黃仁松 何夢華

一、基于小學(xué)科學(xué)課STEAM教學(xué)的研究背景

習(xí)總書記指出：科技創(chuàng)新對于國家健康良性發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。要在創(chuàng)新實踐中發(fā)現(xiàn)人才、在創(chuàng)新活動中培育人才、在創(chuàng)新事業(yè)中凝聚人才，必須大力培養(yǎng)造就規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的創(chuàng)新型科技人才。當(dāng)今的教育，就要以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的新型人才、推動社會發(fā)展和進步為使命。STEAM教育通過整合Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Arts（人文藝術(shù)）、Mathematics（數(shù)學(xué)）領(lǐng)域內(nèi)容指引教學(xué)和學(xué)習(xí)的途徑和方法。它并不是將這五門課程知識的簡單疊加，而是要將多學(xué)科內(nèi)容交叉融合，形成有機整體，倡導(dǎo)問題解決驅(qū)動的跨學(xué)科教育，旨在培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、團隊合作能力、設(shè)計能力和實踐創(chuàng)新能力。“基于小學(xué)科學(xué)教材的STEAM創(chuàng)新實踐研究”就是解決學(xué)生在體系化知識前提下，綜合運用知識解決實際問題的能力，解決常規(guī)科學(xué)課堂中進行可操作、可復(fù)制、可延續(xù)的STEAM教育的問題，解決由單一學(xué)科的科學(xué)教師轉(zhuǎn)化為復(fù)合型教師的問題。

《磁鐵玩具》是三年級學(xué)生在學(xué)習(xí)《磁鐵》課后，初步認(rèn)識到磁鐵有各種各樣的形狀，磁鐵能吸引鐵制的物體，磁鐵隔著一些物體也能吸鐵，磁鐵有兩個磁極，磁鐵有同極相互排斥、異極相互吸引等性質(zhì)，當(dāng)兩個或多個磁鐵吸在一起，磁力大小會發(fā)生改變（科學(xué)）;學(xué)生在了解《磁鐵玩具》任務(wù)的基礎(chǔ)上，積極思考，小組交流并表達創(chuàng)意，利用已經(jīng)選擇好的材料完成磁鐵玩具的制作，比如輪子的組裝、磁鐵位置的固定等（技術(shù)）;依據(jù)科學(xué)原理繪制設(shè)計示意圖并創(chuàng)作出磁鐵玩具，解決技術(shù)應(yīng)用的難題（工程）;初步形成創(chuàng)新和欣賞美的意識（人文藝術(shù)）;材料選擇的多少、個數(shù)以及人民幣中小數(shù)加減法的計算（數(shù)學(xué)）。在這些學(xué)科知識點的基礎(chǔ)上，以學(xué)生自己設(shè)計創(chuàng)作磁鐵玩具為依托，采用問題學(xué)習(xí)的形式，以STEAM教育思想為導(dǎo)向，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、貼近學(xué)生生活為出發(fā)點，進行課程的設(shè)計與實踐。

二、材料清單在STEAM教學(xué)中的重要性

（一）提供材料的數(shù)量和種類要充足，體現(xiàn)學(xué)生的自主探究能力

在STEAM課例中材料的提供就顯得尤為重要，它是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力和實踐創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。不限定材料在一堂課中是沒有辦法完成項目實施的，要選擇具有典型性的材料，才能讓學(xué)生思維清晰地完成項目。在《磁鐵玩具》一課中，學(xué)生完成的任務(wù)是制作一個能動起來的磁鐵玩具?？紤]學(xué)生學(xué)習(xí)到了磁鐵性質(zhì)的相關(guān)知識，那就需要提供條形磁鐵、U形磁鐵、環(huán)形磁鐵、鐵片等。同時又考慮科學(xué)源于生活，我們選取的材料要貼近生活，要與學(xué)生的現(xiàn)實生活有緊密的聯(lián)系。于是我們提供了學(xué)生經(jīng)常玩耍的球形磁鐵和圓錐形磁鐵，提供了泡沫塊和紙盒，這是給學(xué)生創(chuàng)作玩具構(gòu)建“玩具身體”的材料，期望學(xué)生能利用泡沫塊輕便且容易造型的特點，紙盒能用來做房子、車身、船體等。雪糕棒、卡紙、吸管等材料是讓學(xué)生對自己的作品進行造型、美化和優(yōu)化用的;提供輪子（帶軸）是預(yù)設(shè)學(xué)生會想到做磁鐵小車。

