福建省三明市梅列區(qū)實(shí)驗(yàn)小學(xué) 楊瑞花

小學(xué)科學(xué)中常用的STEM 項(xiàng)目教學(xué)，從本質(zhì)上而言是呈現(xiàn)一個(gè)真實(shí)的問(wèn)題情境，提供相關(guān)背景知識(shí)與材料，讓學(xué)生不受思維的局限，自由探索，最終很好地解決問(wèn)題。STEM 項(xiàng)目教學(xué)兼顧了國(guó)家課程與拓展性課程兩者的互補(bǔ)性和側(cè)重點(diǎn)，以不同領(lǐng)域、不同材料為探究對(duì)象，使得小學(xué)科學(xué)知識(shí)教學(xué)更加具備系統(tǒng)、完整性。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教師要以學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)為要求，在依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的前提下，努力營(yíng)造和諧的教學(xué)氛圍，加強(qiáng)建模實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的科學(xué)指導(dǎo)，以實(shí)驗(yàn)建模、主題式小項(xiàng)目形式為起點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生的個(gè)性化科學(xué)創(chuàng)新思維，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，并通過(guò)構(gòu)建情境導(dǎo)入學(xué)習(xí)，發(fā)散思維形成設(shè)計(jì)方案，再到動(dòng)手制作模型以及成果經(jīng)驗(yàn)交流展示等學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在建模的過(guò)程中，能夠發(fā)揮積極性去主動(dòng)參與探究，切實(shí)提高學(xué)生合作交流、動(dòng)手實(shí)踐、解決問(wèn)題、創(chuàng)新等方面的能力，從而有效地提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、感知情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

小學(xué)階段的學(xué)生受認(rèn)知發(fā)展的局限性影響，相對(duì)于抽象思維而言，他們的直觀思維更加凸顯。然而在小學(xué)科學(xué)STEM 項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中，雖然項(xiàng)目目標(biāo)很明確，但任務(wù)執(zhí)行時(shí)并沒(méi)有一個(gè)明晰的直觀細(xì)節(jié)，需要學(xué)生去探索實(shí)踐。因此，在小學(xué)科學(xué)基于STEM 項(xiàng)目的建模教學(xué)中，教師可以將模糊的學(xué)習(xí)任務(wù)與現(xiàn)實(shí)生活進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即教師應(yīng)努力在學(xué)生的生活中來(lái)收集信息，使用學(xué)生在日常生活中可觀、可感、可觸的材料來(lái)抽象出問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)。這樣的教學(xué)方式比學(xué)生通過(guò)模仿和死記硬背的機(jī)械學(xué)習(xí)要更加生動(dòng)有趣，所以小學(xué)科學(xué)教學(xué)要從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生自己體會(huì)把生活中的原型轉(zhuǎn)變成模型，然后以多媒體視頻進(jìn)行展示，讓學(xué)生更直觀地感知項(xiàng)目任務(wù)與生活的關(guān)系，達(dá)到分解任務(wù)的目的，并從感官上讓學(xué)生直接感受到其中的趣味性，從而在他們的生活意識(shí)領(lǐng)域中，提前植入對(duì)科學(xué)建模的學(xué)習(xí)興趣，為后期的學(xué)習(xí)帶來(lái)積極的動(dòng)能。

如在小學(xué)科學(xué)教科版教材四年級(jí)“聲音”單元的科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)中，以“自制創(chuàng)意小樂(lè)器——魔琴”為例，教師通過(guò)構(gòu)建一段多媒體視頻，讓學(xué)生與現(xiàn)實(shí)生活中的樂(lè)器發(fā)聲場(chǎng)景相聯(lián)系，然后導(dǎo)入樂(lè)器發(fā)聲原理的學(xué)習(xí)。準(zhǔn)備一把學(xué)習(xí)中常用的直尺，接著在教師演示的基礎(chǔ)上，學(xué)生也來(lái)動(dòng)手感受一下用不同力度撥動(dòng)直尺產(chǎn)生的不同震動(dòng)發(fā)出的不同聲音。這樣的情境引導(dǎo)能很好地激發(fā)學(xué)生對(duì)于樂(lè)器制作原理的進(jìn)一步了解，也讓學(xué)生想進(jìn)一步知道它的內(nèi)部構(gòu)造是如何運(yùn)作的。這時(shí)，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生了解，聲音是通過(guò)物體振動(dòng)產(chǎn)生的，物體震動(dòng)能使周?chē)目諝猱a(chǎn)生疏密變化從而產(chǎn)生聲波，讓直尺振動(dòng)起來(lái)就可以發(fā)出聲音，能幫助學(xué)生更好地進(jìn)入下一步建模設(shè)計(jì)過(guò)程中去。

