福建省龍巖市溪南小學(xué) 詹素霞

STEM是科學(xué)(Science)，技術(shù)(Technology)，工 程(Engineering)，數(shù)學(xué)(Mathematics)四門學(xué)科英文首字母的縮寫。但是，STEM教育不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)的簡單疊加，其教育的核心是：發(fā)現(xiàn)問題，設(shè)計(jì)解決問題方法，利用科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)知識(shí)實(shí)施解決方法，將解決問題方法傳授給學(xué)生，使學(xué)生能夠?qū)W以致用，這種融合具有跨學(xué)科性、實(shí)踐性、情境性、合作性。

以執(zhí)教科教版三年級(jí)下冊(cè)“我們的‘過山車’”為例，本課主要是學(xué)生對(duì)前面6課所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，在有限的課時(shí)安排中，讓學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、動(dòng)手設(shè)計(jì)能力得以體現(xiàn)，本課分三個(gè)課時(shí)來完成。

一、激趣導(dǎo)入、聚焦主題——像工程師那樣確立工程項(xiàng)目

“興趣是最好的老師”,學(xué)生有了興趣對(duì)學(xué)習(xí)才會(huì)由被動(dòng)變主動(dòng)，才會(huì)積極去探究。學(xué)習(xí)興趣要靠教師引導(dǎo)，作為教師，我們要善于采取多種方法來調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，最終達(dá)到高效課堂。

導(dǎo)入時(shí)我讓學(xué)生觀看驚險(xiǎn)、刺激的過山車視頻，學(xué)生看的時(shí)候心情跟著過山車的翻轉(zhuǎn)而激動(dòng)不已，興奮地驚呼起來，個(gè)個(gè)漲紅了小臉。此時(shí)，他們覺得如果能親自坐坐過山車一定是非常痛快的事，就在他們意猶未盡的時(shí)候，我馬上追問：“過山車很刺激吧，大家想不想親手來制作‘過山車’呢？”孩子們激動(dòng)而響亮地回答：“想！”他們個(gè)個(gè)躍躍欲試，對(duì)制作“過山車”充滿了期待。我們的“過山車”這一主題顯然已聚焦在孩子們的心中，明確了本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)——制作“過山車”，即學(xué)生像工程師那樣先確立了工程項(xiàng)目。

二、團(tuán)隊(duì)合作、設(shè)計(jì)思路——像工程師那樣縝密思考、探究

我在課上沒有馬上讓學(xué)生動(dòng)手制作“過山車”，而是先讓學(xué)生根據(jù)課前查閱有關(guān)過山車的資料，交流自己對(duì)“過山車”的了解，說說制作“過山車”的注意事項(xiàng)。然后，分組進(jìn)行交流、討論，構(gòu)思“過山車”設(shè)計(jì)方案及所需材料，把方案寫下來，并把自己心中的“過山車”畫下來，初步完成設(shè)計(jì)圖。

接著，我讓各小組派代表把設(shè)計(jì)圖拿到展示臺(tái)投影展示，并說說自己小組的設(shè)計(jì)思路，再讓各小組對(duì)設(shè)計(jì)圖互相評(píng)價(jià)，指出設(shè)計(jì)圖的優(yōu)點(diǎn)及不足之處，并結(jié)合大家的意見進(jìn)行修改、完善設(shè)計(jì)圖。在“設(shè)計(jì)圖”這一環(huán)節(jié),我留給學(xué)生充足的時(shí)間，結(jié)合存在的問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流、討論、修改設(shè)計(jì)圖，將“搭建過山車”放大到“動(dòng)腦、動(dòng)手”設(shè)計(jì)能力上。在設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生可以獲得分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)他們分析成敗能力及虛心學(xué)習(xí)他人長處來處理問題的能力。在解決實(shí)際問題中提升了科學(xué)工程素養(yǎng)——培養(yǎng)了學(xué)生“施工”前具有像工程師那樣縝密思考問題的優(yōu)秀品質(zhì)。

三、團(tuán)隊(duì)合作、照?qǐng)D搭建——像工程師那樣嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)待工程建設(shè)

現(xiàn)實(shí)生活中的工程師是嚴(yán)格按圖紙來進(jìn)行工程項(xiàng)目施工的，因此，我也要求學(xué)生嚴(yán)格按照?qǐng)D紙來搭建“過山車”，讓學(xué)生從中體會(huì)到“設(shè)計(jì)”這一環(huán)節(jié)在工程領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用。

制作時(shí)，我還強(qiáng)調(diào)學(xué)生搭建“過山車”必須達(dá)到如下6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：（1）長度1m以上；（2）按圖紙制作；（3）有直軌和彎軌；（4）有坡度；（5）能滾完軌道；（6）要穩(wěn)固。這6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)明確了學(xué)生制作“過山車”的目標(biāo)和方向，制作時(shí)就不會(huì)盲目，也再次體現(xiàn)了工程師施工前設(shè)計(jì)的重要性——培養(yǎng)學(xué)生制作“過山車”像工程師那樣具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

四、對(duì)照要求，測試“作品”——像工程師那樣竣工驗(yàn)收，對(duì)工程的安全性能負(fù)責(zé)

在小組成員的齊心協(xié)力下，各小組都能照著圖紙完成“過山車”的制作。此時(shí)，我首先出示了評(píng)價(jià)表（見表一）讓學(xué)生按照6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行自評(píng)與互評(píng)，看看能得幾顆星。

