◇李慧敏（江蘇：南通市五山小學(xué)）

STEM 教學(xué)已經(jīng)成為小學(xué)科學(xué)教育的新思潮，在科學(xué)課堂中以STEM 教育理念為導(dǎo)向設(shè)計并實施課程，是每一位科學(xué)教師都希望掌握的技能。本文以“造房子”活動為例，探討了STEM 教育在實際教學(xué)中的應(yīng)用模式和實施效果，分析了該項目課程的優(yōu)點和不足之處，以期為小學(xué)科學(xué)開展STEM教學(xué)活動提供經(jīng)驗參考。

一、STEM教育

隨著當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球競爭日益加劇。科學(xué)是第一生產(chǎn)力，提高全民的科學(xué)素質(zhì)與科學(xué)技能已經(jīng)成為十分重要的發(fā)展策略?；诖耍?1世紀(jì)初各國出現(xiàn)了一種新的教育理念——STEM 教育。它融合了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科，以整合的教學(xué)方式，幫助學(xué)生建構(gòu)、理解、掌握解決實際問題的方法并運(yùn)用到現(xiàn)實生活中去。2017年教育部頒發(fā)的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》新增了“工程與技術(shù)領(lǐng)域”的內(nèi)容，建議教師在教學(xué)實踐過程中嘗試STEM 教育。新版蘇教版小學(xué)科學(xué)教材，進(jìn)一步證明了項目式合作學(xué)習(xí)是實現(xiàn)STEM教育的有效途徑。

二、案例分析

（一）項目介紹

《造房子》是蘇教版五年級下冊“形狀與結(jié)構(gòu)”單元中的第四課，學(xué)生通過小組項目式合作，設(shè)計并建造滿足一定條件需求的房子。此項目共分為五個階段：課前預(yù)習(xí)，查找資料，初步了解房子的結(jié)構(gòu)特點；認(rèn)識古代房子和現(xiàn)代房子的不同點，體會到現(xiàn)代的房子更加安全舒適，這是科學(xué)技術(shù)發(fā)展和勞動人民智慧的結(jié)晶；以小組為單位，設(shè)計房子，畫出房子結(jié)構(gòu)圖，計算出所需材料，鼓勵學(xué)生踴躍展示，啟發(fā)其多角度思考，進(jìn)一步完善設(shè)計；小組分工合作，完成房子的搭建，給學(xué)生充足的時間，反復(fù)實驗和調(diào)整，一起團(tuán)結(jié)協(xié)作，克服困難，建造出比較合理、美觀的房子；評比、交流，引導(dǎo)學(xué)生客觀評價自己和別人，總結(jié)經(jīng)驗，分享感受。項目意在通過由低到高、遞進(jìn)式完成任務(wù)的形式，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力、綜合運(yùn)用知識能力及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的發(fā)展，體驗創(chuàng)造的艱辛與成功的快樂。

（二）學(xué)生情況分析

（三）學(xué)習(xí)目標(biāo)

探究古今中外房子的相同點和不同點，感受設(shè)計在建筑中的重要作用。知道房子的主要構(gòu)成，大膽地發(fā)表自己的發(fā)現(xiàn)與猜想。

了解房子搭建的基本步驟和原理，能夠利用規(guī)定數(shù)量和規(guī)格的材料，通過小組合作完成房子的設(shè)計和建設(shè)。

了解完成整個項目的思維與過程，即明確需求—制訂方案—設(shè)計圖紙—修改圖紙—搭建成品—調(diào)整完善—美化裝飾—展示評價。

計算房屋的占地面積、體積與容納量，合理分配建筑材料，以最大化地節(jié)約成本。

表1 《造房子》課時安排表

（四）項目準(zhǔn)備

課件、音頻、竹竿、膠槍、連接器、膠帶、鋸子、皮尺、手套、護(hù)目鏡、拖線板、報紙、設(shè)計單等。

年僅24歲的程曉擁有了一輛凱迪拉克！這成為公司里的爆炸新聞。不僅公司員工對他青眼相加，就連幾位居高臨下的高層領(lǐng)導(dǎo)對他說話也變得小心翼翼起來。只是以前追求過他的女孩突然有了自知之明：能撂倒這位開凱迪拉克的王子的，非副總裁的公主方勛梅莫屬。

