“琴弦上的STEM”——中高年级课后服务主题课程设计与实施

陆洳芬 钱 芸

（常州市朝阳新村第二小学，江苏 常州 200011）

在“双减”大背景下，在学校办学理念的引领下，为了切实提高课后服务的品质，我们结合朝阳二小自身优势资源（江苏省艺术特色学校，全国优秀传统文化传承学校，20 多年来一直坚持“民乐文化”传统特色），设计和开发了“琴弦上的STEM”跨界融合课程，将科学、技术、工程、数学、音乐、美术等多门学科进行有机融合，使其具有综合性、多样性、循环性、开放性和趣味性的特点，以此丰富拓展课后服务形式，促进学生全面和谐发展，提升学校教育服务力，培养“素质优良、艺体见长”的阳光娃。

课程以“琴弦上的STEM”为情景线，以科学《奇妙的声音王国》、数学《升和毫升》学完之后的实践活动“奇妙的杯琴”为知识线，“制作民族乐器”为活动线，三线合一设置课程，适合中、高年级开展。

“琴弦上的STEM”属于跨界整合型课程，以科学课为核心教学内容融合其他学科，相互补充、相互转化、共同生长。该课程基本形成“2+1+X”实施模式。“2”是指2 课时基础课程学习，“1”是指1 课时校本课或综合实践活动课，“X”即为课后服务社团活动。学生在真实的情境中，通过科学知识、数据分析与实物建模等活动，建立对乐器的制作原理、制作方法的全面认知。在此过程中，学生实现从单一的“声音”认知到“制作乐器”的实践行动，让“声音”各种抽象因素可视化，建立清晰的科学概念，丰富学生的精神文化，让隐形的文化以其独特的形式启迪学生的心灵。项目学习过程中的实验报告、数据分析报告、乐器设计图、自制乐器成品、产品发布会等，最后以“乐器演奏会”的形式进行成果展示（见图1）。

图1 “民族乐器”STEM 课程

一、细化准备：了解中国民族乐器，建构思维模型

“琴弦上的STEM”课程重在科学探究，细化各项准备是开展实践活动的前提。因此，在课程实施之前，面对丰富的活动材料和相关的活动主旨，教师们要精心考量，排除可能的各种干扰因素，使得活动的开展更具有针对性，更具成功的可能性。

（一）感知材料，引发思考

同学们，每天中午你们走在校园里，总能听到各种悦耳的琴声，当你们听到这么优美的声音，你们会想到什么？你们想了解这些乐器吗？让我们走进乐器的世界去探究乐器的秘密吧（见图2）。

图2 关于乐器，你们想研究什么？

（二）搜索素材，充分体验

有了思考，学习才会真正发生。在有了探究的兴趣之后，同学们可以形成研究小组，通过网络学习、调查了解、请教音乐老师、动手弹奏等方式，了解民族乐器的历史故事；制作成PPT 向大家介绍一种民族乐器，听一听该乐器演奏的民乐；根据乐器的演奏方法，进行分类；玩一玩古筝、二胡、竹笛、鼓等乐器，请班上学过乐器的同学示范弹奏，充分地体验感知；并思考这些乐器除了演奏方法不同，还有什么不同，它们有哪些相同点。然后根据前期的调查学习、小组交流，完成学习思维导图。

活动的准备，既要激发学生“玩”的兴趣，又要引导学生“学”的思维认知，当学生的情感态度和认知思维都做好了准备，“琴弦上的STEM”才有可能真正发生。

二、聚焦主题：思考如何制作乐器，探究科学原理

（一）聚焦主题，开展研究活动

活动1：研究声音的产生

利用科学课，通过研究知道固体、液体、气体产生声音的条件，知道震动产生声音的科学缘由。

活动2：实验探究，研究乐器的音量

（1）在乐器的演奏中，怎样控制它们的音量呢？音量的大小与哪些因素有关？你能不能用教师提供的材料进行科学研究？

（2）研究器材：利用声音检测的App、分贝测量器、不同的打击乐器等材料进行。

（3）学生设计研究方案。

（4）交流研究方案，学生进行相互评价，修改方案。

（5）实验探究，记录实验数据。

（6）交流实验结论（见图3）。

图3 “音量的大小”研究方案设计

活动3：以古筝为研究对象，研究乐器的音调

（1）欣赏古筝演奏表演。提问：当你们听到这美妙的琴声，你们想到了什么？

（2）认识古筝的结构。

（3）出示更多的弦乐器，归纳它们的共同点。

（4）教师给你们提供一些材料，你们能不能制作一个弹拨乐器？（PPT 出示木盒、橡筋、木片）

（5）学生制作，上传弹奏视频。

交代活动要求：请同学们用木盒、一根橡皮筋、和一些木片做一个乐器，做好后请你们试着弹一弹，并拍出你们弹奏的过程上传到我们的网上交流平台。

（6）同学戴上耳机，选择其中的三组作品听听，说说你的发现。（音量的大小、高低……）

（7）声音的大小在科学上被我们称为“音量”，声音的高低在科学上被称为“音调”。刚才你们听到音调有高有低，那么到底高多少呢？有办法知道吗？

（8）介绍测量音调的软件“调音器”，我们打开平板上的调音器软件，“赫兹”是音调的单位。（介绍调音器的使用方法）

（9）同学试着测测自己做的乐器的音调是多少赫兹。（学生分组测量汇报）

（10）为什么我们做的乐器的音调都不一样呢？你觉得可能跟什么有关？你能不能用今天老师给你提供的材料设计实验验证你们的假设呢？（学生设计实验方案，见图4）

图4 “音调的高低”研究方案设计

（11）学生汇报交流自己的实验方案，实验验证自己的假设并汇报实验结果。

（二）反思梳理，清晰科学原理

通过研究我们发现声音的高低与物体的长短、粗细、松紧有关，我们弹古筝时手按在琴弦的不同位置能弹出不同的音调，那是什么科学原理？老师帮你们调琴时是怎么操作的？这又是什么科学原理呢？我们班还有很多学生会吹笛子呢，那要让笛子发出高低不同的声音该怎么做呢？这又是通过改变什么让笛子发出这样的声音的？

