融入STEAM教育理念的實驗設計與實施

張志兵

[摘? ?要]STEAM課程倡導跨學科學習，對知識進行有效整合，從實際問題入手研究對策、解決問題。以設計實驗方案、合作交流、動手操作、展示評價為主線的課堂組織形式，構(gòu)建綠色、融合、開放而富有創(chuàng)新性的現(xiàn)代課堂，體現(xiàn)了以生為本的教育理念。以“液體蒸發(fā)”教學為例，探索實驗設計的新思路，建立起課本理論知識與生活實際相結(jié)合的紐帶，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力。研究發(fā)現(xiàn)，STEAM教育理念的實施，不僅有助于提升學生的科學素養(yǎng)，也為教師的教學提供一定的參考和借鑒。

[關鍵詞]STEAM教育理念;實驗設計;液體蒸發(fā)

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）17-0086-03

STEAM課程是美國最早提出的，課程開設主要集中在一些發(fā)達國家，其評價教學效果是否達成具有以下幾個方面的特征：一是以真實問題的解決為重要導向;二是以必需技能的培養(yǎng)為實踐重點;三是以得當?shù)膶W科整合為基本依托;四是以藝術(shù)的深度融合為發(fā)展趨勢;五是以公平的教學參考和評價為根本原則[1]。美國還設立了專門的STEAM試點學校，像高校一樣，學生可以申請經(jīng)費，開展項目的研究，并有機會得到專家的指導，表現(xiàn)優(yōu)秀的學生還能提前參與一些大學選修課程，大大提高了學生的知識水平和創(chuàng)新意識[2]。

STEAM課程在我國的開設還處于探索階段，一些經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和教育發(fā)達地區(qū)已率先嘗試STEAM課程教育。2016年，教育部發(fā)布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中明確提出，要“積極探索信息技術(shù)在‘眾創(chuàng)空間的跨學科學習（STEAM 教育），著力提升學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，促進學生的全面發(fā)展”。廣大教育工作者認為，STEAM教育受重視程度不夠，STEAM中的“A”不是具體藝術(shù)門類，STEAM不是一門具體的課程，但能鼓勵女生進入理科領域[3]，職高技術(shù)類學校更容易授受STEAM教育，它為學生以后進行職業(yè)規(guī)劃提供質(zhì)量保證和更多選擇的可能。

實驗探究是初中理科最重要的學習方法之一，它包括六個步驟：提出問題、作出猜想、設計實驗方案、收集事實與證據(jù)、得出結(jié)論、交流與討論。實驗方案設計是最能提升學生科學素養(yǎng)，體現(xiàn)學生主觀能動性的關鍵步驟。傳統(tǒng)實驗采用的主要方法是控制變量法，要求學生弄清楚自變量、因變量和無關變量（被控制的量），設置對照實驗。只要學生按照這個模式，按部就班地進行實驗，一般都會收到預期的效果?？墒?，這種傳統(tǒng)的實驗探究方式，會將學生的思維引向同一個方向，雖然能讓大多數(shù)學生達成學習目標，但并不能讓每個學生的潛能和創(chuàng)新能力都得到最大限度的發(fā)揮，且易于讓學生形成思維定式。融入STEAM教育理念的課堂教學，不僅能解放教師，還能給學生提供更多的創(chuàng)新與展示的空間。

一、實驗設計背景介紹

1.教材分析

“液體蒸發(fā)”是浙教版科學教材七年級上冊第4章第6節(jié)的第一課時，本節(jié)課的重點是探究影響液體蒸發(fā)快慢的因素;熟練掌握科學實驗探究的基本步驟;學會用控制變量法設計實驗。實驗時，所用儀器均由教師提供，整個活動過程按照“說明書”一步步展開，沒有留出足夠的空間讓學生思考這些問題：為什么要用這些器材？可不可以自己重新設計實驗方案？本實驗與哪些生活現(xiàn)象有聯(lián)系，能解決哪些實際問題？觀察發(fā)現(xiàn)：很多學生課后并不會運用所學知識去解決生活中的問題，導致課本上所學的知識與生活實際脫節(jié)。這樣的實驗設計沒能激發(fā)出學生繼續(xù)探究的動力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

2.可行性分析

本節(jié)內(nèi)容重點突出，相對簡單，具備開展實驗設計與實施的條件。在此處融入STEAM教育理念，可以將科學知識（影響液體蒸發(fā)快慢的因素）、技術(shù)（動手操作）、藝術(shù)（實驗方案設計及作品外觀美觀）、應用（作品效果檢驗）和評價（生生互評和教師點評）等整合在一起。我國之所以難以大范圍地實施STEAM教育，除了思維差異、場地限制、缺少專業(yè)指導、升學壓力等因素外，最大的限制因素是STEAM課程的開發(fā)成本太高，往往要借助現(xiàn)代信息技術(shù)、高新材料等。因此，一節(jié)STEAM課，要耗費大量的人力、物力和財力。而本節(jié)課所用到的都是生活中常見的材料，所需費用在可承受的經(jīng)濟范圍以內(nèi)。

3.學情分析

七年級學生已經(jīng)積累了一定的實驗經(jīng)驗，但還不全面、不完善，甚至還會受一些錯誤的生活常識的干擾，如“風的大小可以加快蒸發(fā)”，應說成“空氣流動的速度大可以加快蒸發(fā)”。如果把本實驗設計成STEAM課程的形式，既能調(diào)動學生的學習積極性，提高學生動手操作的能力，又能拓展學生的視野，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。通過作品展示和評價，還能挖掘出學生的潛能和提升學生的科學素養(yǎng)。

二、實驗設計過程與實施

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 彭敏，朱德全.STEAM有效教學的關鍵特征與實施路徑：基于美國STEAM教師的視角[J].遠程教育雜志，2018（2）：48-55.

[2]? 王曉.淺談STEAM教育理念的實踐探索：以“設計液體密度測量儀”為例[J].中學物理，2018（20）：37-40.

[3]? 宋亮.STEAM 教育的三個關注點[J].教育，2018（31）：19-20.

[4]? 李晉凱.以化學為主題的STEAM課例設計與實施：以《鋁鹽與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁沉淀的實驗探究》為例[J].現(xiàn)代教育，2018（1）：59-60.

[5]? 劉依祥，桑利丹.基于 STEAM創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].天津科技，2017（4）：31-32+35.

（責任編輯? ? 黃春香）