接著，各小組把自己的作品——“過山車”拿到展示區(qū)進(jìn)行測試，看小球能否順利滾完全程，即對(duì)工程項(xiàng)目竣工后的驗(yàn)收。在現(xiàn)實(shí)生活中，工程師所有的建設(shè)項(xiàng)目都要按有關(guān)專業(yè)管理及設(shè)計(jì)要求來建成，并滿足使用要求，這是工程方對(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)任的體現(xiàn)。那么，我們?cè)谥笇?dǎo)學(xué)生制作“過山車”時(shí)，不是為了完成制作而制作，還要讓學(xué)生明白，生活中的“過山車”是娛樂項(xiàng)目工程，要對(duì)游客安全負(fù)責(zé)，工程的安全性能是最重要的環(huán)節(jié)。讓學(xué)生從小意識(shí)到一項(xiàng)工程安全的重要性——培養(yǎng)了學(xué)生從小就具有工程師那種嚴(yán)謹(jǐn)、擔(dān)當(dāng)、負(fù)責(zé)的使命感和責(zé)任感。

五、反思不足，優(yōu)化設(shè)計(jì)——像工程師那樣具有精益求精的精神

反思是使人成長的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，學(xué)會(huì)反思學(xué)習(xí)中存在的問題，并善于改進(jìn)問題，優(yōu)化成果，是學(xué)生突破自我的關(guān)鍵。

測試“過山車”結(jié)束后，我讓各小組派代表匯報(bào)了小球滾動(dòng)的情況，有的說滾到一半就卡住了，有的說順利滾完全程，有的說小球在滾的途中脫軌了……針對(duì)學(xué)生匯報(bào)測試“過山車”小球滾動(dòng)結(jié)果，我首先肯定了能順利滾完全程的小組，然后抓住“卡住”“脫軌”現(xiàn)象，讓學(xué)生想象假如這是導(dǎo)入時(shí)看到的視頻中的過山車，會(huì)出現(xiàn)什么可怕的后果？他們馬上意識(shí)到游客安全問題，此時(shí)我語重心長地引導(dǎo)他們：“你們是制作過山車的設(shè)計(jì)者與制作者，如果過山車存在這么多問題，還能投入使用嗎？肯定是不行的，游客沒有安全感，甚至?xí)猩ｋU(xiǎn)！所以作為工程師，對(duì)一個(gè)項(xiàng)目一定是反復(fù)設(shè)計(jì)，要把存在的各種可能性問題一一排除，確定無誤，方能施工，確保驗(yàn)收過關(guān)，投入使用。如果驗(yàn)收不過關(guān)，就要返工，就會(huì)在人力、財(cái)力上帶來巨大的損失！”孩子們聽了，若有所思地點(diǎn)了點(diǎn)頭，小組成員馬上對(duì)存在的問題進(jìn)行分析，尋找“失敗”的原因，重新修改設(shè)計(jì)圖，再次制作“過山車”……對(duì)能順利滾完的小組，我鼓勵(lì)他們?cè)谠谢A(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。

STEM教育是以提升學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，要善于思考、勤于反思、勇于創(chuàng)新。學(xué)生通過測試“過山車”，找到自己設(shè)計(jì)與制作的不足之處并加以改進(jìn)，讓學(xué)生知道生活中一項(xiàng)工程竣工驗(yàn)收后不合格也是要整改的。從小意識(shí)到做事要專注、詳細(xì)、馬虎不得和科學(xué)態(tài)度，測試成功的小組鼓勵(lì)他們大膽創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的激情和動(dòng)力，引導(dǎo)他們把學(xué)科學(xué)的興趣從課堂延伸至生活，從而使學(xué)生樂于學(xué)科學(xué)、用科學(xué)、做科學(xué)，促進(jìn)STEM課程與生活運(yùn)用的緊密聯(lián)系——培養(yǎng)學(xué)生從小具有工程師精益求精的科學(xué)品質(zhì)。

“我們的‘過山車’”這節(jié)課，把STEM教學(xué)理念充分地體現(xiàn)在學(xué)生制作“過山車”全過程:思考、交流、課前查閱資料幫助設(shè)計(jì)簡圖（工程）→依據(jù)設(shè)計(jì)圖來確定制作步驟，不斷反思、改進(jìn)（技術(shù)）→所需要的數(shù)據(jù)（數(shù)學(xué)）→分析材料特性、思考構(gòu)造對(duì)“過山車”安全性能的影響（科學(xué)）。

在我們的小學(xué)科學(xué)教科書中，其實(shí)每節(jié)課都體現(xiàn)著STEM教育的科學(xué)教育教學(xué)理念，如制作小樂器、熱氣球、小車……作為科學(xué)教師要注重引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手設(shè)計(jì)制作，以“學(xué)科學(xué)、用科學(xué)”“生活處處有科學(xué)”的探究學(xué)習(xí)方式作為STEM教育和科學(xué)課程融合的最終目標(biāo)。

我國教育家陶行知曾經(jīng)精辟地論述過“手腦并用”的意義，“教育要手腦并用”。手和腦在一塊干是創(chuàng)造教育的開始，首腦齊全是創(chuàng)造教育的目的。這句話正是體現(xiàn)了我們現(xiàn)在小學(xué)科學(xué)“技術(shù)與工程”的新領(lǐng)域注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，是現(xiàn)階段小學(xué)科學(xué)教學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)。

總之，基于小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)技術(shù)工程和學(xué)生綜合實(shí)踐能力的要求，教師要善于借助教材，深度整合課程資源，并結(jié)合STEM課程設(shè)計(jì)的核心理念，深入實(shí)踐和探究。在有限的課時(shí)安排中提升學(xué)生的工程思維能力、動(dòng)手操作能力及綜合應(yīng)用、解決問題能力，為未來培養(yǎng)出色的工程師打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。