項目活動中用到的工具比較多，并且具有一定的危險性。在活動開展之前，要跟學(xué)生說明工具的正確用法，如膠槍、鋸子等。在搭建房子的時候，要戴上手套和護(hù)目鏡。注意竹竿的擺放，以免傷害自己和他人。安全無小事，課前的提醒和強(qiáng)調(diào)能不斷地提升學(xué)生的安全意識，確?；顒拥捻樌_展。

（五）項目實施過程

1.自主學(xué)習(xí)，完成課前預(yù)學(xué)單

表2 《造房子》預(yù)學(xué)單

預(yù)學(xué)單作業(yè)是根據(jù)學(xué)生實際情況和課程的需要設(shè)計的。

“查找資料，說一說古代房子有哪些特點。”房子的建造是有很長一段歷史的，形狀、材料、結(jié)構(gòu)、風(fēng)格都在不斷演變，學(xué)生課前搜集材料，在潛意識里加深對房子的認(rèn)識。

“欣賞圖片或視頻，了解一些富有創(chuàng)意特色的現(xiàn)代建筑，簡單介紹一下它的特點。如鳥巢、悉尼歌劇院、蘇州園林等?！眳^(qū)別于傳統(tǒng)住宅，很多功能性建筑有著獨特的造型和外觀，欣賞圖片和視頻，幫助學(xué)生拓寬視野，提升對美的鑒賞力和創(chuàng)造力，為后面設(shè)計房子打下基礎(chǔ)。

“你所居住的小區(qū)房子是什么樣子的？把它畫下來?！弊寣W(xué)生動筆畫一畫自己小區(qū)的房子，為設(shè)計圖紙?zhí)崆盁嵘?，并且便于教師了解學(xué)生的作圖能力。所以，課前預(yù)學(xué)單的任務(wù)是為課程的開展進(jìn)行知識、技能的準(zhǔn)備。

2.創(chuàng)設(shè)情境，認(rèn)識古代房子和現(xiàn)代房子的不同點

為了迎接六一兒童節(jié)，大雄要參加學(xué)校組織的造房子比賽，他找來了小伙伴一起討論。借助哆啦A 夢的“時光機(jī)”穿越時空，欣賞不同年代的房子，引發(fā)學(xué)生對古代房子和現(xiàn)代房子的對比思考，學(xué)生能夠直觀感受到房子發(fā)生了巨大的變化。再將學(xué)生的思考引向更深處：房子的變化離不開科技的進(jìn)步和勞動人民的辛勤創(chuàng)造，體會到科學(xué)創(chuàng)造的價值和意義。揭示項目任務(wù)：造房子。

3.以小組為單位，設(shè)計房子，畫出房子結(jié)構(gòu)圖，計算所需材料

①問題引領(lǐng)，明確任務(wù)和要求

為了順利地完成造房子的任務(wù)，你覺得還需要獲得哪些信息或哪些知識？在任務(wù)驅(qū)動下，學(xué)生獨立思考，自主建構(gòu)。需要什么？缺少什么？學(xué)生思考的過程也是促進(jìn)其思維全面發(fā)展的過程。小組討論房子的組成部分，討論哪些結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。出示項目制作材料和要求。

表3 造房子的材料及要求

②小組合作，初步完成設(shè)計圖

在蓋房子之前首先要有設(shè)計圖紙。圖紙能夠反映出設(shè)計師的智慧，房子蓋得好壞也與圖紙有很大的關(guān)系。明確任務(wù)要求，設(shè)計圖紙，畫出房屋地基及整體框架結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)出房屋框架的長、寬、高，寫下創(chuàng)意亮點，估算出所需竹竿數(shù)。

③交流展示，進(jìn)一步完善設(shè)計圖

學(xué)生展示自己的設(shè)計草圖，闡明自己的設(shè)計理念，小組互評。

為了能夠容納兩名學(xué)生，地基應(yīng)該怎么設(shè)計？怎樣才能保證整體房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？欣賞國內(nèi)外設(shè)計師的巧妙創(chuàng)意，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作靈感。鼓勵學(xué)生開動腦筋，重新修改設(shè)計圖，多一些與眾不同的創(chuàng)意。

