基于stem的科学课生活化实验开发研究

小学科学
基于STEM的科学课生活化实验开发研究
◇连仲月
2017版《义务教育小学科学课程标准》的学科关联建议里提到：“STEM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、工程和数学有机地融为一体，有利于学生创新能力的培养。

科学教师可以尝试运用于自己的教学实践。

”
笔者所执教的是教科版小学科学教材，该教材非常注重科学与生活的联系。

学生的科学学习内容大部分来自学生身边常见的生活现象，其中生活化的科学实验操作活动更易于培养学生解决问题的能力。

而且，教材以大单元的形式编排学习内容，有利于开展项目学习。

因此，笔者立足教材的“技术与工程”领域，围绕STEM教育理念，确定研究开发小学科学生活化实验的策略。

本文以《建高塔》为例，从创设生活化情境，明确学习任务；提供“自助餐”式的生活化材料，培养创新能力；研究生活中的高塔，提供学习支持；设计高塔，建立模型；联系生活实际，解释生活中的事物和现象五方面，基于STEM的小学科学课程生活化实验的开发进行了探究。

一、创设生活化情境，明确学习任务
上课伊始，教师先让学生玩“立铅笔”（铅笔的一端削尖）的游戏，激发学生的学习兴趣，并了解上小下大放置的物体比较稳定。

然后出示埃菲尔铁塔，引发学生关注。

“你知道这是什么吗？它位于哪里？”“小时候你用积木块搭过塔吗？”最后，情境引入：“现在我市需要建造一座塔来作为地标性建筑，你们有兴趣参与其中的设计与招标吗？”
你看，创设这样生活化的情境，不仅快速地激发学生的学习兴趣，而且明确地提出了本节课的学习任务，学生就会利用自己的知识储备来想办法解决这个问题。

二、提供“自助餐”式的生活化材料，培养创新能力
教材中选用可乐瓶、胶带让学生搭建高塔，在实际教学中，我发现学生对此兴趣不够浓厚，感悟不深。

究其原因，主要是搭建材料限制了学生无限的想象
力。

对于“技术与工程”领域的教学，材
料是一个关键因素，它与生命科学、物质
科学、地球与宇宙科学的教学一样，都需
要准备有结构典型材料。

除此之外，材
料的要求还需要多样性，以利于学生创
新能力的培养。

因为多样性的材料，既
给予学生选择的余地，又为学生的设计
打开了思路，可诱发学生有更多的思路，
制作出不同的有新意的作品。

其次在材
料设置上可设置“自助餐”式材料区，学
生可根据自己设计的模型去选择适宜的
材料，从而培养学生的元认知。

所以，我
根据教学内容的需要，和学生们一起准
备了胡萝卜块和牙签、塑料雪花片、意大
利面、棉花糖等丰富的、本土的、生活中
可寻找到的材料供学生选择。

三、调查研究生活中的高塔，提供学
习支持
在学生明确任务后，教师要想办法
激活学生头脑中已有的对解决任务所需
概念的理解。

要想设计出理想的塔，就
要激活学生前面所学的形状与结构知识
和材料知识。

我们可以在课上分享课前
收集到的世界各地的塔的情况。

在分析
塔的特点时，教师应引导学生观察各种
塔在形状与结构上的特点。

这些塔的形
状有什么共同的特点？都是由什么结构
组成的？这样的结构有什么优缺点？学
生通过交流分析理解了塔的共同特点与
设计的关系，有利于学习科学概念后的
迁移和运用。

四、设计高塔，建立模型
1.提出设计要求。

条件限制是科学
技术走向现实生活必然面临的问题。

因
此，在基于STEM理念下“技术和工程”领
域的学习中，教师要针对教学内容，提出
明确的限制条件，这是理解真正的科学
技术设计的开始。

所以在《建高塔》中，
可以通过发布招标书，提出设计要求：①
结构符合科学原理，具备不易倒塌的特
点；②高度达到80厘米以上；③具有一
定的抗风能力；④具有一定的美观度，符
合现代简约风格；⑤成本不得突破预算，
胡萝卜（十粒一元）、牙签（十根一元）、塑
料雪花片（十片一元）、棉花糖（十粒一
元）、意大利面（十根一元）。

2.设计、分析与论证。

根据招标要
求，各小组先运用相关知识初步构思和
设计，再经过“小组讨论—选择—确定方
案—画出草图”的过程。

在这个过程中，
学生要思考哪个方案最可行，哪个方案
最实用，哪个方案最节约等问题。

这个
环节是学生设计一个解决问题的方案的
过程，也是一个对多种方案进行优选的
过程，能有效提升学生的思维品质。

3.建立高塔模型。

这个环节是本节
课教学的核心环节，各小组根据最优方
案制作高塔。

制作时应思考：底座如何
连接？如何确保形状下大上小？遇到了
哪些困难？我们是如何解决的？
在实际教学中，学生很容易受到材
料或其他小组的影响，轻易否定或更改
原先的设计方案，甚至将方案丢在一边，
想到哪做到哪。

因此，老师应有意识地
鼓励学生先按自己小组的设计做，验证
自己原来的构思行不行，问题出在哪，然
后小组研讨后慎重修改。

如果在实践中
有新的创意，最好立即在方案中加以体
现，调整和完善原先的设计方案。

五、联系生活实际，解释生活中的事
物和现象
高塔模型建好后，要让学生用实际
制作的高塔去解释生活中的高塔，培养
学生灵活运用知识的能力。

总之，STEM教育是一个项目，它的
内涵丰富。

我们应立足教材的“技术与
工程”领域，围绕STEM教育理念，研究开
发小学科学生活化实验。

要在开展
STEM教育过程中，不走形式，扎实每个
教学环节，让STEM教育真正发挥它的
价值。

【本文系福建省教育科学“十三五”
规划2018年度立项课题《小学科学课程
中STEM教育资源的开发与应用实践研
究》（FJJKXB18-682）阶段性研究成果】
【作者单位：泉州市泉港区第三实验
小学福建】
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