林慧文

〔摘? ? 要〕? 本研究以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)“簡(jiǎn)單電路”單元教學(xué)為例，探討 STEAM 創(chuàng)新教育在小學(xué)科學(xué)課堂上的具體應(yīng)用。STEAM是一種以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，注重跨學(xué)科的綜合性學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法。“簡(jiǎn)單電路”單元項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)包括“妙筆生花我會(huì)畫”“巧思智想我梳理”“變廢為寶我能行”以及“科技創(chuàng)新我最棒”等環(huán)節(jié)，以學(xué)生發(fā)展為導(dǎo)向，以學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、思維水平和動(dòng)手能力為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念，通過動(dòng)手動(dòng)腦，解決真實(shí)情境中的實(shí)際問題，指向創(chuàng)造創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生能夠真正感到學(xué)習(xí)帶來的快樂。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；STEAM；簡(jiǎn)單電路；跨學(xué)科實(shí)踐

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 09? ? 073-075

一、“簡(jiǎn)單電路”項(xiàng)目背景

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：要確保學(xué)生有充足的時(shí)間探究、實(shí)踐與思考，在學(xué)習(xí)學(xué)科核心概念的基礎(chǔ)上，理解跨學(xué)科概念，并應(yīng)用于真實(shí)情境。其中真實(shí)情境的問題是相對(duì)復(fù)雜的，需要同時(shí)運(yùn)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技能來解決?？茖W(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)與數(shù)學(xué)的英文單詞首字母組合即STEAM?，是一種以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)有機(jī)地融為一體，以整合的方式促進(jìn)核心概念、跨學(xué)科概念的學(xué)習(xí)，在情境中遷移應(yīng)用，解決真實(shí)世界的問題。近年來，中小學(xué)校積極探索跨學(xué)科實(shí)踐，在取得成果的同時(shí)也出現(xiàn)了一些問題。如不少STEAM教育是“產(chǎn)品”導(dǎo)向，而不是“學(xué)生發(fā)展”導(dǎo)向，忽略了學(xué)生技術(shù)與工程實(shí)踐素養(yǎng)的提升。為此，筆者選擇了“簡(jiǎn)單電路”這一單元案例進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。電學(xué)知識(shí)作為STEAM教育的一部分，通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在小學(xué)生中的實(shí)際應(yīng)用，旨在引導(dǎo)學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐、合作探究的方式，更深刻地理解和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)。在這個(gè)背景下，我們將關(guān)注如何通過“簡(jiǎn)單電路”單元，結(jié)合妙筆生花、巧思智想、變廢為寶和科技創(chuàng)新等實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生在STEAM教育中取得更為豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過這一具體案例，我們期望為小學(xué)科學(xué)教育中的STEAM創(chuàng)新教育提供有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示。

二、“簡(jiǎn)單電路”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)分析

簡(jiǎn)單電路是蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)第四單元內(nèi)容。“電”對(duì)小學(xué)四年級(jí)學(xué)生來說并不陌生，生活隨處都需要電，光電設(shè)計(jì)師通過自己的設(shè)計(jì)點(diǎn)亮和美化世界。電隨處可見，但又充滿神秘感。如何通電可以讓物體發(fā)光？怎樣設(shè)計(jì)電路可以讓物體發(fā)光變得有規(guī)律？種種疑問值得學(xué)生去探索，但是若僅停留在知識(shí)層面的探討，對(duì)電的研究則會(huì)過于晦澀，難以理解。本項(xiàng)目利用真實(shí)情境下為家人制作新年賀卡，通過設(shè)計(jì)制作紙電路作品，突破本單元中“電”的教學(xué)重難點(diǎn)。學(xué)生在項(xiàng)目中以電路設(shè)計(jì)師的身份，做著該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所做的“真正的工作”，體會(huì)到學(xué)習(xí)知識(shí)并不是為了完成作業(yè)本上的作業(yè)，而是能真正地服務(wù)他人和自我的，能看到知識(shí)是如何被應(yīng)用的。同時(shí)，四年級(jí)學(xué)生通常對(duì)于能夠動(dòng)手實(shí)踐的物理類知識(shí)十分感興趣。小學(xué)科學(xué)階段對(duì)學(xué)生科學(xué)知識(shí)掌握的難度相對(duì)不高，但對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力與必備品格提出了一定要求，這就需要拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)的廣度而非深度。

