倪施施

1.項目設計

1.1項目背景

在教科版三年級上冊《天氣》這一單元的學習中，《義務教育小學科學課程標準》提到的相關學習目標有：學生能利用氣溫、風向、風力、降水量和云量等可測量的量來描述天氣。

氣象站是學生在校園中觀測、學習氣象的重要載體。溫州市中通國際學校校園里原本有一些氣象工具，但這些工具較為分散、破舊，且功能不全。本項目通過學生們的初步設計、改進設計、制作、展示和評價氣象工具，全班共同組成一個小小的氣象站。這既促進了學生掌握觀測天氣的方法、掌握氣象工具結構，也提高了學生對觀測和記錄天氣的興趣。這是三年級學段學生對工程設計領域的初次完整實踐，學生們在活動中體驗到了溝通合作對于完成一個產品的重要性。

本項目適用于三年級學段，建議教學時間為320分鐘。

1.2學習目標

學生能利用已學的科學原理，在真實的項目情境下，嘗試解決實際問題，激發(fā)對天氣現(xiàn)象的好奇心和探究熱情。

1.2.1科學（S）

了解真實的觀測和記錄天氣工具的結構及工作原理;

初步了解常見材料的防水性、硬度等特點及常用加工方法。

1.2.2技術（T）

學習一些不同材料的拼接方法。

1.2.3工程（E）

能用身邊的常見材料制作簡易氣象工具;

意識到使用工具可以更精確、更便利、更快捷;

意識到設計需要考慮很多因素，設計受到一定的條件制約。

1.2.4藝術（A）

能利用常見材料對氣象工具進行美化。

1.2.5數(shù)學（M）

能繪制有簡單標注的設計圖。

2.項目實施

2.1項目準備

2.1.1教學資源

校園中現(xiàn)有氣象觀測工具的照片、與氣象工具有關的知識資料、自我反思表和產品互評表等。

2.1.2教學材料

紙板、KT板、美工刀、墊板、熱熔膠槍、膠棒、剪刀、彩色吸管、彩紙、筆、麻繩、裝飾貼紙、一次性筷子、薄布、木板、鋸子、大頭針、雙面膠、透明膠帶、積木、雪糕棒、棉花、磁鐵、直筒杯和塑料瓶等。

2.2項目流程

課前布置小組任務：尋找校園中的氣象工具。該任務能使學生對校園中原有氣象觀測工具有初步的了解。接著課上教師通過實物照片展示，進一步引導學生發(fā)現(xiàn)，校園中的氣象工具存在比較分散、破舊和功能不全等問題。真實的情境能促使學生積極思考：為了改進校園里的觀測氣象工具，我們可以利用《天氣》這一單元的知識做什么？

首先，師生交流，明確問題。每小組分別設計、制作一樣氣象工具，全班的氣象工具一起組合成小小氣象站。接著，全體學生頭腦風暴。小小氣象站需要什么氣象工具？除了地面氣象觀測站中的工具外，教師可以補充生活中其他氣象工具的例子。最后，教師引導總結。同學們可以設計、制作的氣象工具有雨量器、風向標、風速儀、天氣展示牌、百葉箱、晴雨花和天氣瓶等。

明確任務后，教師引導學生探討：一樣適合學校使用的氣象工具需要滿足什么要求？師生總結評價產品標準，明確項目方向。在評價產品標準方面，學生可能會從使用功能、使用環(huán)境、使用時間和美觀創(chuàng)新等方面思考，教師應對合理的評價標準都予以肯定。

2.2.2準備階段

此環(huán)節(jié)是為了項目能順利地開展，進行知識與技能方面的學習，教學過程包括實地參觀、知識錦囊和材料研究等活動。

實地參觀：為了使氣象站的形象更完整，讓學生形成更全面直觀的認識，本項目在準備階段增加了實地參觀活動。學生利用周末時間自由選擇前往溫州市氣象科普館實地參觀學習，并隨時記錄有用信息（見圖2）。在真實場景中，學生對氣象站工具的結構、外形和安放環(huán)境等有了更深的認識，之后學生代表將所得到的有用信息與同組共享。

知識錦囊：項目開始前學生已完成分組，并且在“提出問題”中的“明確問題”環(huán)節(jié)，每組同學自由選擇了想要設計制作的氣象工具，在本活動中，學生主要學習所選氣象工具的相關知識。首先，每個小組利用氣泡圖梳理和回顧《天氣》這一單元中的相關知識。然后，利用自主學習知識錦囊、實地考察校園里百葉箱的內部結構等方法補充知識。知識錦囊內容包括該氣象工具的實物圖、結構圖、規(guī)格標準和使用環(huán)境等。學生們閱讀資料，組內交流信息，補充氣泡圖。

材料研究：活動目標是增加學生對KT板、木板和紙等材料的了解，有助于學生在選擇材料制作階段的順利進行。學生通過嘗試滴水、切割小塊材料和為材料選擇合適的拼接工具等任務，來了解這些常見材料的防水性、加工技巧和拼接方法等。

