張馨霞

【摘要】下一代人才的創(chuàng)新能力決定了國家的未來，出于時代的需要，STEAM教育已成為我國教育改革的趨勢。文章以有關環(huán)境科學的SETAM課程——《讓城市更清潔》為案例，介紹了教材的整合方式和課程實施過程，并對其特點和教學價值進行了分析，以期為小學教師開發(fā)STEAM教學資源提供借鑒。

【關鍵詞】垃圾分類；STEAM；案例開發(fā)；小學科學

一、問題的提出

隨著世界信息化、經(jīng)濟全球化的深入和科學技術的快速進步，為了適應新時期創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要，STEAM教育已成為我國教育改革的趨勢。各地紛紛出臺相關政策要求開展STEAM教育項目或開設 STEAM課程[1]。

STEAM 教育是基于科學、技術、工程、藝術和數(shù)學教育的跨學科教育。作為一種超越傳統(tǒng)的教育模式，STEAM教育主要是基于項目和問題的學習，引導學生運用跨學科知識，通過合作與實踐，完成主題項目和解決生活中的難題。能增強學生的動手能力和實踐能力，有助于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維[2]。

然而小學階段并沒有相應成熟的教材落地，課程資源的開發(fā)顯得十分必要。作為一線教師，如何選題？如何整合教材？如何有效實施？帶著這樣的問題，筆者設計并開展了有關環(huán)境科學的SETAM課程——《讓城市更清潔》，以本課為例談談對小學STEAM課堂教學實踐的認識與體會。

二、教材的開發(fā)

《讓城市更清潔》教學內(nèi)容源自教科版小學科學六年級下冊科學教材《環(huán)境和我們》單元和JA教材《我們的城市》。

教科版的科學教材根據(jù)學生認識發(fā)展的過程為線索，設計垃圾的收集、怎樣處理垃圾、如何從根源減少垃圾和如何做好垃圾分類和回收這四個方面教學活動，分4課時學習。根據(jù)教材的安排，學生要經(jīng)歷研究“我家一天的垃圾”，認識垃圾的數(shù)量、成分，對處理垃圾的科學方法進行相對全面的了解后，對保護環(huán)境進行思考并付諸實際行動。教材體現(xiàn)了“3R原則”的運用方法，但并未明確提出這一概念。JA教材中，與垃圾問題有關的內(nèi)容課題名為《讓城市更清潔》，相比科學教材，教學內(nèi)容并無減少，并且增加了“3R原則”的學習和應用，并加入與之相關的社會職業(yè)知識，教學時間上僅安排了1課時。（教材內(nèi)容對比詳見表1。）

表1 教材內(nèi)容對比

科學教材 JA教材

課題 教學內(nèi)容 課題 教學內(nèi)容

一天的垃圾 調(diào)查家庭垃圾每日產(chǎn)生的數(shù)量，了解垃圾都有哪些種類 讓城市更清潔 1.了解垃圾問題現(xiàn)狀，學習3R原則

2.認識解決垃圾問題的根本措施

3.進行垃圾分類活動

4.了解與垃圾分類有關的職業(yè)

5.簽署優(yōu)秀市民宣言

垃圾的處理 了解填埋垃圾的環(huán)境污染問題，探索克服環(huán)境污染的方法

減少丟棄和重新使用 研究處理垃圾的更有效辦法：減少丟棄、重新使用和回收利用

分類和回收利用 認識垃圾分類的重要性，實際進行垃圾分類活動

通過教學內(nèi)容，我們了解到科學教材側重于讓學生親身經(jīng)歷科學探究過程，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)；JA教材則側重于學生對環(huán)境問題的思考、培養(yǎng)學生的社會責任感，二者皆有長處。從教學時間和教學實際考慮，兩種教材也都有所欠缺：科學課安排4課時需要學生2周時間完成學習，從思維的連貫性角度考慮，并不利于學生思維的發(fā)展。從學生的學情分析，六年級的學生在四、五年級的其他課程中，對垃圾的種類、垃圾問題的現(xiàn)狀以及垃圾分類都進行過學習和了解，因此教學內(nèi)容中的調(diào)查一天的垃圾、學習垃圾分類這些難度低、知識性大于探究性的學習內(nèi)容，并不需要利用單獨的課時進行研究。相反JA教材安排的課時過于緊張，實施教學時，一些環(huán)節(jié)難免走馬觀花，無法有效達成培養(yǎng)目標。大多數(shù)學生都是住在城市里的孩子，他們具有很強的接受性、廣闊的視野和一定的計算機操作水平，他們有收集、組織信息和獨立探索的能力，他們知道垃圾的產(chǎn)生對環(huán)境的破壞。學生知道蘇州市正在進行垃圾分類，但并沒有對城市垃圾處理方法進行系統(tǒng)研究。因此，筆者從了解學生學情的基礎上，以STEAM課程整合的理念為出發(fā)點，制定教學目標，細化、分散和調(diào)整了教材內(nèi)容，設計了本節(jié)STEAM課程。