（二）制訂材料清單，滲透工程造價意識

提供合理多樣的材料是為了開放學(xué)生的思維，讓學(xué)生有意識地進行選擇，發(fā)展學(xué)習(xí)的自主性，讓學(xué)生自主探究。提供材料清單，可以方便學(xué)生進行材料的選擇。教師在清單上備注材料的價格，可以讓學(xué)生樹立成本意識，進一步了解工程思維。

在試教過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生不知道球形磁鐵和圓錐形磁鐵的磁極在哪里，增加了教學(xué)的難度。雖然材料的開放性利于學(xué)生的探究和創(chuàng)作，但還應(yīng)突出材料的典型性。教師通過試教，去掉了球形磁鐵和圓錐形磁鐵，增加了鐵片;發(fā)現(xiàn)回形針太輕，沒法利用其進行磁鐵吸引鐵一類的物體來帶動玩具運動。學(xué)生的工程造價意識薄弱，在材料選擇上沒有進行取舍，把教師提供的所有材料都用了。

（三）提供繪制設(shè)計示意圖的范本，突破教學(xué)難點

在STEAM教學(xué)活動中，如何利用設(shè)計圖完整地表現(xiàn)出自己的想法，也是教學(xué)中的一個難點。工程設(shè)計過程有兩個特點，一是工程師及相關(guān)專業(yè)人員為真實世界問題構(gòu)建創(chuàng)新解決的方案;二是為解決具有創(chuàng)新性的復(fù)雜問題提供了組織性的方法。在STEAM課例中由工程設(shè)計過程引導(dǎo)，根據(jù)設(shè)計圖讓學(xué)生動手探究與開放式探索，設(shè)計圖繪制的準(zhǔn)確性顯得極為突出。三年級的學(xué)生在繪圖能力上顯得較為薄弱，考慮到這些因素，教師在材料清單上設(shè)計“示意圖”一欄，可以規(guī)范學(xué)生繪圖，減小繪圖難度，突破教學(xué)難點。

（四）選擇具有典型性的材料，使學(xué)生思維清晰

《磁鐵玩具》一課材料較多，而三年級學(xué)生對于材料分類的能力不強，在材料選擇上漫無目的地隨意選擇組織材料，這樣就容易造成學(xué)生創(chuàng)作失敗。而如果教師提供的材料過于單一，又容易使得學(xué)生最后得到的成品千篇一律。因此在材料的提供上，教師將同一類別的材料放在一組，讓具有典型性的材料可以產(chǎn)生“一材多用”的效果。這樣既可以讓學(xué)生放開思維進行創(chuàng)作，又可以明確原理及部件作用，最終得到具有個性化的成品。

三、材料引發(fā)有趣學(xué)習(xí)，材料引起有效活動

優(yōu)秀的STEAM課例應(yīng)具有以下特征：聚焦真實世界的問題，由工程設(shè)計作為過程引導(dǎo)，學(xué)生沉浸于動手探究與開放式探索中;讓學(xué)生參與高效的小組合作，不斷優(yōu)化方案并改進作品，從而讓學(xué)生理解迭代設(shè)計的價值和作用。

為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供有效的材料清單，可以幫助學(xué)生很好地解決工程問題;能依據(jù)特定情境和具體條件，選擇制訂合理的解決方案，提高學(xué)生的工程思維;是將創(chuàng)意和方案轉(zhuǎn)化為有形物品，或?qū)σ延形锲愤M行改進與優(yōu)化的基石。為了讓學(xué)生保持對科學(xué)探究的濃厚興趣，讓學(xué)生在玩中學(xué)、做中學(xué)、做中思，在課程設(shè)計時，我們要更多地思考如何在課堂教學(xué)中把學(xué)生培養(yǎng)成為有深度思維、有創(chuàng)造力的設(shè)計師與工程師，這是我們需要不斷思考和追求的目標(biāo)。