STEM理念下的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗策略的研究

裴曉麗

摘? 要：蘇霍姆林斯基曾說過：在人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者，研究者，探索者。而STEM教育強(qiáng)調(diào)的“以綜合的、多維的方式認(rèn)識世界”這一教育理念已成為小學(xué)科學(xué)教育的核心教學(xué)主張。下面，筆者將從活動背景、活動對象、活動目標(biāo)、活動過程、反思與評價、創(chuàng)新與應(yīng)用等方面出發(fā)，淺談STEM理念下的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗策略。

關(guān)鍵詞：活動背景;活動對象;活動目標(biāo);活動過程;反思與評價;創(chuàng)新與應(yīng)用

STEM教育是指科學(xué)，技術(shù)，工程，數(shù)學(xué)教育的總稱。S代表Science，指科學(xué);T代表Technology，指技術(shù)，科技;E代表Engineering，指工程;M代表Mathematic，指數(shù)學(xué)。STEM理念能夠影響學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，有助于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，而科學(xué)探究實驗課恰好為學(xué)生提、供了參與實踐活動的可能，因此，STEM理念下的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要實現(xiàn)方式。

本次創(chuàng)新實驗分為六個環(huán)節(jié)：

一、活動背景：

1.基于STEM理念下的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗要求。

2.基于我校課程總目標(biāo)和學(xué)風(fēng)

3.基于近幾年我國部分地區(qū)地震頻發(fā)，引發(fā)學(xué)生探究興趣。

二、活動對象：

六年級學(xué)生

三、活動目標(biāo)：

1.通過研究地震活動，讓學(xué)生獲得有積極意義的價值體驗。

2.培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活、勇于探究的科學(xué)精神。

3.引導(dǎo)學(xué)生在活動中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。

4.初步掌握設(shè)計與制作的基本技能;設(shè)計并制作簡易地震預(yù)警系統(tǒng)和地震報警器。

四、活動過程

（一）確立主題制定方案

1.視頻引入收集問題

首先觀看一段地震視頻引出話題，學(xué)生提出了許多與地震相關(guān)的問題并梳理出一些有價值的問題展開研究。

2.查閱資料

各小組開始調(diào)查采訪、上網(wǎng)閱讀、了解了許多地震的相關(guān)知識。

通過查閱資料，學(xué)生對地震有了一個初步的認(rèn)知，為下面的研究奠定了感性基礎(chǔ)。

3.參觀地震展館

我?guī)W(xué)生到地震展館體驗，通過實地考察，對書本上的知識有了更實際的認(rèn)知，也有了自己的思考。

4.班級交流制定方案

學(xué)生對地震這一現(xiàn)象展開研究，各小組制定了方案。要研究地震，還得從地震波開始，學(xué)生了解到：地震波主要有縱波和橫波，縱波破壞力小，橫波破壞力大，真是這樣嗎？孩子們開始了探索。

（二）制作簡易地震預(yù)警系統(tǒng)

1.地震波破壞力研究

為了研究橫波和縱波的強(qiáng)度和破壞性，同學(xué)們進(jìn)行了創(chuàng)意設(shè)計，制作了一款地震波演示儀，制作它真是一波三折。起初學(xué)生曾嘗試用冰糕棍兒、超輕粘土、紙盒子進(jìn)行搭建，但考慮到固定、穩(wěn)定性和美觀問題，經(jīng)多次分析，最后選擇了樂高Ev3套件進(jìn)行搭建，并幾經(jīng)修改，終于完工。

2.地表震動情況研究

這時，有同學(xué)提出：地震波引起的地表震動情況又是怎樣的呢？針對課堂上這一生成性問題，我們用A區(qū)模擬震中，B區(qū)模擬距離較遠(yuǎn)的震區(qū)。在震中地區(qū)，縱波的震動方向和傳播方向是一致的，速度約為6千米/秒，橫波的速度約為4千米/秒，所以縱波的速度比橫波快，我和學(xué)生一起嘗試通過程序控制，模擬地震波的傳播方向，使之能夠清楚地顯示出地震波從震源向外傳播時地表震動的情況。

3.設(shè)計地震報警器

《小學(xué)科學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：教師要引導(dǎo)學(xué)生運用各種工具進(jìn)行設(shè)計，并動手操作，將自己的創(chuàng)意付諸現(xiàn)實。因此，我引導(dǎo)學(xué)生以工程技術(shù)為主線，進(jìn)行思維發(fā)散，展開了設(shè)計制作地震報警器的探究活動。

