运用STEAM理念开展科学课教学

王秋萍

【摘要】小学是教育的起始阶段，小学科学着重培养学生的创新精神与实践能力，在立德树人的根本任务中发挥其独特的育人价值，而STEAM教育重视学生综合能力的培养。因此，将STEAM理念运用在小学科学教学是现代教育发展的必然趋势。基于此，笔者将STEAM教育理念、合作学习和探究性学习策略融合到小学科学活动课程中，通过提出问题、构建新知、制定问题解决方案、设计与制作、分享交流、总结评价等环节来提高科学活动课程的教学效果，从而培养学生的跨学科能力和问题解决能力，实现育人目标。

【关键词】STEAM课程;小学科学;探究性学习

一、STEAM理念下的教学分析

（一）教学内容分析

本次整合的教学内容来源于教科版小学六年级上册科学教材的第二单元“形状与结构”。课程内容主要通过试验探究不同形状的抗弯曲能力，研究条形、拱形、框架等结构特点，认识高塔和桥梁的结构，能够设计科学合理的形状结构。教学活动以科学探究的形式开展，包括提出问题、作出假设、设计、动手实践、合作、交流、汇报总结，体验科学技术对社会进步的巨大影响。此课程中不仅涉及了科学知识，同时也包含着数学、工程、艺术和技术的知识，从实验材料的选取到各种不同的设计和实践操作，切实培养学生的计算思维和创新实践能力。

（二）教学目标分析

运用STEAM理念开展小学科学教学的总目标是：课堂坚持“教师主导，学生主体”的理念，引领主动学习，协作学习;体验科学、技术对社会进步的巨大影响，培养学生的信息素养和思维能力;提高探究兴趣，发展探究能力。具体到“搭建纸桥”这一教学活动为：要求学生从科学（S）的角度探究使用的金属垫片和探究不同形状的纸梁的抗弯曲能力和承重能力;知道形状和结构与它的功能是相适应的;能够认识和控制变量，记录数据、分析数据，得出合理的结论。从技术（T）角度使用互联网信息搜索功能，掌握视频录制和幻灯片制作方法，感受3D打印技术的魅力。从工程（E）角度设计方案画出草图，实施方案和制订桥梁评价标准。从数学（M）角度进行纸桥承重能力和抗彎曲能力的加减运算、测量纸桥的长宽高和跨度、能够绘制纸桥的几何、比例、三视图等。从艺术（A）的角度关注桥的色彩搭配和造型设计，懂得欣赏桥梁建筑形状和结构的美。

（三）学情分析

1.整体学习情况：六年级的学生整体学习习惯较好，课堂表现积极、思维活跃，具有较好的观察能力动手能力，对探究活动充满兴趣。同时，个别学生存在表现太过活跃或不积极，课堂中需重点关注，给予适当指导。

2.已有的知识与经验：学校重视学生科学活动素养的培养，有两间专用的科学实验场室，开展过观察、实验、调查等实践活动。学生具备知识的获取能力，对探究方法的掌握程度较好，具备初步的信息技术软硬件的应用能力，具备初步的科学活动知识运用能力。

3.儿童心理分析：六年级学生对身边发生的事情有着强烈的好奇心和探究欲望，他们乐于动手操作具体形象的物体。此次科学课程内容与生活的联系十分密切，教学过程中以学生为中心，充分发挥学生的主体作用。学生小组一起进行头脑风暴制定评价量规，增加学生对学习内容的认同感，增加学生的学习兴趣。

（四）教学设计分析

教学设计理念：根据教学目标和学情分析，结合学校开展科学课程的实验条件，采用探究性学习策略和STEAM理念来指导课程的实施，通过对设计、制作过程的迭代修改去完善作品，在实践探究中培养学生的综合能力。

教学流程：课程由“导入情境，提出问题——构建新知，分解问题——制订问题解决方案——设计与制作——分享交流——总结评价”6个环节组成。首先创设情境引出活动主题，激发学生的探究兴趣，提出活动任务;接着通过学习了解各种不同形状的纸梁的抗弯曲能力和塔、桥的相关知识，引导学生将问题进行分解，化繁为简;随后初步拟定搭建纸桥的注意问题，制订问题解决的方案，然后对纸桥进行构造设计，参照设计对纸桥进行初步搭建，小组合作制订评价标准，最后通过小组作品展示进行汇报，收集建议后完善设计图和模型的搭建，最后进行自评与互评。教学设计重点关注学生的设计能力和动手实践能力，在实践探究中培养学生的问题解决能力和小组合作能力。具体教学设计如下图：

