何一蘭

STEM教育將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)交叉融合。STEM教育以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、綜合設(shè)計(jì)能力、批判性思維為目的，其核心特征為跨學(xué)科、情境性、設(shè)計(jì)性、體驗(yàn)性、協(xié)作性、藝術(shù)性。

本人立足學(xué)生實(shí)際，著眼學(xué)生未來發(fā)展，以小學(xué)科學(xué)課為載體，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為主要方式，開展STEM教育。在真實(shí)問題情境中，學(xué)生運(yùn)用STEM教育中的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行探究、合作式學(xué)習(xí)，在收集資料、分析問題、交流探討中，設(shè)計(jì)出解決問題的方案，并把方案付諸實(shí)踐，去解決一個(gè)工程任務(wù)。在這個(gè)過程中，學(xué)生將學(xué)到的科學(xué)、數(shù)學(xué)、美術(shù)等學(xué)科知識(shí)與工程技術(shù)有機(jī)融合，從而獲得批判思維能力、設(shè)計(jì)能力、合作能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。

下面以“我是樂器設(shè)計(jì)師”活動(dòng)為例，進(jìn)行闡述。

一、明確活動(dòng)目標(biāo)，搭設(shè)活動(dòng)架構(gòu)

作為STEM課程“聲音探秘”的一個(gè)研究范例，“我是樂器設(shè)計(jì)師”以樂器發(fā)聲為項(xiàng)目導(dǎo)入，整個(gè)項(xiàng)目式化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，以樂器作為引子，探究不同類型樂器的基本發(fā)聲原理，了解樂器的基本組合和制作方法，以及對(duì)古代樂器與現(xiàn)代樂器、民族樂器與西洋樂器的欣賞，體現(xiàn)不同民族獨(dú)特的文化，梳理了科學(xué)、工程技術(shù)、人文等知識(shí)點(diǎn)，確定項(xiàng)目活動(dòng)的目標(biāo)，架構(gòu)整個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)框架（如表1）。項(xiàng)目活動(dòng)的目標(biāo)有別于科學(xué)一門學(xué)科的目標(biāo)設(shè)計(jì)，是從科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域綜合考慮，兼具STEM理念的綜合性、實(shí)踐性、創(chuàng)造性、趣味性原則。整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)以目標(biāo)為導(dǎo)向，圍繞目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)去開展，讓學(xué)生在活動(dòng)中學(xué)習(xí)觀察、分析、綜合等思維方法，通過提出問題、規(guī)劃設(shè)計(jì)、探究活動(dòng)，完成項(xiàng)目制作，并進(jìn)行交流分享評(píng)價(jià)，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、思維習(xí)慣。

二、安排好活動(dòng)課時(shí)

基于STEM項(xiàng)目活動(dòng)的基本教學(xué)流程“提出問題確定需求—核心知識(shí)技能準(zhǔn)備—規(guī)劃設(shè)計(jì)制作模型—測(cè)試優(yōu)化解決問題”，以學(xué)生為中心，明確項(xiàng)目任務(wù)，給予充足的時(shí)間，學(xué)習(xí)一系列相關(guān)的知識(shí)和技能，掌握解決問題的方法。課時(shí)安排如下（表2）：

三、做好活動(dòng)前準(zhǔn)備

（一）精心備好課

教師進(jìn)行精心備課，對(duì)要研究的問題理解透，找準(zhǔn)整個(gè)項(xiàng)目要解決的真實(shí)問題，充分考慮大多數(shù)學(xué)生的學(xué)情，把握好活動(dòng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)好一個(gè)真實(shí)情境問題，緊緊圍繞解決真實(shí)問題來設(shè)計(jì)相關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)、評(píng)價(jià)指標(biāo)。每一次活動(dòng)前，教師都要精心準(zhǔn)備好這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)，做好教學(xué)預(yù)設(shè)。如果活動(dòng)中出現(xiàn)與預(yù)設(shè)情況相差較大的環(huán)節(jié)，活動(dòng)后要及時(shí)總結(jié)反思并重新調(diào)整相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法。

（二）合理選擇充足材料

一次有意義的STEM活動(dòng)課，離不開充足的活動(dòng)材料。在準(zhǔn)備材料時(shí)，要選擇有結(jié)構(gòu)的材料，還要考慮材料準(zhǔn)備的便利性、安全性，并能貼近學(xué)生生活實(shí)際。

