文/廣州市教育研究院 侯煜群

廣州市白云區(qū)棠溪小學 李志勇

基于STEM理念促進小學數(shù)學課程與其它課程有效地融合，是數(shù)學學科核心素養(yǎng)培育的重要內(nèi)容之一?？茖W探究取向和產(chǎn)品制作取向是當前STEM教育的兩個重要的發(fā)展方向。為更好地開展研究，下面將只討論基于產(chǎn)品導向的STEM教育如何融入小學數(shù)學課堂教學中。由于相關的實證研究較少，我試圖以行動研究為方法，探討基于產(chǎn)品導向STEM教育理念的小學數(shù)學課例應如何建構。

一、課例一：筆袋設計與制作

（一）課程導入階段

首先借助“工程設計”的動畫引入工程設計的概念和流程。

（二）問題確認階段

1.需求分析。創(chuàng)設設計筆袋的情境，教師指導學生明確目標是什么？客戶是誰？客戶需求是什么？筆袋設計的標準是什么？筆袋制作的限制是什么？

2.實際調研。教師讓學生分析概括現(xiàn)有筆袋的特點，從而遷移到即將設計的筆袋的標準。

（三）概念設計階段

教師帶領學生回顧工程設計流程后，提出繪制設計圖的要求：1.用多種視角繪制設計圖，清晰準確的表示出筆袋的外觀，幫助學生實現(xiàn)立體到平面的轉換。學生應用四年級所學三視圖（主視圖、左視圖、俯視圖）的數(shù)學知識完成設計圖的繪制。2.用比例尺標記設計圖，用形象的語言與直觀的實物進行引導，有助于加強學生對比例尺的理解。教師提出工程上常用的比例尺的概念。3.在設計圖上寫出設計制作需要的材料及數(shù)量。在設計前，將材料價目單與設計圖紙一并發(fā)放給學生，提出產(chǎn)品預算的概念，幫助學生加深對情境學習的認知。

（四）制作實施階段

完成產(chǎn)品的制作是考查學生數(shù)學與科學、技術等知識整合情況的標準。在制作實施階段，關鍵是如何組內(nèi)分工合作？如何運用技術手段優(yōu)化設計產(chǎn)品？如何憑借科學知識改進材料？本階段的重點是制作工具的選取和使用，難點則是使平面到立體的轉化。

（五）測試改進階段

教師對制作完成的筆袋提出評價標準，去極值取平均分進行評分。各小組代表展示產(chǎn)品，匯報本組的設計制作理念，并從產(chǎn)品的性能、外觀等方面進行闡述，匯報后完成產(chǎn)品測試。教師歸納總結，提出如何改進筆袋的要求，學生思考后再設計制作。

（六）二次循環(huán)階段

1.再設計與制作

本階段學生應更加關注產(chǎn)品質量的提升。學生分組討論，重新繪制設計圖。教師要求學生在設計圖上寫出改進的地方以及運用的科學原理。學生前往老師處領取制作材料后完成再制作。

2.再測試與反思

本階段中產(chǎn)品的評價仍由各小組成員采取去極值取平均分的方式評分。本階段學生測試完產(chǎn)品后，對比本次測試結果與上次測試結果，對產(chǎn)品的二次設計制作的改進之處進行闡述。

二、行動結果與研究結論

1.行動結果

產(chǎn)品導向型STEM教育融入到小學數(shù)學教學中，通過讓學生動手參與工程任務，使學生體會到學習數(shù)學的樂趣，對解決實際問題也有極大的幫助。在課例《筆袋的設計與制作》中，應用科學、數(shù)學學科知識解決問題，應用技術學科知識提供策略，應用工程學科知識整合知識工具。在制作筆袋這一真實情境中，學生需要了解制作筆袋所涉及的相關的學科知識，學科知識與真實情境實現(xiàn)了整合；在完成筆袋的承重力測量過程中，科學與技術等學科知識實現(xiàn)了整合；在考慮何種大小、形狀的筆袋受力最為均勻過程中，數(shù)學與科學等學科知識實現(xiàn)了整合；將工程設計的流程貫穿于設計制作中，工程設計與實施策略更加具有科學性。設計制作筆袋的整個流程將相應的科學、數(shù)學、技術、工程等學科知識實現(xiàn)了較好的整合。學生在動手制作筆袋之后，不僅學會了使用測量工具進行精確測量，而且學會了將數(shù)學知識中的比例尺應用到工程的繪圖中，還學會了借助數(shù)學知識中的多種視角繪圖呈現(xiàn)筆袋各面。

2.研究結論

通過對課例《筆袋的設計與制作》的行動研究，筆者將基于產(chǎn)品導向的STEM教育理念較好地融入到了小學教學中，為更好地指導小學一線教師進行相應的課例開發(fā)。課堂是推進STEM教育的主陣地，但STEM教育對于教師們來說比較陌生，如何在課堂上有效實施STEM課程，是教師們的難題。以設計制作為主要活動形式、以工程設計為框架的項目學習的課堂教學步驟，建構作為產(chǎn)品制作為取向的STEM課堂的基本范式，并以此為突破點，創(chuàng)建研究性學習課程體系下的課堂教學范式是未來可期的方向。