二、STEAM理念下的教学流程

笔者基于上述教学设计，开展了课堂教学，具体实施过程如下：

（一）导入情境，提出问题

教师通过图片、文字、视频、现场模拟等途径向学生展示各种形状的特点以及作用，将相关的科学知识综合运用，引出桥的概念和作用，接着展示桥梁的相关知识，借助信息技术手段，将不同类型的桥展示给学生，让学生充分认识桥的作用和特点，最后提出“用纸造桥，需要考虑哪些问题？如何搭建纸桥？”通过问题，激发学生的兴趣;通过讲解、演示、提问，引发学生的探究欲望。

（二）构建新知，分解问题

讲授新知，将任务进行分解，化繁为简。第一个探究活动：引导学生探究比较不同形状的纸梁的抗弯曲能力（—形、○形、U形、口形、W形、△形等），得出抗弯曲能力较强的纸梁形状。第二个探究活动：通过改变纸梁的厚度和宽度等，探究得出改变材料的形状可以改变材料承受力的性能。第三个探究活动：通过模拟实验，探究、学习拱形、圆顶形、球形等特点，能够在搭建纸桥的时候选择合适的形状进行设计。第四个探究活动：探究四边形、三角形、多边形等框架的稳定性，能够总结出三角形可以加固框架结构等特点。第五个探究活动：通过试验探究物体的稳定性具有上小下大、上轻下重的特点;能理解高塔和桥不轻易倒塌的原因。基于以上的知识探究学习，最后来解决“用纸造桥，需要考虑哪些问题？如何搭建纸桥？”通过对问题的分解，逐步考虑要解决问题的影响因素，使问题简单化，提高学生的探究兴趣和解决问题的思路。

（三）制订问题解决方案

根据习得的新知，重新梳理任务要求。首先明确实验的材料是：旧报纸、胶带、剪子、尺子。小组讨论得出影响纸桥的因素有：纸的特性、纸桥的长、宽、跨度、形状与结构等。以上述的影响因素为出发点，小组进行头脑风暴思考：如何设计制作一个抗弯曲力强，载重力大、美观且节省材料的纸桥？

（四）设计与制作

在上述解决问题的基础上，小组共同合作设计纸桥结构图，反复修改设计方案，在任务单进行记录。确定设计方案后，小组合作建造纸桥。因本班学生从三年级开始进行信息技术课程的学习，学习过3D打印技术，能够掌握基本的软件操作和打印技术，最后拓展布置，每个小组共同使用3D one软件对纸桥进行建模，将小组作品打印展示。小组在搭建纸桥的过程中总结注意事项，不断修改，完成最终的作品。

（五）分享交流、改进创新

最后对作品进行汇报，各小组根据自定义的评价标准对各小组作品进行点评，总结反思这次的探究实践过程，为今后教学提供参考意见。

三、总结

课程整合了课件、任务单、评价量表、电脑等素材，为学生探究提供了丰富的资源和探究途径。教师将整个学习分为六个环节，分解任务化繁为简，使学生的学习更具有探究性，通过设计制作与解决问题的迭代修改，促进学生的小组合作和思考;学生参与评价量规制定的过程，可以增加学生对评价的认可，促进学生的学习动机;在汇报与总结过程，注重对学生的逻辑思维和批判思维的培养。

该课程还需要改进的地方是教师的引导性不足;评价维度还应该更细致地划分，给学生明确的指导;在活动的总结处，学生对整个活动的反思还有待指引，且小组间的相互学习还有待加强。小学科学是一个综合实践性很强的学科，需要教师和学生共同参与在活动中，真正发挥发出STEAM理念的作用。

参考文献：

[1]郁波.义务教育课程标准试验教材科学教师教学用书（六年级上册）[M].教育科学出版社，2004.

责任编辑  杨  杰