基于STEM 理念下的教学实践
——以《建高塔》一课为例
2019-11-12李霞
李霞
江苏省张家港市塘桥中心小学，江苏张家港 215611
引言：
STEM 的教育理念就是科学、技术、工程和数学教育整合到一起的统称，形成了一种跨学科的综合性课程。其目的是为了加强学生四个方面的教育：第一，就是科学的素养，也就是运用科学知识去理解大自然，感受大自然并且参与影响大自然的一个过程；第二，就是技术的素养，是使用，理解，管理以及评价技术的一种能力；第三，就是工程的素养，也就是对技术工程的设计和整个开发的过程的理解；第四，就是数学的素养，也就是学生去发现、表达自己的观点，去理解情景，解决情景下的数学问题的能力。
一、内容分析
《建高塔》是教科版科学教材六年级上册第二单元第六课时的内容，是继对框架结构的学习以后进一步对塔一类的物体展开探究，认知塔这一类物体的稳定性的因素。本节课引导学生使用生活中经常用到的吸管来搭起一座框架结构的高塔，目的就是让学生们使用有限的材料去制作出一座尽可能高的高塔，加入工程学的思想，在规定时间内，让学生发挥想象力和创造力，使用有限的材料，再结合现阶段学习的理论知识，去完成探究任务，这在很大程度上能够培养学生运用科学、技术、工程和数学等多学科知识，形成跨学科知识解决问题的能力。
二、教学环节
1.创设情景
在这一个教学的环节里面，学生拿出自己提前准备好的矿泉水瓶，让学生去把矿泉水瓶立放在课桌上面，让学生探索怎样放置矿泉水瓶最牢固，学生通过探索发现了能够把矿泉水瓶立放在桌面上的办法，从而为后面的研究打下了良好的基础，教学环节如下：
环节一：同学们好，今天我们来做一个动手能力的比赛。现在呢，请同学说把自己提前准备好的矿泉水瓶都拿出来，现在同学们自己思考，怎样放置矿泉水瓶在桌上最牢固，看看哪位同学能够在最短的时间内把矿泉水瓶立放在课桌上面？预备，开始！
2.情景设问
经过了上一个环节的教学活动，通过体验教学活动直接指向本节课程要探究的教学问题，具有非常强的针对性，具体的教学环节如下：
教师：同学们，有谁可以告诉老师怎么样放置矿泉水瓶才是最牢固的，为什么那样放置会很牢固呢？
学生：......
教师：同学们可以看到这个矿泉水瓶是不是瓶口的方向要比瓶底的方向小很多呢？这有没有像埃及的金字塔一样，那你们就可以根据金字塔的放置方式，去对矿泉水瓶进行放置，这也就是为什么这样放置最牢固的原因了。
3.设计建构
经过第二个环节的探讨，学生会发现物体的重心点越低，支撑面就越大，稳定的性能也就越强，进而延伸体会到高塔也应该具有类似的特点才能够保持稳定，紧接着就使用提供的有限材料展开高塔模型的设计和制作，在整个制作的过程当中，学生可能会采用多种方式放置吸管，但是怎么样去放置吸管才能够让高塔的模型变得更高，每一层需要放多少跟吸管？也就是说怎么样才能够发挥出有限材料的最大作用，这就是学生在整个过程中需要综合考虑的一个问题，体会工程技术设计的快乐，具体的教学环节如下：
环节三：亲自动手来搭建一个稳定的高塔，材料：20 根吸管，环保纸黏土一袋。
具体要求：制作框架结构高塔，要高还必须要稳定；十五分钟之内完成探究任务；不可以使用其他任何材料。
小组讨论：怎么样才能建设出高又稳定的塔，分析小组讨论出来的方案，总结，完善。
教师：给出材料，进行展示，提出问题，总结成功的方案，指明需要注意的细节部分。
学生：对材料进行确认，了解规则，学生展开讨论，进一步优化方案，最后开始动作制作高塔。
4.检验与优化
在建设高塔模型完后以后，组织学生对模型的高度进行测量，检测抗风的性能，对实验的结果进行简要的分析，找出不足之处，加以改进。
环节四：同学完成了自己的作品。现在让我们会来检验一下它吧，看看具体哪一个小组获得最终的胜利？
规则：高度；稳定。
经过检验找出不足的地方，让学生再次进行整改，整改后再次检查。
教师：提出问题，然后组织学生进行再次检查、整改。
学生：学生检查，优化方案并进行整改；再次进行检查。
2.55.模型建设完成以后，让高塔模型做得好的小组进行展示，做学生心中的榜样，紧接着对各个小组进行分析，得出结论，发现高塔结构的稳定性特点。让学生经历一个完整的教学探究过程。具体教学环节如下：
环节五：小组展示作品，如果给你们更多一些的吸管，你们能建出多高的高塔？
教师：组织学生对作品进行展示，给出评价。
学生：学生总结，汇报交流得出来高塔结构稳定性的特点。
结束语：
小学科学实验就是基于小学生的兴趣，合理利用小学生的好奇心和小学生爱好探索，研究的天性。教师可以把科学实验作为基础，在结合数学、工程、技术等有关的学科知识，把教学资源进行整合，这样有助于学生构建较为系统的研究思路。在新形势之下，小学科学教师要从多角度去准确掌握STEM 的教育理念关键点，根据教学的内容和学生的实际情况设教学环节，彰显小学科学实验课程的独特魅力，全面提升小学生的综合科学素养。
