STEAM理念下的科学课堂“项目化学习”实践研究——以四上《制作我的小乐器》的项目为例

STEAM理念下的科学课堂“项目化学习”实践研究——以四上《制作我的小乐器》
的项目为例
【摘要】项目式教学倡导在真实问题情境下，学生通过对驱动性问题进行深
入持续的探索，创造性地解决问题并构建新知识。

为了满足儿童理趣课堂的需要、发展学生科学素养和落实课标的需要，思考如何在STEAM理念下，基于项目化学
习理论，落实科学课堂项目化学习，通过教材分析、学情分析、目标定位把握活
动方向；情境创设、图文设计、技术实践确保活动实施；模型达成度评比、学生
参与度评比双量表评估活动成效的课堂实践，转变了教学方式真正做到教学相长，加强了学生的自学和创新能力，培养了学生沟通交流和合作的能力，提高了学生
综合运用知识和技能解决问题的能力。

【关键词】STEAM理念；小学科学；项目化学习；小乐器制作
一、研究背景
（一）满足儿童理趣课堂的需要
项目化学习通过创设真实情境结合、延伸教材中的学习内容，使课堂充满
“儿童味、科学味”，同时具有开放性，学生可以做出自由选择，多样化的学习
模式为每个学生提供发展机会，多元化的评价主体、标准、呈现，激发不同层次
学生的实践欲望。

（二）发展学生学科素养的需要
项目化学习要求学生对零散知识进行整合、迁移、形成概念性思维，它注重实践活动中对学生问题解决、批判思维、合作交流和自我管理等能力的培
养，是发展学生素养的重要手段。

（三）落实科学课程标准的需要
科学新课标新增技术与工程学，分析现有小学科学教材，发现教材
非常重视技术与工程领域的学习，以教科版为例，已有很多技术与工程类实践活
动环节渗透其中。

基于以上分析，尝试将STEAM 项目教学运用于自己的教学实践势在必行。

笔
者以四上《制作我的小乐器》，从“项目化”的主题开展研究，解决如何整合小
学科学探究活动和技术工程活动的问题。

二、实践操作
（一）结合STEAM理念，构建“小乐器制作”项目式活动的框架
学生在完成一个项目活动过程中，需要运用多学科的知识和技能去解决问题，综合多种思维方式设计方案、收集资料，一个成功的项目活动可以提高学生学以
致用的能力，发展师生的STEAM素养。

结合STEAM教育理念，构建出设计小学科
学项目式活动的基本流程，为分析、设计、实施、评估阶段四个阶段。

（二）基于教材设计目标，把握“小乐器制作”项目式活动的方向
1.分析教材与学情
（1）教材分析：《制作我的小乐器》从课标分析，本课可以尝试用“技术
与工程”领域的观点来阐述制作过程及调试测试，可以用STEAM学习方式来丰富
学习内涵；从单元教学分析，本课是声音单元的应用和总结，通过制作小乐器，
测试对声音的整体认知；从教材分析，本课分两部分内容：设计自己的小乐器；
制作自己的小乐器。

通过整体把握教材，最终希望孩子们经历从设计、制作、调整、展示的完整的制作自己小乐器的过程，建构起改变物体的属性可以使它发出
高低不同的声音这一概念，同时发展学生的实践能力，将科学和技术密切结合起来。

（2）学情分析：《制作我的小乐器》以四年级学生为授课对象，学生通过
前几课的学习，已有声音的产生、传播、声音的高低、强弱变化与振动关系的知
识基础，但学生的合作能力、动手能力、思维能力有所欠缺。

本课让学生经历：选用身边易取的材料、设计简易制作方案、依据设计图合作制作小乐器、调试改进乐器、最终让它演奏出动听的乐曲这一工程项目，让学生在体验项目活动的过程中发展综合能力。

2.明晰项目目标
STEAM代表科学、技术、工程、艺术、数学，STEAM教育强调建立学科之间的关联，打破学科壁垒。

项目化学习目标的制定也要从多学科多维度考虑。

（三）源于学生设计实践活动，确保“小乐器制作”项目式活动的实施
1.情境创设，任务驱动
探索真实世界，解决真实世界的问题是我们追求的方向，生活化的情境创设
能吸引学生参与活动。

情境中提出的任务既要激活已有的知识体系为基础，又要
有适度的挑战性和可操作性。

学生在明确任务后，以“设计师、工程师”角色解
决问题。

（1）原型观察，顺引情境
实物和图片出示几种常见的乐器：古筝、吉他、排笛、口琴、小提琴等，观
察不同乐器的形态结构，分析不同乐器的发声方式，思考不同乐器音高变化的原因，随后提出：如何利用身边易取的材料设计并制作一个小乐器？请你利用身边
的材料自制一个小乐器，演奏《两只老虎》这首歌，1 2 3 1| 1 2 3 1 | 3 4 5
－| 3 4 5－|，参加班级乐器PK大赛。

