較，提出室外使用和測(cè)量雪的降水量的改進(jìn)方法，通過對(duì)比，拓展應(yīng)用場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生的二次創(chuàng)造。最后，多樣作業(yè)促發(fā)展。在課后作業(yè)方面，安排了探究實(shí)踐、天氣日歷和科技寫作三類作業(yè)。探究實(shí)踐作業(yè)要求學(xué)生設(shè)計(jì)自制簡(jiǎn)易雨量器，進(jìn)行連續(xù)實(shí)地測(cè)量并記錄降水量；天氣日歷作業(yè)要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際測(cè)量和記錄結(jié)果繪制本地區(qū)的降水量柱狀圖；科技寫作則要求根據(jù)課堂學(xué)習(xí)和課后自制，以第一人稱編寫雨量器的制作說明書、使用說明書或改進(jìn)說明書，三者擇其一?？傊ㄟ^口頭報(bào)告嘗試、拓展應(yīng)用場(chǎng)景激發(fā)、基于探究實(shí)踐的科技寫作，課堂內(nèi)外結(jié)合，將“創(chuàng)中學(xué)”貫穿做、用、說、繪、寫的全過程，踐行STREAM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生面向未來、解決未知問題的能力，最終實(shí)現(xiàn)章節(jié)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

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［10］張瓊.“用中學(xué)”：指向?qū)嵺`能力發(fā)展的一種知識(shí)學(xué)習(xí)方式[J].教育研究與實(shí)驗(yàn)，2014（05）.

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［12］孫奕丹.“創(chuàng)中學(xué)”課程體系的構(gòu)建及實(shí)施途徑[J].江蘇教育，2021（20）.

［13］宋秋英.“創(chuàng)中學(xué)”引領(lǐng)美國(guó)基礎(chǔ)教育[J].人民教育，2015（22）.

［14］田友誼，姬冰澌.重識(shí)中小學(xué)創(chuàng)客教育：基于杜威“做中學(xué)”思想的審視[J].教育科學(xué)研究，2019（12）.

［15］楊金勇，王夢(mèng)珂. STEAM與創(chuàng)客教育整合課程體系研究：以小學(xué)科學(xué)為切入點(diǎn)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2021，31（10）.

彭 婷? ?重慶師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)小學(xué)。

李 健? ?重慶市高新區(qū)教育事務(wù)中心，特級(jí)教師。