本單元跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容以及素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)，如表1、表2。

三、“簡(jiǎn)單電路”項(xiàng)目流程框架與成果展示

在“簡(jiǎn)單電路”單元的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，我們創(chuàng)設(shè)了制作新年賀卡的問題情境，構(gòu)建了以“問題需求—規(guī)劃設(shè)計(jì)—加工制作—展示評(píng)價(jià)—改進(jìn)創(chuàng)新”為核心脈絡(luò)的完整的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，培養(yǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和評(píng)價(jià)選擇能力，更好地引領(lǐng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開展。

學(xué)生將通過一系列富有趣味和實(shí)用性的活動(dòng)，鞏固并深化對(duì)電路原理的理解，同時(shí)培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。在進(jìn)行項(xiàng)目之初，學(xué)生要明確問題需求：新年即將來臨，如何制作一份會(huì)發(fā)光的賀卡送給家人、朋友。其次，展開規(guī)劃設(shè)計(jì)，通過“妙筆生花我會(huì)畫”這一活動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生將運(yùn)用繪畫技巧設(shè)計(jì)紙電路圖。這不僅要求學(xué)生準(zhǔn)確地呈現(xiàn)電路的連接關(guān)系，同時(shí)促使他們將抽象的電路原理以形象的圖形呈現(xiàn)出來，從而更直觀地理解電流的流動(dòng)路徑，這也是學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴的過程。在“巧思智想我梳理”活動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生以紙電路為主題，撰寫電路的來歷，并繪制思維導(dǎo)圖手抄報(bào)。通過整理和展示對(duì)電路知識(shí)的全面理解，學(xué)生在表達(dá)的過程中鞏固了所學(xué)知識(shí)，同時(shí)提高了文字表達(dá)和圖示能力。在“變廢為寶我能行”這一實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生需選擇合適的材料，根據(jù)設(shè)計(jì)的紙電路圖，親自動(dòng)手制作屬于自己的紙電路作品。此外，鼓勵(lì)學(xué)生考慮環(huán)保和節(jié)能因素，培養(yǎng)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)。在“我的電路我展示”環(huán)節(jié)中，學(xué)生間進(jìn)行互相交流評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)表進(jìn)行評(píng)分；最后通過“科技創(chuàng)新我最棒”活動(dòng)，學(xué)生將進(jìn)一步完善和加工他們的作品，思考如何提高作品的穩(wěn)定性和美觀度，使電路作品更富有創(chuàng)新性。例如引入新的元素或改變連接方式，還包括藝術(shù)上的創(chuàng)新，如設(shè)計(jì)獨(dú)特的外觀或創(chuàng)造性的燈光效果。教師強(qiáng)調(diào)鼓勵(lì)學(xué)生開展科技創(chuàng)新的思考，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中解決問題和創(chuàng)新的能力，這個(gè)環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，促使他們?cè)趯?shí)踐中不斷提升并創(chuàng)新電路設(shè)計(jì)，培養(yǎng)科技創(chuàng)新的意識(shí)和能力。這些項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，不僅使學(xué)生更深入地理解了電學(xué)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)他們?cè)趯?shí)際情境中解決問題的技能，提高了他們對(duì)STEAM教育的興趣和參與積極性。在加工制作過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考如何使電路作品更富有創(chuàng)新性。

上述各環(huán)節(jié)，學(xué)生是主動(dòng)思考學(xué)習(xí)的過程。教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新、積極思考，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中解決問題和創(chuàng)新的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，讓他們超越基本的電路連接，思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到更高層次的創(chuàng)新中。通過注重美學(xué)和創(chuàng)新，學(xué)生將在科技創(chuàng)新的過程中培養(yǎng)出更廣泛的技能，包括團(tuán)隊(duì)協(xié)作、問題解決和創(chuàng)意思維。整個(gè)過程，為學(xué)生提供一個(gè)全面展示STEAM素養(yǎng)的機(jī)會(huì)，同時(shí)激發(fā)他們對(duì)科技創(chuàng)新的興趣和信心。