二、自主交流，啟動(dòng)頭腦風(fēng)暴

STEM 教育的魅力在于能讓學(xué)生發(fā)散思維，形成頭腦風(fēng)暴，將自己的奇思妙想通過(guò)作品展示出來(lái)。在這其中，如何將想法變成設(shè)計(jì)方案，是制作模型很重要和關(guān)鍵的一步。教師在這個(gè)過(guò)程中，要發(fā)揮好指導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生形成自主合作交流。從某種層面上來(lái)看，小學(xué)生的集體合作能力至關(guān)重要，小學(xué)生本身就有愛(ài)玩、愛(ài)交朋友的特性，良好的課堂協(xié)作往往能讓小學(xué)生更好地運(yùn)用知識(shí)，養(yǎng)成較好的學(xué)習(xí)能力。首先，在科學(xué)課堂上有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的建模能力，可以讓小學(xué)生優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，通過(guò)合作交流，小學(xué)生能夠在好的學(xué)習(xí)氛圍中培養(yǎng)自身的建模能力。其次，一個(gè)班集體的良好學(xué)習(xí)氛圍是要靠大家努力的，大家都踴躍地參與課堂的討論交流，就能夠在更深層的意義上優(yōu)化班級(jí)的學(xué)習(xí)氛圍，也能助力學(xué)生在討論中發(fā)揮想象力，并在頭腦中構(gòu)成“我要做什么”和“我該怎么做”的思維方式，最終讓學(xué)生將想法與現(xiàn)實(shí)相關(guān)聯(lián)，形成可實(shí)施的建模設(shè)計(jì)方案。

如在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“自制創(chuàng)意小樂(lè)器——魔琴”的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要引導(dǎo)學(xué)生形成制作樂(lè)器模型的方案。首先，需要完成魔琴的模型設(shè)計(jì)圖。教師可以先讓學(xué)生通過(guò)小組合作的方式進(jìn)行交流，產(chǎn)生思想碰撞，明白電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)閉合電路的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)我們用手指撥動(dòng)這根琴弦的時(shí)候，實(shí)際上就是讓琴弦在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，這樣就可以發(fā)出美妙的聲音了。形成自己小組的設(shè)計(jì)思維后，就讓學(xué)生將想法畫(huà)出來(lái)。由于小學(xué)階段的學(xué)生無(wú)法使用專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件工具來(lái)作圖，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)出最初的設(shè)計(jì)草圖，配上簡(jiǎn)單的說(shuō)明文字，對(duì)自己的設(shè)計(jì)想法進(jìn)行表達(dá)。接著，進(jìn)入創(chuàng)意小樂(lè)器魔琴的制作步驟及小組的工作分工。教師要指導(dǎo)每一組學(xué)生將魔琴模型設(shè)計(jì)制作步驟進(jìn)行分解標(biāo)注，同時(shí)讓小組成員進(jìn)行自主任務(wù)分工。最后，明確創(chuàng)意小樂(lè)器魔琴的各個(gè)部分分別用什么材料制作、需要多少以及需要用什么工具制作，并一起來(lái)準(zhǔn)備建模所需的材料、數(shù)量及所需工具。通過(guò)這樣的合作交流與分工，學(xué)生能更好地明確學(xué)習(xí)任務(wù)，在可實(shí)施的設(shè)計(jì)方案輔助下，更好地進(jìn)入實(shí)踐探索階段。

三、探究合作，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題

探究合作有助于培養(yǎng)小學(xué)生的問(wèn)題解決能力。建模能力是小學(xué)科學(xué)最重要的一種能力，學(xué)生要具有充分的學(xué)習(xí)動(dòng)能，才能真正獲得建模能力。學(xué)生通過(guò)積極的探究合作，尤其是學(xué)生的深度互動(dòng)、合作，能夠更加激發(fā)其學(xué)習(xí)建模的內(nèi)因，這其實(shí)也正是對(duì)小學(xué)生在小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)基本要求。建?；顒?dòng)以發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為核心，在科學(xué)精神視域下，它不同于有條理的規(guī)劃，更具開(kāi)放性和創(chuàng)新性。所以建模過(guò)程中可以讓學(xué)生自由、自主運(yùn)用多思維、多方法制作模型，從而讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)更多知識(shí)的強(qiáng)烈動(dòng)機(jī)，并在遇到困難時(shí)，會(huì)從優(yōu)秀的解決方案中尋找啟發(fā)，進(jìn)而解決問(wèn)題，完成模型。

如在“自制創(chuàng)意小樂(lè)器——魔琴”的模型制作階段，學(xué)生根據(jù)提供的相關(guān)背景知識(shí)，完成小組的設(shè)計(jì)方案，然后選擇所需材料（如一塊木板、一根琴弦、一塊磁鐵、兩個(gè)螺絲釘、兩根導(dǎo)線、一個(gè)擴(kuò)音器等），嘗試制作魔琴模型。制作要求：準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)方形的鐵條，在鐵條的兩端打上螺絲釘，然后把一根廢棄的琴弦纏在螺絲釘上；用螺絲刀調(diào)節(jié)琴弦的松緊度；將磁鐵固定在琴弦的一側(cè)，用螺絲刀按琴弦；找到正確的音節(jié)，用筆標(biāo)出音節(jié)的位置，通過(guò)螺絲刀在琴弦上滑動(dòng)來(lái)彈奏樂(lè)曲。在制作的過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)遇到如木板會(huì)彎、磁鐵的磁力太小、琴弦拉不緊、聲音過(guò)于單調(diào)、聲音太小等問(wèn)題，教師要讓學(xué)生自主去思考、探索，并記錄整個(gè)解決過(guò)程，以便在模型展示中進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)智慧的分享匯報(bào)。

