小学科学STEAM课程之《气球动力小车赛》

庄丽情

【摘要】本文以《气球动力小车赛》为例，阐述小学科学STEAM课程的整体设计，对课程目标、课程活动设计、实施要点、评价方式等进行详细论述，以期为小学科学教师开发STEAM课程提供参考与建议。

【关键词】STEAM课程;小学科学;教学设计

一、小学科学课程与STEAM教育的关系

《义务教育小学科学课程标准》倡导跨学科学习，STEAM代表科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics），STEAM教育是一种多学科融合的综合教育理念，是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学、技术、工程、数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养，这与小学科学提高学生科学素养的总目标不谋而合。因此，鼓励科学教师将STEAM理念运用于自己的教学实践。小学科学课程兼具科学理论和实验操作，适合开发STEAM系列课程，本文以《气球动力小车赛》为例，通过对课程目标、课程活动设计、实施要点、评价方式等进行详细论述，介绍STEAM课程的整体设计，以期为小学科学教师开发STEAM课程提供参考与建议。

二、《气球动力小车赛》课程整体设计

（一）课程概述

1.整体逻辑

《气球动力小车赛》是在五年级科学上册第四单元《运动和力》的背景下设置的STEAM课程，这是学生初步探索运动和力的关系的课程。五年级学生对于玩具小车充满极大的热情，很多学生提出有很多种方法可以让小车运动起来，基于学生的兴趣和生活经验，确立了利用气球做动力自制小车，进行一场小组气球动力小车比赛的课程。

2.活动设计

本次课程从“设计小车”——“制作小车”——“调试小车”——“小车竞赛”——“评价总结”持续五个课时，在项目学习过程中，教师侧重引导学生亲身经历发现问题，思考如何运用科学、技术、工程、数学知识解决问题的过程，贯彻STEAM的教育理念。

3.评价方式

课程主要从教师评价和学生评价两个角度进行评价，教师评价主要侧重立足过程，发现问题，关注学生课程过程中的态度、动手能力、合作能力、表达能力、问题解决能力、思维能力的发展，以激励性评价为主;学生评价分成他评、自评两个部分，学生根据自己和组员在STEAM项目中的整体表现进行量表打分，总结好的地方，反思不足，进一步思考解决方法。

（二）课程目标

STEAM课程的培养目标中包含了科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养等方面，具体分目标拆分如下：

1.S：学生在设计中运用反冲力驱动小车运动的原理。

2.T：学生在设计中掌握制作结构轻巧的小车，确保小车运动稳定又持久的技术。

3.E：学生在设计中学会绘制小车模型图，体会产品调试优化的工程实施方法。

4.A：学生在设计中思考如何制作有美感具有创意性的小车。

5.M：学生在设计中控制车身对称，测量车身长宽和小车运动距离，调整气球喷嘴角度，在产品数据的记录过程中，掌握化繁为简的数学思想。

（三）课次主体活动设计

课程一：提出问题，设计小车

【师】组织和引导学生完成以下活动：（1）回顾运动和力的关系，明确小车运动需要动力;（2）引导学生思考生活中有什么物体可以提供动力让小车运动起来;（3）绘制“材料表格”贴在黑板上，方便整理学生所需材料。

【生】在教师的指导下完成以下活动：（1）介绍让小车运动起来的方法，提出利用气球制作动力小车，进行小组竞赛;（2）进行头脑风暴，讨论气球动力小车需要的材料，结合实际选择合适的车身、车轮、车轴、气球喷嘴材料等，思考怎样让气球动力小车运动时兼具稳定性和持久性，各小组派代表将所需材料填写到黑板上的表格中;（3）设计小车：画出气球动力小车的模型设计图，并在设计图上标注材料及尺寸，设计时注意如何让小车外形美观，并给小车起名。

设计意图：学生对于小车充满兴趣，在运动和力的课程中引导学生提出用气球做动力的设想，通过头脑风暴激发学生的创造欲望，鼓励学生先查阅资料，小组交流，然后在动手做中学习反冲力的知识。

课程二：制作小车，实践探究

【师】组织和引导学生完成以下活动：（1）根据学生上节课的设计方案准备相应的材料，让学生动手制作气球动力小车;（2）检查反馈：及时查看每一个小组的制作情况并给予有效的反馈，提供必要的技术指导。

【生】在教师的指导下完成以下活动：（1）小组内分工合作，按照设计图，制作气球动力小车，在制作中注意确保车身对称，调整车身比例和气球喷嘴角度到最佳位置;（2）小车制作过程中，根据遇到的问题，及时调整策略，选择更加合适的材料，改进产品，保证制作出来的小车尽可能稳定轻巧又美观。