本項(xiàng)目活動(dòng)材料及工具有：小鼓、音叉、鋼尺、三角鐵、橡皮筋、尼龍繩、棉線、鐵絲、鐵罐、各種紙盒、漏斗、膠管、木棍、瓶子、杯子、卷紙、吸管、易拉罐、顏色筆、透明膠、美工刀、各種樂器圖片等。

四、活動(dòng)實(shí)踐過程

STEM教育培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題能力，既要讓學(xué)生利用身邊材料親歷樂器的設(shè)計(jì)制作，又要讓學(xué)生不斷產(chǎn)生探究樂趣、發(fā)展思維，滲透STEM的教育理念。本項(xiàng)目活動(dòng)主要教學(xué)流程如下：

（一）提出問題，確定需求

首先，通過創(chuàng)設(shè)情境（播放幾段樂曲讓學(xué)生欣賞），將學(xué)生帶入情境，引導(dǎo)學(xué)生感受編鐘、腰鼓、豎琴、鋼琴、笛子等樂器的不同音效，引起學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的關(guān)注，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，引出項(xiàng)目研究中需關(guān)注和掌握的知識(shí)技能。

其次，出示圖片，簡(jiǎn)要介紹樂器的種類、樂器的發(fā)展，讓學(xué)生欣賞不同樂器發(fā)出的不同音效，觀察比較樂器的外形特征，交流討論。

最后，師生交流，引導(dǎo)學(xué)生思考，找出樂器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和發(fā)聲原理，引導(dǎo)學(xué)生確定需求和限制因素（如聲音的產(chǎn)生、聲音的強(qiáng)弱、聲音的高低、聲音的傳播等），解決問題所需的知識(shí)、技能和方法。

（二）核心知識(shí)，技能準(zhǔn)備

通過探究，讓學(xué)生理解掌握相關(guān)知識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)操作習(xí)得思維方法，學(xué)會(huì)正確使用工具。本項(xiàng)目的四個(gè)探究活動(dòng)，即聲音的產(chǎn)生、聲音的強(qiáng)弱、聲音的高低、材料與制作方法等，都是為了制作出一個(gè)音域廣、音調(diào)準(zhǔn)的樂器。其中，探究聲音的強(qiáng)弱、高低，是為了讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體振動(dòng)幅度、快慢不同產(chǎn)生聲音的高低強(qiáng)弱等不同音效。通過“感受材料的音質(zhì)”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，為選擇合適的材料制作相關(guān)類型的樂器做好準(zhǔn)備。在探究聲音的傳播中，通過“用不同的材料做土電話”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)及玩?zhèn)髀曂灿螒?，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同材料傳聲效果不同，同種材料不同結(jié)構(gòu)傳聲效果也不同，激發(fā)學(xué)生尋找樂器音質(zhì)變化與材料結(jié)構(gòu)、大小、數(shù)量等的關(guān)聯(lián)。

（三）規(guī)劃設(shè)計(jì)，制作模型

規(guī)劃設(shè)計(jì)可以從多方面去思考，遇到問題不滿足于一個(gè)答案，不局限于一個(gè)角度。引導(dǎo)學(xué)生采用頭腦風(fēng)暴的方法，列出可能的解決方案：①發(fā)聲的問題。你想用哪種方法使樂器發(fā)聲？不同的發(fā)聲方法該對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)哪種類型的樂器？②材料的問題。選擇什么樣的材料適合做打擊樂器？什么材料適合做弦樂器？弦樂器的外形與它的發(fā)聲有沒有聯(lián)系？什么材料適合做管樂器？管樂器孔（洞）大小、多少與音質(zhì)有沒有關(guān)系？材料是否能組合使用？如何組合？結(jié)構(gòu)問題。什么材料適合哪種結(jié)構(gòu)？外形結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)音質(zhì)更好？小組學(xué)生可以設(shè)計(jì)兩個(gè)或者多個(gè)方案，再把所有的方案進(jìn)行交流研討，結(jié)合身邊的材料，選擇最優(yōu)的那個(gè)。