四、智慧分享，領(lǐng)悟核心奧秘

基于STEM 教育的“自制創(chuàng)意小樂(lè)器——魔琴”的模型制作這一課中，當(dāng)然少不了最核心的智慧成果分享階段，分享每個(gè)學(xué)生在智慧得到充分發(fā)揮的建模過(guò)程中形成的寶貴經(jīng)驗(yàn)，是整個(gè)建模過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。

如在成果完成后，進(jìn)入項(xiàng)目結(jié)果展示階段，教師安排各小組進(jìn)行模型展示、交流、分享，即每組展示自己的魔琴模型，同時(shí)闡述制作的思路、遇到的問(wèn)題、解決的方式，以及分享心得、體會(huì)，并進(jìn)行總結(jié)。遇到問(wèn)題，我們?cè)撛鯓尤ニ伎?、解決？有的小組說(shuō)，自己遇到了木板會(huì)彎的問(wèn)題，于是會(huì)換一塊厚一點(diǎn)的木板；有的說(shuō)，遇到了磁鐵的磁力太小的問(wèn)題，后來(lái)發(fā)現(xiàn)強(qiáng)力磁鐵磁力更大，能產(chǎn)生更大的感應(yīng)電流，就換一塊強(qiáng)力磁鐵來(lái)解決了問(wèn)題；有小組說(shuō)發(fā)現(xiàn)魔琴聲音太小，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)是內(nèi)部具有很大的空間，但如果把木板換成木箱，可以更好地?cái)U(kuò)大聲音，就能夠?qū)⑾业穆曇艟蹟n，再與木板形成共振，將聲音放大……在整個(gè)展示交流中，每個(gè)小組都能把自己的想法清楚地表達(dá)出來(lái)，根據(jù)自己的制作過(guò)程，來(lái)解釋魔琴內(nèi)部是如何運(yùn)作的，很好地展現(xiàn)了思維創(chuàng)造過(guò)程?？茖W(xué)智慧結(jié)晶得到充分的分享，使得每個(gè)學(xué)生能更深刻地去理解科學(xué)的核心奧秘，在日后的生活學(xué)習(xí)中，更好地去崇尚和貫徹落實(shí)科學(xué)精神。

五、結(jié)語(yǔ)

教師在小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)中要采取任務(wù)型教學(xué)方式，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，為他們安排一些能力范圍內(nèi)的、具有可操作性的學(xué)習(xí)任務(wù)。任務(wù)型教學(xué)關(guān)注學(xué)生在課堂中完成教師布置的課堂任務(wù)，學(xué)生只有在課堂上完成了教師布置的任務(wù)，才是真正地掌握了課堂的知識(shí)點(diǎn)。首先，教師在任務(wù)型教學(xué)方法中要根據(jù)學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生的建模能力培養(yǎng)布置相應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。如在科學(xué)課堂中，教師可以讓學(xué)生通過(guò)繪畫(huà)來(lái)表示自己的模型，而學(xué)生在繪畫(huà)的過(guò)程中就無(wú)形地培養(yǎng)了其建模能力。其次，小學(xué)生的建模能力不可能僅僅通過(guò)課堂的教學(xué)就能得到提高，而是需要不斷地訓(xùn)練，因此教師就有必要為小學(xué)生布置課堂任務(wù)，讓小學(xué)生在不斷的任務(wù)完成中提高自身的建模能力，進(jìn)而小學(xué)生才能夠?qū)⒄n堂知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，增強(qiáng)自身理論聯(lián)系實(shí)際的能力。本文中“自制創(chuàng)意小樂(lè)器——魔琴”的建模課程，是任務(wù)型教學(xué)的一個(gè)實(shí)例，也是一場(chǎng)科學(xué)奧秘的解讀，更是一次思維智慧的潛力激發(fā)。在教學(xué)過(guò)程中，教師要善于構(gòu)建合理化的情境，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)合作交流、分工任務(wù)，并運(yùn)用已有的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，積極參與到魔琴模型實(shí)踐探究過(guò)程中，使學(xué)生將科學(xué)學(xué)科簡(jiǎn)單基礎(chǔ)層面的認(rèn)識(shí)，以工程設(shè)計(jì)的方式表達(dá)出來(lái)，為學(xué)生架起一座從科學(xué)知識(shí)到實(shí)際問(wèn)題的橋梁，很好地鍛煉了學(xué)生的解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力。