教學目標：

科學：1.知道垃圾分類的科學依據(jù)。2.了解不同垃圾的處理方法及其基本原理。3.探討人類處理垃圾的各種方法對環(huán)境影響的問題。

工程與技術：1.提出解決問題的方案：在有限制因素的前提下，設計垃圾衛(wèi)生填埋的方法。2.分組合作：通過親自動手進行模擬實驗，嘗試解決實際問題，并從中獲取經(jīng)驗或發(fā)現(xiàn)新的研究方向。

藝術：1.通過電腦或手繪，制作小報呈現(xiàn)調(diào)查結果。2.以3R原則為導向，用垃圾處理現(xiàn)狀的實際問題促進對人文關懷的思考，并提出倡導社會改變現(xiàn)狀的有效方法。3.以團隊協(xié)作的方式參與溝通、討論、匯報，鍛煉語言組織能力。

數(shù)學：數(shù)據(jù)的收集與分析，分工合作展開一定規(guī)模的問卷調(diào)查，收集并統(tǒng)計數(shù)據(jù)，嘗試多角度對數(shù)據(jù)加以分析。

通過對城市垃圾處理問題的研究，學習3R原則，了解了垃圾分類和處理原則，誘導學生運用綜合思維來判斷問題和解決問題，認識到垃圾有效處置對城市的重要作用，并啟發(fā)學生認識到環(huán)境保護與城市可持續(xù)發(fā)展的重要性。

三、實施過程

1.教學思路（圖2）

2.教學過程與設計意圖

（1）數(shù)字引入，提出問題

顯示數(shù)字16800噸：教師組織學生對16800噸進行猜測和描述，并通過圖文并茂的解說介紹我國垃圾產(chǎn)量現(xiàn)狀：“16800噸，約等于兩個埃菲爾鐵塔重量，或者說……26667個綠巨人！其實，16800噸，還等于蘇州市每天的生產(chǎn)垃圾量！事實上，中國已經(jīng)成為世界第一的垃圾生產(chǎn)大國，中國城市生活垃圾堆存量已經(jīng)超過80億噸，且增長速度極快。住建部的一項調(diào)查數(shù)據(jù)表明，中國三分之二以上的城市被垃圾包圍……你愿意生活在垃圾包圍的城市中嗎？”進而提出研究問題：如何處理城市垃圾？揭題。

設計意圖：以一個數(shù)字導入課堂，用夸張的數(shù)字對比方式，快速吸引學生的學習興趣，精準地將研究問題指向垃圾的處理方向，高效且富有趣味。

（2）調(diào)查匯報處理垃圾的方法

通過導入環(huán)節(jié)對如何處理城市垃圾問題的交流，整理歸納學生的觀點，提出3R原則概念，逐一出示Reduce、Reuse、Recycle并解釋：我們國家正在倡導以Reduce盡可能地減少垃圾、Reuse防止物品過早地成為垃圾、Recycle將垃圾回收為制造新產(chǎn)品的原材料——這個3R原則，來思考和解決垃圾問題。

通過問答提出觀點：垃圾分類是處理垃圾的第一步。那么分類后的垃圾，該怎么進一步處理呢？ 組織分組限時匯報：總結課前調(diào)查，簡單介紹四類垃圾的現(xiàn)行處理方式，學生進行1分鐘限時匯報，每個類別討論結束后板書每種垃圾處理方式的要點。并組織學生對匯報內(nèi)容進行補充和點評，學會傾聽和欣賞他人。

設計意圖：六年級的學生已經(jīng)知道垃圾分類的依據(jù)，垃圾該如何正確分類屬于知識性內(nèi)容，無需利用課堂時間集中學習，因此將這塊內(nèi)容調(diào)整至課前，學生通過小組合作的方式分工完成調(diào)查，限時匯報的方式能使學生產(chǎn)生對任務的緊張感，從而調(diào)動他們認真傾聽、監(jiān)督、學會充分利用時間等能力。精心設計的板書有助于視覺學習者的學習。

（3）模擬垃圾填埋，嘗試處理垃圾

出示被污水污染的紙巾，觀察并說出它的特點并將它分類，思考該如何設計實驗處理這種垃圾。出示個底部有孔帶塞的塑料盒以及白沙、清水、塑料膜、吸水紙、降雨器等材料，引導學生利用現(xiàn)有材料，設計并實施衛(wèi)生填埋垃圾模擬實驗。組織學生先做好實驗計劃、組內(nèi)討論該計劃可能達到的效果并將計劃寫下來，再根據(jù)計劃模擬實驗并詳細記錄實驗效果和對此方法的經(jīng)驗總結或提出質(zhì)疑。通過充分的匯報交流分析此實驗帶來的多方面思考，同時組織學生補充和互評，教師再通過動畫短片對目前國內(nèi)垃圾處理的主要方法進行補充，然后提出新的問題：你對目前處理垃圾的方式滿意嗎？為什么？