設计意图：这个环节主要让学生小组合作制作气球动力小车，在动手实践的过程中充分应用运动和反冲力的原理，在制作的过程中思考小车结构是否稳定、气球喷嘴角度是否合适、小车外形是否美观等问题，根据实际情况及时调整。这个制作的过程是培养学生互助交流、团结协作能力的过程，也是锻炼学生动手能力、思维能力的过程，在过程中运用知识，掌握技术。

课程三：调试小车，产品优化

【师】组织和引导学生完成以下活动：（1）提供场地：组织学生进行产品调试活动;（2）提供指导：针对产品调试中出现的问题，引导学生分析问题，寻找解决问题的方法。

【生】在教师的指导下完成以下活动：（1）调试小车：小组合作完成产品测试，记录小车运动时存在的问题;（2）产品优化：小组内分析产品调试时遇到的问题，寻找解决问题的方法，探讨后进行产品优化，再对改进后的产品进行检测。

设计意图：产品调试是学生对设计方案的验证，通过调试发现产品存在的问题，并及时改进优化，是工程应用的基本环节。在这个过程中，学生经历了发现问题，思考问题，解决问题的过程，从而锻炼学生的思维能力和动手能力。

课程四：作品介绍，小车竞赛

【师】组织和引导学生完成以下活动：（1）提供赛道，讲解比赛规则，竞赛分两轮，8个小组抽签决定A组、B组，AB组各取成绩最好者，再进行PK，决出最终的第一名;（2）成绩评定，根据现场竞赛结果进行评价，对规定时间内运动距离最远的小车进行颁奖。

【生】在教师的指导下完成以下活动：（1）作品介绍，每个小组依次登台展示小组的作品，介绍小车的名字、所用材料、设计意图等;（2）小车竞赛，每个小组派“赛车手”带着小车参加竞赛;（3）课后作业：学生针对竞赛中各个小组的表现，分析出现的问题，思考本次竞赛中出现了哪些未预料到的问题，比较其他小组的作品，总结小车跑得远和近的原因，写出感想。

设计意图：这个环节让学生带着调试优化后的产品参加小组竞赛，在活动中展示小组的合作成果，达到分享交流的目的。

课程五：开展评价，反思总结

【师】组织和引导学生完成以下活动：（1）教师评价：教师收集学生的感想，对竞赛中每个小组的产品进行针对性的评价，引导学生在活动中发现不足，取长补短;（2）拓展任务：总结此次活动中出现的问题，引导学生进一步思考如何让小车动力更强，查阅资料寻找还有哪些物体可以提供动力。

【生】在教师的指导下完成以下活动：（1）经验分享：每个小组分享在此次活动中的收获，综合竞赛中各小组的表现，对小车行驶的稳定性、外形是否美观等进行评价，探索小车运动的影响因素，总结小车运动得远的技巧;（2）学生评价：学生根据自己在此次课程中的整体表现，在STEAM自我评价量表上对自己的态度、工作质量、问题解决、贡献、任务专注度等打分，反思不足，总结经验。

设计意图：气球动力比赛结束后的评价是立足过程，促进发展，让学生通过作品互评、自评，交流观点，分享收获，同时鼓励学生在评价中学会合作，取长补短，反思改进。

在《气球动力小车赛》系列课程的活动中，学生的创造力、动手能力、合作能力都远远超过我的想象，在设计小车的环节，学生会比较不同材料的特点，选择最轻便稳定的材料，在制作小车的环节，学生会根据遇到的问题及时调整车身比例和气球喷嘴角度，然后进行产品调试，再对产品进行优化，在这个过程中，学生运用了科学知识反冲力让小车运动起来，在设计和产品测试中，学生掌握了技术与工程的基本原理，同时融合了美学和数学的思想，这正是STEAM项目学习的意义。

小学科学课程倡导以探究式学习为主的多样化学习方式，教师在教学中融入STEAM教育理念，将传统的讲授课开发成项目式系列课程，让学生亲身经历探究性学习，从而提高动手操作能力、观察思考能力和团结协作的能力。通常情况下，完成一个项目课程需要多个课时，建议教师根据学生实际情况合理安排课时，多关注学生在项目学习中的能力发展，让学生通过STEAM课程的学习，积累相应的科学知识，体验科学探究的过程，培養良好的学习习惯，发展学习能力、思维能力、实践能力、创新能力和与人沟通的能力，形成尊重事实、 乐于探究、与他人合作的科学态度。

参考文献：

[1]宁灵芝.基于STEAM 理念的小学科学情境教学研究[D].广西师范大学，2018（02）.

[2]孙文娜，韩芳.STEM到STEAM：科学、艺术与创新教育[J].中国教育技术装备.2019（04）.

[3]徐春，冯美红.用STEM理念来引领科学课堂[J]. 科学大众（科学教育）.2019（02）.