赛车总动员玩转STEM

孙晨晨

2017年9月，教育部颁布了《义务教育小学科学课程标准》，将小学科学的起始年级调整至一年级。新课标指出：小学科学课程是一门与其他学科有密切联系的综合型课程。强调多个学科领域知识的相互渗透和联系整合，注重自然世界的整体性和科学各领域共同的教育功能、思维方式以及研究方法。

多元化的社会生活和发展问题呼唤当代孩子拥有全面的视角和综合型解决问题的能力，多种学科知识的融合运用势在必行，因此STEM理念走进了我们的视线。

STEM课程理念，即将科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），数学（Mathematics）四门学科有机融于一体的课程设计理念。科学是人们看见世界、认识自然规律的窗口;技术和工程是人们基于自然规律改造生活、创造世界的手段和方法;而数学则是助力技术与工程的基础工具。STEM课程不是简单地将工程和科学组合在一起，而是要把学生掌握的碎片知识和机械过程整理成为一种学习方式，进而从不同角度探究事物之间的相互联系。

小学一、二年级的孩子即低年段的学生，他们眼里的世界是崭新的，充满未知和神秘。科学课将为他们打开通往这个神奇世界的大門。STEM理念下的科学教学设计综合了多种学科的优势，相互补充和完善，可以更有效地帮助低年段的学生从小树立创新意识，培养解决问题的综合性能力，提升学生的科学素养。

《赛车总动员》是基于苏教版小学科学一年级新教材中的专项学习——《像工程师那样》一课改编而来的一节STEM课。下面，笔者就借由这节课谈谈STEM理念下的小学低年段科学教学设计。

这节课中，“赛车”作为实践活动的具象载体，为学生提供了体验工程设计和探寻知识的突破口。笔者引导学生观察、调试、制作了一辆简易小车，由记录小车在斜坡上驶出的距离探究其背后的科学知识。

一、玩趣——构建趣味问题情境

问题情境是科学研究的起点，当学生开始好奇事物的起因，开始探寻其中的秘密，开始有了新发现，都会燃起他们学习的热情。好奇心驱使的求知，是学生在实践活动中不断自我完善的基础。

STEM理念下的科学课讲求源于生活，认识真实情境中的问题。而低年段的学生由于年龄特点，更容易被充满童趣的事物吸引：精彩的动画片、亲身的体验活动、炫酷的科学现象都会吸引他们的眼球。因此，在低年段的STEM科学课中，教师应充分发掘现实问题中的趣味点，为学生的实践活动点燃一颗新奇的火种。

笔者在《赛车总动员》一课的教学设计中，由一段视频动画片导入新课，动感刺激的赛车场景让学生很兴奋，纷纷表示也想参加这样一场比赛。教师只需顺势揭示活动主题，自然地引导学生思考如何将比赛带进现实课堂中，继而拉开课堂的帷幕。

二、玩味——完善工程设计过程

STEM科学课程的核心就是让学生通过体验工程建设从事物的构思设计、施工、调试到运行的完整过程。在此过程中，学生将运用多方面的综合知识和技能来解决每一个小问题，继而完成任务，并积累一定科学知识。

《赛车总动员》的整体设计遵循了STEM课程的教学流程，针对低年段学生的学龄特点，用想一想、做一做、试一试、比一比的系列活动带领学生体验做小车、玩小车、赛小车、探寻简单科学道理的过程。

1.参照模型，初定工程计划

工程设计往往从构思设计开始，这对一年级的孩子而言颇有难度，但他们已具备了一定的模仿能力。因此，在低年段的STEM科学课中，教师可以出示简单的实物模型或者设计图纸，供学生模仿制作。

片段1：

师：小朋友们，要想参加这场赛车，先要有什么？

生：赛车！

师：是的，那我们就先一起来学做一辆车，好不好？（好！）

（图片出示一辆简易小车）

师：请大家仔细观察，要做成这辆简易小车我们都需要那些材料？

生：需要一个纸盒子、车轮还有金属棍。

师：这个纸盒子我们把它叫做车身，金属棍要装在轮子最中心的位置上，它叫——车轴，有了它，轮子才能平衡的转动。还需要什么吗？

生：还需要胶带，用来固定车轴。

师：老师已经为大家准备好了这些材料，请大家想一想怎么来组装这辆小车呢？

生讨论，指名1—2个学生说一说组装方法。

这一环节中，笔者出示了一辆简易小车的模型图片，将原本的小车设计简化成模型模仿，拉近了设想与实物间的距离，降低了设计制作的难度。低年段的学生在模型的直观展示中，更易形成制作小车的具体想法。