此情境为学生项目化活动搭建支架，激
发做的欲望，同时为学生自己动手设计制作小乐器提供了一个坡度，降低了难度，明确了方向。

（2）明确任务，聚焦活动
利用身边的材料设计→制作一个小乐器→能弹奏出高低不同的音→能发出有
规律的声音（在基本准确的音阶上）→演奏展示。

2.“图文”并茂，艺数设计
（1）人人设计，发散思维
设计离不开数学精准的测量、计算、打样，也离不开形象直白的艺术表达。

如何借助支架，融合多领域的表达，展示自己技术思维的产物？如何做到图文并茂，从不同角度展现设计，让别人也能看懂设计，需要教师通过支架不断强化和示范的。

学生先以个人为单位设计“我的小乐器”，记录单人人一份，力求人人有思考，人人有参与，人人有生成。

“我的小乐器制作”设计图
设计图要求学生对项目活动进行整体思考，材料的选择、数量的预估、工具的使用，制作步骤的规划等。

这个设计过程让学生运用已有知识经历真实设计，促使学生细致观察、成本控制、时间意识的发展，从而提升设计思维。

（2）分类重组，以赛促研
学生交流汇报自己的设计，教师归纳总结。

学生设计图呈现的基本为以下三
大类
乐器：吹奏类乐器、弹拨类弦乐器、敲击类乐器。

按三大类乐器进行分类，设计思路接近的同学归为一个组，班级总共分为三
大组，
按三大类乐器进行分类，设计思路接近的同学归为一个组，班级总共分为三
大组，八个小组。

以小组为单位开展交流研讨，以组为单位参加班级乐器PK大赛。

3.技术实践，注重探究
在技术操作，制作实践中，涉及工具的操作，材料的加工，流程的优化，模
型的测试一系列活动，展示优秀的设计，引导学生自主思考，突破制作的难点也
就显得尤为重要。

（1）多次实践，给足探究时间
很多教师感叹STEAM活动花时间，原先一节课的活动现在要上几节课，但就
是在这样真实的实践中，学生从接受被动变为积极思考，提高了探究能力。

教师
要给足时间倡导学生多次实践，让学生在组内、组间的头脑风暴中产生一系列有
助于问题解决的构思，为后续的制作实施提供保障。

组内交流，初步构思。

分组后的成员四人重组在一起，组员依次在组内分享
自己的设计，准备选择哪些材料和工具来完成制作，如何调控乐器发出高低不同、有规律的音阶，同时提出可能存在的问题或困难之处请求组员帮助。

组员集思广益，形成一份相对完整的小组设计图，每个组员也可以在自己原有设计图上进行
加工改进。

很多较为内向的学生，相比在全班同学面前发言，在小组中发言的压
力要小一些，更愿意接受这种每人都发言的规则。

组内同质，学生前期有过类似
乐器设计的思考更容易碰撞出思维火花，更有表达欲望，同时也培养了学生口头
表达能力。

组间交流，完善构思。

每个小组将组内研讨后的最终设计通过投影进行展示，并安排组员分享介绍自己组的方案，其他小组从优点和需要改进两方面进行评价，并提出建议。

在此过程中，教师也适时给予指导。

基于分享汇报后，其他小组的
评价和修改建议，小组成员进行二次改进、完善小乐器的设计图。

学生在自己思考、大胆设计乐器草图、小组讨论后，再次进行组间、班级交流分享，找到不足，针对问题讨论，尝试解决问题，让教学的难点在小组的交流探讨和老师的适机点
拨中得到解决。

课后拓展，落实构思。

老师通过班级群与家长沟通，简单介绍此次项目活动，取得家长支持。

延伸任务，让学生把我的“乐器制作设计图”带回家与家长分享，分享过程中要表达清楚自己设计此乐器的原理，请家长帮忙修改，并根据修改的
设计图，与家长一起寻找适合制作的材料和工具，在第二次课前带来学校。

家校
合作，升级项目活动。

材料是项目得以开展实施的必需品，一些常见的材料和工
具让学生自己带来，教师协助准备一些不常见的材料和工具，多样化的材料能丰
富学生的体验感。

（2）多因关联，给足探究空间
一个作品的成功，相关影响因素很多，通过要素分析和展示，拓展探究空间。

材料充足，保障探究。

课前检查孩子们是否带来了设计图所需要的材料和工具。

同时教师也通过上一节课孩子们对乐器制作设计的分享，对本课制作需要的
材料和工具做到心中有底，结合实验室的储备为孩子们提供一些补充的材料和工具，放在讲台供孩子们自助取用。