四、結(jié)語

“簡(jiǎn)單電路”項(xiàng)目中設(shè)計(jì)的活動(dòng)是典型的跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，注重“學(xué)生發(fā)展”導(dǎo)向，通過真實(shí)情境激發(fā)學(xué)生的興趣和培養(yǎng)實(shí)際問題解決能力。在“問題需求—規(guī)劃設(shè)計(jì)—加工制作—展示評(píng)價(jià)—優(yōu)化改進(jìn)”等一系列活動(dòng)過程中，學(xué)生不斷經(jīng)歷頭腦風(fēng)暴，發(fā)展了學(xué)生技術(shù)與工程領(lǐng)域的實(shí)踐素養(yǎng)。在真實(shí)挑戰(zhàn)過程中，適切的評(píng)價(jià)、教師引導(dǎo)、提供學(xué)習(xí)支架，充分激發(fā)了學(xué)生的問題解決意識(shí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的元認(rèn)知能力，促進(jìn)他們明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，監(jiān)控自我學(xué)習(xí)過程，反思學(xué)習(xí)過程與結(jié)果。項(xiàng)目指向真實(shí)的任務(wù)，任務(wù)目標(biāo)來自學(xué)生身邊，這使得項(xiàng)目任務(wù)更具生活化和情境化，有助于學(xué)生的認(rèn)識(shí)和理解。學(xué)生在解決該任務(wù)問題的過程中，需要學(xué)習(xí)并綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，如學(xué)生在設(shè)計(jì)前期需要了解材料、尺寸計(jì)算等數(shù)學(xué)問題；在制作時(shí)需要掌握各類工具的使用、各類材料的切割與組裝等工程技術(shù)問題；在設(shè)計(jì)賀卡燈光閃爍時(shí)還要考慮如何呈現(xiàn)最佳效果，使其更美觀等。學(xué)生是在解決項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)性問題的過程中，逐步運(yùn)用了各個(gè)學(xué)科的知識(shí)。從某種程度上說，這些學(xué)科也成為項(xiàng)目的一部分，學(xué)科之間的界限變得更加模糊，它們是有機(jī)融合在一起的。而學(xué)生也深刻體會(huì)到，要解決一個(gè)真實(shí)問題，需要不斷運(yùn)用各方面的知識(shí)與技能。在跨學(xué)科解決問題的過程中，發(fā)展了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

這種學(xué)習(xí)方法不僅提升了學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的掌握水平，更激發(fā)了他們對(duì)?STEAM?領(lǐng)域的濃厚興趣。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅僅是為了傳授知識(shí)，更是為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新精神。將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生更容易理解抽象概念，并在解決實(shí)際問題中更具自信心。STEAM創(chuàng)新教育的推廣，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，增強(qiáng)其適應(yīng)未來科技發(fā)展的能力，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生積極的影響。

在未來研究方向和教學(xué)改進(jìn)方面，筆者提出如下建議。

1.進(jìn)一步深化項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)和評(píng)估體系，以確保學(xué)生在實(shí)踐中能夠全面掌握科學(xué)原理。

2.進(jìn)一步探討如何更好地將STEAM教育整合進(jìn)課程體系，并提升教師運(yùn)用STEAM?教育的能力水平，促進(jìn)STEAM教育在更廣泛范圍內(nèi)的應(yīng)用。

3.構(gòu)建多元化的評(píng)價(jià)方法，更全面地了解學(xué)生在STEAM項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)策略。

綜上所述，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在小學(xué)科學(xué)“簡(jiǎn)單電路”單元教學(xué)中的應(yīng)用，為學(xué)生提供了獨(dú)特而豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過對(duì)STEAM創(chuàng)新教育的推廣，我們可以期待培養(yǎng)更多具備綜合素養(yǎng)的未來科技人才。

參考文獻(xiàn)

[1]喻伯軍.《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》課例式解讀[M].北京：教育科學(xué)出版社，2022.

[2]盧小花.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的特征與實(shí)施路徑[J].教育理論與實(shí)踐，2020（8）：59-61.

[3]許春良.基于STEM的小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)：以“建造運(yùn)載小船”項(xiàng)目為例[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2020（3）：30-32