張碩司

目前，國家越來越重視STEM教育，以培養(yǎng)未來型人才。STEM教育就是讓學(xué)生面對真實情境中的問題，通過團隊合作將科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）和數(shù)學(xué)（M）有機統(tǒng)一，運用跨學(xué)科的知識與方法來解決復(fù)雜問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主性、主動性和創(chuàng)造力。推進STEM教育是全面提升小學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)教育質(zhì)量的重要抓手，符合小學(xué)科學(xué)教育發(fā)展的方向。

《設(shè)計制作小賽車》的教學(xué)內(nèi)容來自教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第四單元《運動和力》，共8個學(xué)時，內(nèi)容分成四部分：了解重力、彈力、反沖力，用這些力作動力使小車動起來；學(xué)習(xí)測量力的大??；研究摩擦力；用所學(xué)知識設(shè)計制作一個小車。這樣設(shè)置的目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和探究理解相關(guān)知識與“力”的概念之后，再運用所學(xué)知識動手制作一部小賽車。

在小學(xué)科學(xué)課堂上，按部就班的科學(xué)探究，并不能達到最好的教學(xué)效果：一是不能最大化激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，二是學(xué)習(xí)目標不夠明確，三是缺乏學(xué)生自我展示空間。而STEM教育恰好可以解決這些問題，它是基于項目的學(xué)習(xí)，將學(xué)生置于真實情境下，同時具有明確目標，要求學(xué)生解決若干問題，通過完整的制作過程促進知識的吸收與應(yīng)用。因此，筆者運用STEM教育理念與方法，將教學(xué)內(nèi)容進行整合，重新設(shè)計了一個STEM項目進行教學(xué)。在課程中，學(xué)生通過閱讀和探究式學(xué)習(xí)來了解賽車的特點及設(shè)計小賽車要解決的問題，通過科學(xué)實驗探究，加深對教材科學(xué)概念的理解，按照工程設(shè)計和技術(shù)制作過程，完成小賽車設(shè)計任務(wù)，制作小賽車并進行測試、評估，最后根據(jù)測試結(jié)果改善設(shè)計。教學(xué)目標分解為以下四個部分：科學(xué)方法與科學(xué)知識（使用科學(xué)實驗探究的方法學(xué)習(xí)科學(xué)概念，用彈簧測力計測量力的大小，拉力、彈力、反沖力、摩擦力的特點與應(yīng)用，滑動與滾動）、技術(shù)制作與技術(shù)知識（小賽車制作材料的選擇，小賽車制作工具的選擇，小賽車制作過程）、工程設(shè)計與工程知識（小賽車設(shè)計方法，小賽車測試方法）、數(shù)學(xué)描述與數(shù)學(xué)知識（長度測量與表示，時速的認識與描述，對比描述）。

一、課題引入活動

本環(huán)節(jié)通過“我愛思考”和“我愛閱讀”來引入課題。在“我愛思考”中，讓學(xué)生探討兩個問題“你了解到的賽車是什么樣子的”“你希望擁有一部怎樣的賽車”，以此引入課題、激發(fā)興趣，多維度地了解學(xué)生的知識儲備。然后出示賽車圖片、文字資料，讓學(xué)生通過閱讀自主獲取知識，了解賽車的基本信息。接著用對比及實例的數(shù)據(jù)描述，給予學(xué)生認知沖擊，令其更加具體形象地理解賽車的“快”，如比較賽車與普通汽車的速度。這體現(xiàn)了數(shù)學(xué)描述與數(shù)學(xué)知識目標，并幫助學(xué)生更加了解賽車的特點以及在設(shè)計中需解決的問題，為后面的小賽車設(shè)計做好鋪墊。

二、科學(xué)探究活動

首先，向?qū)W生提問：“賽車設(shè)計師們是怎樣思考和設(shè)計的呢？假如你是一名設(shè)計師，現(xiàn)在要設(shè)計一部屬于自己的賽車，你要考慮哪些方面？”通過提出思考性問題，引導(dǎo)學(xué)生進行頭腦風(fēng)暴，站在賽車設(shè)計師的角度發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，從而明確課題要解決的問題。在此，要讓學(xué)生意識到賽車求速度、平穩(wěn)、安全的問題，然后讓學(xué)生討論“如何才可以讓賽車兼顧速度、平穩(wěn)和安全呢？要怎樣設(shè)計來解決這些問題”。

學(xué)生在思考如何解決問題時，就會引出本單元的科學(xué)概念和實驗，于是在討論后讓學(xué)生進行科學(xué)實驗探究?？茖W(xué)小實驗包括：研究拉力大小對小車運動的影響、驅(qū)動小車的方式、運動與摩擦力的關(guān)系、測量滑動和滾動摩擦力的大小等。實驗從解決實際問題入手，目標明確，能讓學(xué)生更加有興趣和激情去學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了科學(xué)方法與科學(xué)知識目標。

三、設(shè)計并制作小賽車活動

首先，學(xué)生以小組合作的形式，各自發(fā)揮團隊創(chuàng)意，討論小賽車的設(shè)計方案，填寫“小賽車設(shè)計方案”表格，選擇合適的材料設(shè)計作品，并畫出小賽車的設(shè)計圖。然后，選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ?，根?jù)該團隊設(shè)計方案將小賽車制作出來，利用簡單的材料將自己的想法變?yōu)楝F(xiàn)實。接著，測試制作好的小賽車，觀察其運動。最后，提出修改方案，改善小賽車。這一環(huán)節(jié)體現(xiàn)了技術(shù)制作與技術(shù)知識目標、工程設(shè)計與工程知識目標。

四、展示與評價活動

讓學(xué)生小組分享自己的小賽車，介紹其賽車的設(shè)計特點，以此鍛煉學(xué)生的口頭表達能力和總結(jié)能力。小組先進行自我評估，再讓其他同學(xué)評價，提出建議與意見，教師最后進行總結(jié)。在這個過程中，學(xué)生可以互相學(xué)習(xí)，也有助于拓展思維，進一步完善設(shè)計。最后舉辦賽車會，評選出最佳小賽車，如最佳行駛，最快速度等。

注：本文系華南師范大學(xué)附屬小學(xué)2017年度校本研究項目“在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中運用STEM課程理念與方法的研究”（課題編號：2017ZK011）的研究成果。

責(zé)任編輯 黃博彥