4.制作地震報警器

（1）合頁式地震監(jiān)測報警器。觸發(fā)裝置就像一個合頁開關(guān)一樣，中間有小棍支撐時，電路處于斷開狀態(tài)，當(dāng)?shù)卣饋砼R，小棍由于震動倒下，合頁開關(guān)上、下兩根銅絲接觸使電路閉合引發(fā)蜂鳴器響起、二極管發(fā)亮實現(xiàn)報警。

（2）小球晃動式地震監(jiān)測報警器，當(dāng)?shù)卣饋砼R，中間的小球晃動接觸周圍的金屬圈，使電路閉合引發(fā)報警。懸掛小球的銅絲太粗的話，小球擺動困難，太細(xì)的話小球又容易掉落，大家在它的粗細(xì)，長短及固定方式上曾展開激烈的討論。

（3）滑動式地震監(jiān)測報警器，當(dāng)?shù)卣饋砼R，金屬圈會從凹槽彈出沿著斜面滑落下來，接觸下面的鐵釘，使電路閉合成為回路引發(fā)蜂鳴器發(fā)出響聲、二極管發(fā)亮實現(xiàn)報警。

（4）鋼珠平衡報警器。兩個大鋼珠分別放置在蹺蹺板的兩側(cè)，下面是盛有鹽水的兩個小杯，由于水位較低，不能接觸兩側(cè)的金屬，因此處于斷路狀態(tài)，地震時，大鋼珠會失去平衡掉落在水杯中，使水位上升，接觸兩側(cè)的金屬觸點使電路閉合引發(fā)報警。

5.在拓展應(yīng)用環(huán)節(jié)，學(xué)生制作了手抄報，總結(jié)自己在本次活動中的收獲。學(xué)生對于地震從開始的陌生恐懼，到掌握自救方法，能夠正確對待地震，進(jìn)而宣傳地震預(yù)警系統(tǒng)，在這一系列過程中，安全意識得到了加強(qiáng)，地震防護(hù)能力得到了提高。

五、反思與評價

1.本活動帶領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計簡易地震預(yù)警系統(tǒng)，培養(yǎng)了科學(xué)精神。

2.通過搭建地震波演示儀和預(yù)警系統(tǒng)，培養(yǎng)了學(xué)生使用新材料解決問題的能力;通過設(shè)計和制作地震報警器，訓(xùn)練了學(xué)生的發(fā)散思維和工程思維能力。

3.地震預(yù)警系統(tǒng)是一項造福人類的工程，學(xué)生在活動中不但充滿了探索的欲望，更有極大的民族自豪感伴隨，本次活動就是要為孩子播種下這顆責(zé)任和擔(dān)當(dāng)?shù)姆N子。

六、創(chuàng)新與應(yīng)用

STEM理念下的小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗課《制作簡易地震預(yù)警系統(tǒng)》填補了小學(xué)階段研究地震課題的空白?！吨谱骱喴椎卣饒缶到y(tǒng)》項目綜合了科學(xué)、數(shù)學(xué)、美術(shù)、語文多種學(xué)科，實現(xiàn)了小學(xué)科學(xué)課與STEM教育的有機(jī)契合，通過教師的知識儲備和跨學(xué)科整合，啟發(fā)學(xué)生，使之具備開放的思路、溝通合作能力以及較強(qiáng)的動手能力，提高了學(xué)生的核心素養(yǎng)，我將這節(jié)stem項目課程的整個實施過程以說課的形式進(jìn)行了展示匯報，獲得了國家、省、市專家的高度評價，并在教育部基礎(chǔ)教育司主辦的第七屆全國中小學(xué)實驗教學(xué)說課活動中獲得金獎，這節(jié)STEM理念下的科學(xué)創(chuàng)新實驗課模型建構(gòu)系統(tǒng)科學(xué)，實驗活動創(chuàng)新突出，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了更豐富、更科學(xué)的實驗情境，激發(fā)了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，提升了教師的實驗教學(xué)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]? 陳雨薇.基于stem理念下小學(xué)科學(xué)活動設(shè)計的策略研究[J].好家長，2017（76）：203-203.

[2]? 胥雪梅.基于STEM教育理念的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略[J].好家長，2018（48）：202-202.