研讨制作，有序探究。

根据二次完善的设计图，交流研讨制作步骤、工具使用、制作分工，逐步培养孩子们合理分工、在规定时间内完成任务的合作意识。

同时注重培养学生根据图纸制作的意识，制作过程中发现原设计不合理的地方，
可以用不同颜色的笔进行标注和修改。

教师适时点拨给予帮助并加强工具安全使
用的指导。

评价导向，高效探究。

根据设计图、制作步骤、分工安排，制作小乐器。

制
作以小组为单位共同完成一个乐器制作，有能力的同学也可以在小组乐器制作完
成后，再独立制作一个乐器。

学生在老师下发的评价量化表支持下开展项目实践
活动，明确实践探究的具体任务，有目的地调整和改进自己的探究活动。

迭代改进，深化探究。

制作完成后，对自制的乐器进行调试，学生会发现不少问题，如：琴码部位不稳定不牢固、乐器测试不能独立完成需要其他同学协助拿着、音调辨析度不大、整体美观度欠缺、设计不够合理等，在不断发现问题、不断思考、不断调整、不断优化的过程中，完成了乐器的迭代升级，提升了学生解决问
题的能力。

演奏展示，延续探究。

班级开展“乐器PK大赛”，小组派代表或组乐队展示，要求演奏前先介绍乐器的名称、发声原理等，演奏结束后先小组自评，然后
其他小组提出优点和建议，当欣赏完所有小组的演奏后，每个同学将自己宝贵的
一票投给自己最欣赏的那个组。

学生回家后可以演奏一曲给家长听。

在多次演奏
交流的过程中，在欣赏其他小组的作品、听取其他小组的意见后，继续改进自己
的乐器，提升探究素养。

（四）结合项目时实践过程，评估“小乐器制作”项目化活动成效
在STEAM项目实践过程中，需要把任务转化为具有明确要求的达成标准，学
生通过不断解决标准所指的若干难题，最终以完整的产品来评价自己对STEAM所
设计的多领域多学科知识的掌握与应用情况。

评估不是目的，只是促进学生思维
发展的手段。

产品达成度量表和实践参与度量表，双量表评价贯穿于项目活动整
个过程中，便于及时了解学生项目进行状况，调整教学策略，有效帮助学生构建
自己的知识体系，提升项目实践的效益。

1.评价标准:
乐器模型达成度评比：乐器成品与设计图相一致；能发出高低不同、有规律
的声音；乐器美观、成本节约；分工合作、卫生整洁；便于使用、能演奏出《两
只老虎》；能合作完成小乐器的推介工作。

学生实践参与度评比：方案设计、产品制作、修正完善、展示交流、分工合作、个人贡献。

2.评价形式
自我评价、同学互评、教师评价：结合模型设计、组员参与度、模型达成度。

3评价结果
最佳设计奖、最佳制作奖、最佳创意奖、最佳演奏奖、最佳团队奖。

三、实施成效
1.拓宽知识，提升思维
项目化学习后，学生知识面广了，夯实了声音的产生、声音变化的原因等基
础知识，通过选择不同材料制作不同类型的小乐器，了解不同的材料具有不同的
特性。

科学探究上，注重了学生思维深度和宽度的建构。

项目化学习过程中，学
生依据已有知识经验完成新的任务时，会通过不断获取新知识来提高思维深度。

情境联系、项目设计时，又会通过想象、类比、发散等方式来提高思维宽度。

2.发展技能，形成素养
STEAM项目有效融合在小学科学课堂教学中，学生像“科学家一样探究、像
工程师一样实践”的学习过程中，体验从知识到创造的创新、突破从定性到定量
的研究、获得从设计到制作的技能、亲历从原型到迭代的提升，通过不断地设计、制作、测试，发展了坚持不懈的科学品质和严谨细致的科学态度，运用科学、技术、工程、数学等综合知识解决问题的过程中，让创造创新、批判质疑、合作交
流的素养落地生根。

3.教学相长，共同成长
项目化学习是教师和学生共同探索未知的过程，项目化学习对老师提出了更
高的要求和挑战，要求老师要从大概念和能力的角度创造、重构知识和情境，从
教学主导者转变为项目活动的设计者和支持者，STEAM视角下小学科学项目式活
动设计与实施，不仅实现了学生科学探究方式的转型，教师和学生的角色换位，
而且提升了教师的教育理念、教学方式和科研精神，师生营造了良好科学素养的
氛围，在今后的教学中，我将继续深入探究项目化学习的实践！
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