2.2.3闡述制作

2.2.3.1列出問題清單，尋找解決方法

學生在進入制作環(huán)節(jié)時，常常會遇到因考慮不全面或缺乏某方面的知識，導致無法制作出目標產品的情況。所以在進入繪制設計圖環(huán)節(jié)前，教師可以引導學生提前考慮未來設計制作中可能會遇到的問題，列出問題清單，提前準備解決方法，具體步驟如下：

首先，確定中心問題是“制作本組作品時，可能會遇到什么問題？”教師以雨量器為例，提示可以用“如何”“怎樣”來提問題，如“怎樣讓材料防水？”“怎樣讓雨量器在地面上穩(wěn)定不倒？”讓學生學會如何提出適合的問題。然后，教師與同學們約定：針對本組目標產品，每個同學獨立思考，至少寫出3個問題（見圖3）。最后，在小組組長的主持下，組員們一起將所有問題進行梳理，列在待解決問題表中。小組集思廣益，對問題進行分類解決。對于現(xiàn)場可商量出解決方法的問題，馬上記錄對策;對于暫時還不能解決的問題，思考用什么方面的知識或技能可以解決，記錄待學的知識技能，課后可以上網(wǎng)查詢或尋求老師的幫助。

2.2.3.2繪制產品設計圖

由于三年級學生繪制產品設計圖的經(jīng)驗較少，教師可以進行必要的指導，以規(guī)范產品設計圖。如引導學生在設計圖上標記使用材料、結構名稱等信息;增加局部放大圖將設計意圖表達得更清楚等。學生回顧評價標準，解決問題清單，完成設計圖（見圖4）。

每個小組的代表展示設計圖（見圖5），闡述設計思路。之后進行生生交流，由其他組的同學們提出疑問和建議，每個小組根據(jù)反饋信息再次思考、改進設計圖。交流與改進設計圖這一環(huán)節(jié)是真實產品設計的必經(jīng)步驟。本項目實質上是由一個班級的多個小組合作完成的“大”產品，小組之間是密切合作的關系，因此，吸取其他小組的建議，有助于同學們能從不同角度思考、解決問題，從而制作出更為完善的產品。

2.2.3.3制作產品

小組分工合作，根據(jù)設計圖選擇合適的材料、工具來制作產品（見圖6）。教師對學生提出的問題予以指導，提供必要的技術支持。

2.2.4展示評價

各小組上臺介紹、展示本組產品，并對同學們的提問或建議進行解答或反饋（見圖7）。其他小組利用“產品互評表（見表1）”，分別從功能、堅固性、防水性、美觀和創(chuàng)意方面對該組產品進行評價，并利用便簽給出贊賞或建議，使各小組可以繼續(xù)改進產品。根據(jù)分值選出班級最佳設計獎、最佳功能獎。每個小組都要根據(jù)同學們的建議，再次思考并改進產品（見圖8）。將班級內各小組完成的產品拼成一個“小小氣象站”，進行校級展覽。正在進行相同項目的班級可以互相學習、吸取經(jīng)驗，沒有進行該項目的班級也可以從欣賞產品中學習氣象知識。

在項目尾聲，教師引導學生回顧整個項目過程，組織學生根據(jù)每節(jié)課末填寫的自我評價表（見表2）進行總結，進一步加強學生的合作意識，總結STEAM項目學習的經(jīng)驗。

3.實施建議

分配小組時，建議5?6人一組，并在“明確問題”環(huán)節(jié)前進行組內分工。主要分工有組長、設計師、工程師和美化師，使每位小組成員明確自己的任務，以便進行更好的合作。在學生闡述設計圖時，教師應鼓勵其他小組學生暢所欲言，提供各種角度的建議，也應鼓勵闡述設計圖的小組吸取合適的建議，思考改進。由于三年級學生年齡偏小，動手能力有限，因此在制作產品環(huán)節(jié)，教師需預留足夠的制作時間并提供必要的技術支持。如在個別組內指導使用熱熔膠槍、鋸子等工具（安全提示：使用熱熔膠槍時，不要用手觸碰槍頭部分，以免燙傷;在有教師指導的情況下，使用刻刀和鋸子等工具;每次任務結束后，整理好有用的材料，清潔桌面與地面的垃圾）。

剛組合成立的新小組，成員在溝通交流中難免有不順暢的地方，教師應在設計和制作環(huán)節(jié)前強調分工和合作的重要性，做到每人都有需要完成的任務，并積極溝通、互相協(xié)作，同時給予充足的時間讓小組內部問題盡量自己解決，實踐才能真正培養(yǎng)學生的合作能力。

（本文作者系浙江省溫州市中通國際學校小學二級教師）

參考文獻：

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[2]施昌魏.為未來向未來創(chuàng)未來：STEAM教育的溫州實踐·案例（小學）[M].抗州：浙江教育出版社，2019：13-24.