2.调试修改，确定实施方案

初步设计的方案往往并不成熟，需要在实践中针对问题进行调整和修改，才能最终确定实施方案。STEM理念下的课程设计正是要学生经历这样的过程，明白科学探究并不是一蹴而就、一帆风顺的，反复的试验和调试，也将激起学生探究的欲望，锤炼他们的科学意志。

片段2：

师：想好了，我们就来做一做。

师随机投影演示制作方法。重点介绍使用锤子敲轮子的方法，强调要敲紧。

指名1个学生投影演示，生发现小车跑不起来。

师：大家有没有发现什么问题？

生：小车跑不起来，车轮没转。

师出示事先做好的小车，再让这名学生试一试发现可以转动。找到原因：老师的车轴上有吸管。

师：吸管的作用是什么呢？

生：可以让车轴转动起来。

师：是的，有了吸管，车轴才能平衡的转动。

我们组装的时候还像之前那样先把金属轴插在一个轮子里面，然后套上一根吸管，然后再装上另一个轮子。其他步骤都和之前的一样。

看！这样小车自己就能跑起来了！你们学会了吗？

初步观察模型时，学生并没有发现车身下的吸管，直至按照预想制作出小车后才发现问题。所谓“磨刀不误砍柴工”，学生经历失败后，通过对比观察找到调试修改的方法，再按照正确的方式制作小车，将更加明确车轴转动的原理。

3.展示分享，探求科学真知

在工程建设中，设备运行是最后一步也是检验成果的一步。在STEM课程的教学设计中，学生将作品展示分享，在模型的运行中发掘科学知识，摘取由实践得来的理论成果。

在《赛车总动员》一课中，小车的制作完成，使学生获得了极大的成就感，他们会迫不及待地想要玩起来。此时教师出示“赛道”，让学生们将做好的小车送入赛道，喜悦的心情掀起整节课的高潮。同时，多轮的试玩也会让学生意识到小车的行驶情况存在不同，需要制定并认真执行比赛规则。统一规则后的再次比赛，学生会很快发现小车背后的科学知识：即起点越高，小车跑得越远。

三、玩思——创设开放式探究环境

STEM课程的教学设计追求学生的天性解放，开放式的探究环境将为低年段的学生打造更为广阔的思维空间和行动平台，使他们在玩中学，学中思，思后有所得。

1.座位重組，扩充活动空间

何为座位？于学生而言，它不仅是教室里的一张桌椅，更是学生在课堂教学中所处的位置，是与同学相互沟通和交流信息的连接点。灵动的座位摆放形式可适应于不同课型或活动需求，方便师生、生生交流互动，为学生的伙伴学习创设平等对话、相互倾听的学习情境。

在《赛车》一课的设计中，笔者打破了教室原有的空间布局，重新排布桌椅，将学生听课和活动的区域分开（如图1）。听课时，学生们都坐在中间，实验时再去往各自的操作台，学生和老师间没有了桌子的阻隔，沟通更加方便;同时低年段学生的行为得以调控，听课效率也会大大提升。

2.教具设计，拓宽思维领域

教具作为教师辅助教学的用具，有着不可替代的作用。皮亚杰在划分儿童思维发展的阶段时指出，7岁左右儿童的思维正处于由前运算阶段向具体运算阶段的过渡状态，他们的思维活动必须依赖于具体事物的支持。因此，在低年段的科学课上，教师可以借助具体的模型和直观的教具来帮助学生搭建起通往现实世界的认知桥梁。

在本课的设计中，笔者受到市创意车模比赛的启发，仿照比赛的赛道，设计定制了迷你版的小车赛道（如图2）。然后将其搬上课桌，为学生的活动提供了具象的教具模型，满足了他们探究的需要，也为拓宽他们的思维领域奠定了实物基础。

结束语

STEM理念下的科学教学讲求学科知识的综合运用，串联起科学与技术、工程、数学之间的隐形联系，这种联系使得它们在交互中激发出彼此的学科优势，在融合互补中为学生活动型的、理解性的科学学习搭建平台。低年段的学生初涉科学课，教师更应重视他们的知识组成和技能建构，为培养他们多元的认知视角和实践技能不懈努力。

（南京市金陵汇文学校（小学部））