三、动手实践：设计制作乐器，学以致用

我们在前几个活动中对声音的音量和音调有了初步的研究，在研究中，我们发现了乐器的发声原理和发出美妙音乐的原理。同学们，你们想不想做一个乐器呢？让我们行动起来吧。在制作乐器前请大家思考：

你想制作那种乐器？下面这些材料（啤酒瓶、吸管、贝壳等）能不能做乐器？你的乐器需要准备什么材料？完成设计方案并交流，你的乐器是用什么原理发声的？音调和音量怎么控制？设计的可行性调查与依据是什么？学生根据自己的设计方案做一个乐器（见表1）。

表1 我设计的乐器

四、成果展示：多元多维度评价，提升综合素养

（一）作品的展示

各小组都完成了自己的乐器制作，现在请大家来展示一下你们的作品并就制作过程、运用的原理以及积累的经验逐一进行说明阐述。

（1）你们的乐器是利用什么原理发声的？能发几个音？

（2）你们在制作的过程中遇到哪些困难？是怎么克服的？

（3）在制作乐器的过程中，你们积累了哪些经验？

（二）作品的评价

现在老师想请你们作为乐师来评价一下大家的作品。你们认为可以从几个方面进行评价？和组员讨论，完成表格，并根据你们的评价标准，对你们组或其他小组的作品进行评价（见表2）。

表2 小组评价

（三）创作过程的评价

老师相信同学们在这个乐器制作过程中收获了很多，也有很多的体会。回顾反思，你们对自己的学习行为满意吗？让我们来自我评价一下吧（见表3）。

表3 自我评价

在整个成果展示与评价过程中，我们力争做到评价对象多元，学生、教师、家长三方参与，自评与他评相结合；评价内容多维，对学习的态度、兴趣、参与程度、任务完成情况、作品制作等内容进行评价，过程性与终结性相结合，质性与量性评价相结合。

五、回顾反思：缕清课程实施过程，总结提炼经验与不足

（一）缕清课程实施过程

在本课程实施过程中，学生以“民族乐器”为载体经历了STEM 课程学习实践过程。

1. 经历了“民族乐器”的设计和制作过程

聚焦问题—科学探究—乐器设计—乐器制作，在系列活动中学习科学概念，解决真实世界里的问题。项目活动的扎实推进是成功的基础，完整的学习过程直接影响学生在活动中的效率。如果没有项目良好的推进策略和评价体系，那么学生的学习是割裂的，破碎的。

2. 经历了思维建模的过程

学生在自主学习、构思、设计、检验、反思、改进的实践活动中建立思维模型。整个活动让学生在项目框架下建构开放的学习模式。学生在项目学习中有更多的学习方式的选择，贯穿活动不是各学科的物理性叠加，而是让学生在主动参与中激活各学科知识、技能的相互融通，有利于学生的认知、情感、个性行为等和谐发展。

（二）总结提炼经验与不足

STEM 教育是跨学科教育，以学科整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，促使学生能够灵活运用各学科知识，提高自身探究能力和解决实际问题的能力。STEM 教育全面推进素质教育向纵深发展。这就对项目组教师的综合素养提出了要求和挑战，整个项目活动中除了书本上的相关科学概念，还有民乐知识储备、信息技术的运动、各种材料的性能、工艺等等，都需要教师能够给予孩子正确的指导。

回顾整个活动，我们发现还有可挖掘、可深入、可修正的内容。比如：同一种乐器用不同材料来制作；怎样激发能力较弱的学生在活动中的主动性；学生设计制作的乐器大部分停留在模仿阶段，如何设计制作个性乐器；在乐器的音调和音量能够调控的基础上，如何建立班级小乐队；等等。今后还有更多的项目有待开发与实施。

六、结语

学校的“STEM”课程不止这一个项目，我们还利用校内外资源、学校实际情况,因地制宜地开展其他年级的STEM 活动，如“舌尖上的STEM”“寻访常州桥”“暗盒里的秘密”“我是植物logo 设计师”等项目学习活动。这些活动形成各具特色的STEM 活动课程体系，在各学科之间相互融合、建立关联，发展学生的创新思维，提升学生的综合素养。而课后服务活动课程也不止“STEM”这一个项目课程，我们还开设了多元、丰富的社团兴趣活动，希望借此能切实全面落实“立德树人”的根本任务，同时将课后服务纳入五育融合体系，开展内容丰富、形式多样的素质教育活动，丰富学生课余生活，拓展课后服务形式，增强课后服务吸引力，促进学生全面和谐发展，提升学校教育服务力，使课后服务从基础态走向高品质。