當(dāng)設(shè)計(jì)方案規(guī)劃好了，教師再指導(dǎo)學(xué)生畫出設(shè)計(jì)原理圖，按照設(shè)計(jì)思路及原理圖，選擇材料，分工合作進(jìn)行制作。學(xué)生在思考、交流的過程中形成團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)方案，不同團(tuán)隊(duì)的個(gè)性化方案又能提出不同的解決方法。學(xué)生在動(dòng)手親歷樂器制作過程中，產(chǎn)生疑問并嘗試解決，其設(shè)計(jì)思維能力能得到發(fā)展和完善。

（四）測(cè)試優(yōu)化，解決問題

學(xué)生用制作出的樂器發(fā)出聲音進(jìn)行測(cè)試，聽聽音調(diào)準(zhǔn)不準(zhǔn)，音域廣不廣，看看外形美不美，記錄測(cè)試時(shí)的情況，引導(dǎo)學(xué)生找出不足并分析原因，進(jìn)一步思考實(shí)踐，最終產(chǎn)生解決方案。在項(xiàng)目活動(dòng)過程中，學(xué)生進(jìn)行合理的分工：美化由具美術(shù)特長(zhǎng)的學(xué)生負(fù)責(zé);材料的選擇及制作，由動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生負(fù)責(zé);功能的測(cè)試，小組合作完成;分享則由表達(dá)能力較好的學(xué)生負(fù)責(zé)。小組成員各盡所能。

在這個(gè)小組學(xué)習(xí)共同體中，各個(gè)成員相互學(xué)習(xí)、相互配合，他們的合作能力、應(yīng)對(duì)問題的能力得到顯著提升。

（五）拓展提高，課后延伸

在本項(xiàng)目中，我們?cè)O(shè)計(jì)的作品由于時(shí)間和材料的限制，音域還不夠?qū)?，音色還不夠美，還有沒有更好的設(shè)計(jì)呢？我們可以在課后繼續(xù)研究，嘗試用更多的材料和方法制作樂器來開一場(chǎng)自制樂器的演奏會(huì)。

項(xiàng)目活動(dòng)不能僅局限在課堂上，而是要把理念延伸至課堂外。因此，課后讓學(xué)生思考如何進(jìn)一步完善作品，并根據(jù)實(shí)際問題情境來創(chuàng)作，引領(lǐng)下一個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)的開始。

五、項(xiàng)目活動(dòng)成效與反思

項(xiàng)目活動(dòng)充分體現(xiàn)了STEM教育理念，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力，實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。

在整個(gè)活動(dòng)中，學(xué)生熱情高漲，積極參與，主動(dòng)探究。學(xué)生經(jīng)歷了“構(gòu)思規(guī)劃—嘗試創(chuàng)造—優(yōu)化改進(jìn)”的過程，在活動(dòng)中體驗(yàn)，在實(shí)踐中思考，既學(xué)到了相關(guān)的聲音知識(shí)，又掌握了一定的工程技術(shù)，自主設(shè)計(jì)的樂器既實(shí)用又創(chuàng)意十足。在真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生綜合使用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)手段解決問題，創(chuàng)新實(shí)踐。學(xué)生在動(dòng)手做的過程中，將知識(shí)融會(huì)貫通，在交流研討中，提升了探究能力。

在合作交流學(xué)習(xí)中，個(gè)人的思想、行動(dòng)要與小組成員相一致，就必須相互信任和尊重。在項(xiàng)目活動(dòng)中，能給學(xué)生創(chuàng)造合作的機(jī)會(huì)，訓(xùn)練合作的技能，培養(yǎng)合作的意識(shí)，體驗(yàn)團(tuán)結(jié)互助，共享成果的快樂。學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)得到增強(qiáng)。

STEM教育多學(xué)科融合的特點(diǎn)，對(duì)小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)模式及教學(xué)成效的提升帶來了全新的挑戰(zhàn)。如何依托現(xiàn)有的課程結(jié)合STEM的理念與目標(biāo)，針對(duì)學(xué)生認(rèn)知水平、創(chuàng)造力，來設(shè)計(jì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生更深入地實(shí)踐、更自由地探索，還需要教師堅(jiān)持不懈地進(jìn)行深度挖掘、深入探索。

基于STEM教育理念的項(xiàng)目式活動(dòng)設(shè)計(jì)，需要教師的不斷探索，讓我們一起用心鉆研、努力實(shí)踐，讓STEM教育理念得到更深更遠(yuǎn)的發(fā)展。