表4 實驗記錄單

④分工合作，完成房子的搭建

進(jìn)一步明確搭建要求，小組分工明確，團(tuán)結(jié)協(xié)作。關(guān)注學(xué)生在搭建過程中遇到的問題，以及如何解決問題。鼓勵他們相互研討，多次嘗試，提出疑問，共商方案。再次提醒學(xué)生使用工具時要注意安全。對房子進(jìn)行裝飾，并給小組搭建的房子取一個特別的名字。

⑤房屋展銷會

分小組介紹自己搭建的房子，是否符合制作要求，匯報總共使用的材料數(shù)。闡述搭建過程及問題解決的方案。學(xué)生拿出選票，投給內(nèi)心覺得最符合獎項的作品。請獲獎小組和學(xué)生分享制作經(jīng)驗和心得體會。

表5 房屋展銷評價表

過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，以評促建。評比、交流的目的是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會正確評價自己，正確評價他人，能夠客觀地看到自己的亮點與不足，促進(jìn)其更好地完善。

三、教學(xué)反思

STEM 教育理念是符合社會發(fā)展、學(xué)生需要的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕逃砟睢ＰW(xué)階段的STEM 課程應(yīng)朝著培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力、提升創(chuàng)新能力、培養(yǎng)發(fā)明家能力的目標(biāo)開展。只有具備了這些關(guān)鍵能力、技能和品質(zhì)，學(xué)生才能更好地在未來世界生存，成為符合時代需要的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。筆者作為一線科學(xué)教師，有義務(wù)和責(zé)任在本職教學(xué)崗位上推進(jìn)和實施這項課程?！霸旆孔印被顒邮枪P者對STEM 項目式課程的初步嘗試，亮點在于以下幾個方面。

1.貼近生活，從一個有趣的任務(wù)開始

房子是學(xué)生日常居住的場所，遮風(fēng)擋雨，納涼避寒，是我們溫馨的家。

2.提升素養(yǎng)，激發(fā)思維，從解決一個個困難生成

學(xué)生以個體融入小組合作，圍繞“造房子”活動，積極主動地參與探究和創(chuàng)造。在項目的實施過程中，筆者關(guān)注學(xué)生對難點的突破。他們發(fā)現(xiàn)問題，互相研討，提出質(zhì)疑，共商方案。有效的小組合作，還能讓學(xué)生學(xué)會傾聽、學(xué)會表達(dá)、學(xué)會質(zhì)疑、學(xué)會遵守組織紀(jì)律。同時各學(xué)科知識的有機(jī)融合，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)和解決問題的能力，從而更加積極地推進(jìn)項目活動的深度開展。

不足之處有以下幾個方面。

1.預(yù)學(xué)單完成情況不佳

筆者將預(yù)學(xué)單放在了課前，由學(xué)生自主完成。從收上來的預(yù)學(xué)單來看，學(xué)生完成的情況參差不齊：部分學(xué)生能夠認(rèn)真對待，達(dá)到筆者預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)效果；部分學(xué)生沒有完成或低質(zhì)量完成。所以，學(xué)生搜索資料、自主探究的能力還有所欠缺，在今后的教學(xué)中，需有意識地加強(qiáng)。

2.課時分配不合理

在房子搭建的過程中，個別小組未能在規(guī)定時間能完成，另有部分小組雖然在搭建失敗后總結(jié)了原因，但未有時間修改。綜合來看，兩節(jié)課時的搭建時間有些倉促，應(yīng)適當(dāng)延長，保證學(xué)生有足夠的時間來試錯和完善。

3.任務(wù)是否完成，需要制定一個更加合理的檢測或評價標(biāo)準(zhǔn)

筆者最初設(shè)計的評價標(biāo)準(zhǔn)是在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上，比一比哪一個小組更美觀、更節(jié)省材料。但作為STEM 課程，它的評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該更貼近實際生活。有的小組雖然也能搭建符合要求的房子，但是手指輕輕一碰就倒了。這就好比“豆腐渣”工程，僅僅有一個空架子，而工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。我們的學(xué)生是未來世界的建設(shè)者，他們更應(yīng)有嚴(yán)格的質(zhì)量達(dá)標(biāo)意識，所以該課程作為一個工程類項目課程，必須有質(zhì)量考核。鑒于材料的特殊性，筆者考慮可以用承受一定的重力來檢驗它是否牢固。■