設計意圖：通過模擬處理垃圾的實驗，學生經(jīng)歷了一個解決實際問題的設計、決策制定、模擬實驗、優(yōu)化、溝通、反思的過程。設計是工程技術的核心，實驗成功與否本身并不是本環(huán)節(jié)的重點，教師僅出示材料供學生參考，并沒有給出任何方向上的指引，意圖就是讓學生經(jīng)歷并體會完整的探究過程帶來的工程思維上的發(fā)展。

（4）問卷分析尋找城市垃圾問題深層原因

出示案例：2016年上海偷倒垃圾至蘇州事件；2018年浙江溫嶺垃圾就地掩埋事件。認識城市垃圾問題解決現(xiàn)狀，并分析原因：垃圾太多超出城市負荷，城市居民對垃圾分類意識淡薄。緊接著引出課前學生對城市居民對垃圾分類態(tài)度問卷調(diào)查，出示調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)匯總表，組織學生分析數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果，引導學生思考討論我們該做些什么，才能真正讓我們的城市更清潔。組織學生既要從細小的問題出發(fā)，提出一些真正能實施的建議，也能夠從宏觀角度思考解決問題的根本措施。

設計意圖：要真正解決問題就要了解問題的現(xiàn)狀，在上一環(huán)節(jié)學生已經(jīng)能夠理解，人類的技術能將各類垃圾妥善處理，但是我國仍面臨嚴峻的垃圾問題，從而引導學生通過調(diào)查、數(shù)據(jù)分析的方法尋求答案。問卷及問卷的統(tǒng)計是課前完成的，這鍛煉了學生的社會溝通交流能力和數(shù)字處理能力。問卷的分析中，能否精準地指出原因，需要教師耐心地引導。

（5）拓展與延伸

組織學生從國際理解的角度簡單談談日本、德國、美國處理垃圾問題的做法，思考我國解決問題的突破口，并在今后也保持對此問題的關注，再通過新加坡基于3R原則，垃圾回收利用率達61%的成功范例來鼓勵學生， 只要我們踐行3R原則，我們也能做到！承諾用我們的實際行動，一起創(chuàng)造更清潔的城市。

四、啟示與建議

1. 課程的整合有助于提高學生解決問題的能力。傳統(tǒng)的科學課程旨在讓學生通過親身經(jīng)歷科學探究過程發(fā)展學生科學思維，提升科學素養(yǎng)。而STEAM則融合了數(shù)學分析、工程設計、技術練習、科學理論支撐、藝術交流，學生能打通學科間壁壘，切實感受到學科間的聯(lián)結，提升了學生的綜合素養(yǎng)。STEAM理念能在面對實際問題時，幫助學生打破單一學科的思維障礙去思考和解決問題。

2.課程的整合并不需要面面俱到。在課程實施過程中，每個環(huán)節(jié)側重點都有所不同，教師不能因苛求形式上的完整而將某個學科生搬硬套地加進教學設計教學設計中。衡量一門 STEM 課程的標準，并不是學科要素是否齊全，而是由其課程目標、課程形式等決定[3]。

3.STEAM課程對教師的考驗是嚴格的。教師應具備多學科專業(yè)知識、一定的課程整合能力以及廣泛的教學手段。一線教師需要不斷學習、完善自身知識體系，在實際教學中摸索前進。目前高校并未開設STEAM相關專業(yè)課程，針對教師教學指導性書籍本土化的不多，因此目前較為高效的方法，是借鑒成熟的教學案例實施運用，再根據(jù)教學實際進行調(diào)整和創(chuàng)新，逐步內(nèi)化為本身的教師素養(yǎng)。如能早日形成符合我國國情的STEAM課程教材，將大大提高當前學校對STEAM教學資源的開發(fā)效率。

STEAM課程旨在培養(yǎng)創(chuàng)新科技人才，我們應從課程理念的角度去理解課程的選擇和實施。整合學科并不是最終目標，我們通過STEAM課程，是否能做到激發(fā)學生學習動機，積極主動尋求解決問題的方法，并在實踐過程中逐步產(chǎn)生對新學科和新領域知識的需求，這是每個課程的實施者都應該考慮的問題。

【參考文獻】

[1]王素.“2017 年中國 STEM 教育白皮書”解讀[J].現(xiàn)代教育，2017 （14）： 4-7.

[2]曹碧云.基于STEM理念的拓展性課程的實踐與認識——以《做個環(huán)保電池》的教學研究為例[J].小學教學研究，2017 （10）：74-76.

[3]鐘柏昌.美國 STEM 教育變革中“變革方程”的作用及其啟示[J].中國電化教育，2014（4）： 18-24.