融入STEM教育理念的“玩中學(xué)”

蔡瑞

在小學(xué)科學(xué)教科書的技術(shù)與工程部分中，多節(jié)設(shè)計與制作類型的課體現(xiàn)了STEM教育理念?？墒蔷唧w怎么實踐，課本中沒有詳細(xì)指導(dǎo)，這給廣大喜歡STEM教育的教師們帶來了一定的困惑。筆者通過幾個“玩中學(xué)”案例展示如何使用STEM多學(xué)科相互交融的教育理念上好技術(shù)與工程部分科學(xué)課，促進學(xué)生各學(xué)科的融合發(fā)展。

“玩中學(xué)”之一：紙船載硬幣，挑戰(zhàn)不可能

目的：把一張A4紙折成船形，能承載幾個一元硬幣？紙張會滲水又那么薄，和A4紙相比硬幣挺重的，肯定承受不了幾個——如果這么想，那你就大錯特錯了。

材料：A4紙，一元硬幣

玩法：根據(jù)比賽規(guī)則，每個小組限2張A4打印紙，在現(xiàn)場完成2艘紙船的制作，紙張只能采用折疊的方式，不能使用其他材料。準(zhǔn)備一定數(shù)量的一元硬幣。比賽時把紙船放入水中，選手往紙船里放一元硬幣，每次只能放1枚，一旦紙船進水，停止擺放硬幣，統(tǒng)計紙船承載硬幣的數(shù)量。比賽限時20分鐘，每個小組允許有兩次機會，取載重多的一次作為最終成績。

比賽中，同學(xué)們發(fā)揮各自的聰明才智，將A4紙折成各種各樣的紙船，有的紙船像一只扁紙盒，目的是盡可能擴大船的受力面積，有的紙船船底折成了瓦楞紙狀，據(jù)說這樣結(jié)構(gòu)的船入水不易散架。另外，放硬幣的順序和速度也很重要，從外圈到里圈放硬幣，紙船下沉的速度要慢一些，放硬幣的速度越快硬幣數(shù)量也越多，當(dāng)然放的時候一定要輕柔平放。

同學(xué)們多次認(rèn)真嘗試，一次次地改造方法，精益求精。比賽不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，更重要的是培養(yǎng)了他們的科學(xué)思維，讓其體會到了創(chuàng)新、探究的重要性。

“玩中學(xué)”之二：象棋疊疊樂

目的：親歷探究過程，“玩中學(xué)、做中學(xué)”，感悟科學(xué)探究的樂趣。

材料：普通象棋

玩法：限時20分鐘完成。象棋疊高塔活動底部只能放一顆象棋子，不能采用底層先放好幾顆再抽取的方法;第二層起個數(shù)不限，不借助任何輔助材料，向上疊加象棋子，搭到主體部分倒塌為止，以疊的象棋子總數(shù)多少取勝。

意義：怎樣的結(jié)構(gòu)更加牢固？怎樣才能疊得更多？這需要反復(fù)進行探究，整個活動過程中不時會響起象棋子跌落的嘩嘩聲，但掩蓋不住那此起彼伏激動歡快的歡呼聲。結(jié)果不是最重要的，重要的是孩子們可以親歷探究過程，“玩中學(xué)、做中學(xué)”，感悟科學(xué)探究的樂趣。

“玩中學(xué)”之三：做琥珀

目的：了解有關(guān)琥珀的知識，通過親手做琥珀的活動，鍛煉學(xué)生的動手能力，在不斷改進制作技巧的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

材料：松香（約2公斤）、酒精燈、石棉網(wǎng)、蒸發(fā)皿、三腳架、大頭針、尖嘴鉗、小昆蟲（或其他小物品）、火柴盒（或其他小容器）

玩法：1.組裝裝置;2.加熱松香;3.夾取蒸發(fā)皿;4.冷卻成形。

制作秘訣：

1.松香里不能加水，也不能使用新鮮樹葉，以免飛濺。

2.用模具做琥珀，先倒入一部分松香，等稍微冷又不凝固時，用大頭針戳住小昆蟲，插入松香內(nèi)固定，再把松香倒?jié)M容器盒，拔出大頭針。

3.放置一定時間，直至松香凝固，取出標(biāo)本。

4.移到火焰邊進行微烤，使其更加圓滑，防止?fàn)C傷。

意義：琥珀是一種化石，是千萬年前松樹流出的松脂，經(jīng)過地殼的變動而深埋地下，并逐步凝結(jié)成的天然化石。琥珀的顏色大部分是金黃色的，內(nèi)部常包含有各種昆蟲，如蜘蛛、螞蟻、蚊蟲及種子、炭化的樹葉等。讓孩子們體驗、感受千萬年琥珀之美。

“玩中學(xué)”之四：雞蛋撞地球

目的：學(xué)習(xí)應(yīng)用創(chuàng)造性思維方式去選擇解決問題;嘗試動手動腦相結(jié)合的創(chuàng)造方式。

材料：兩片厚一點的“減震泡沫”，就是買電器時和厚紙箱分隔的那些白色的東西，需要精心挑選一下;一塊布，要足夠大，如果有DIY要求可以用顏色條紋很多的布，很漂亮;幾顆圖釘;寬透明膠帶。

玩法：具體玩法需要孩子們自己動腦動手，有創(chuàng)新。

玩法參考：在兩片厚的“減震泡沫”中間各挖出半個雞蛋的輪廓。一定要小心，它是保護雞蛋最關(guān)鍵的地方，決定活動的成敗。不要有空隙，最好要緊緊卡死。把雞蛋放在其中，最后用寬膠帶綁緊。

意義：通過動手動腦尋找有效的辦法，反復(fù)將雞蛋“撞”向地球，在玩的過程中感受科技的魅力。

“玩中學(xué)”之五：放飛水火箭

目的：水火箭是一個利用質(zhì)量比和氣壓作用而設(shè)計的玩具，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而其中蘊含的物理原理是了解物理中力學(xué)的重要基礎(chǔ)。

材料：2～6個2.25L的可樂瓶，剪刀、單面刀片、木塞、球類氣針、圓珠筆芯、訂書機、雙面膠、彩色裝飾紙、桌布等輕便不透風(fēng)的材質(zhì)（具體制作方法可以在網(wǎng)上查詢）

水火箭發(fā)射方法：1. 調(diào)控水量，最佳用水量約為火箭容氣空間的1/4到2/5之間。2. 發(fā)射角度為水平方向飛行，由于空氣的阻力，發(fā)射的最佳角度在50到55度之間。意義：制作水火箭寓教于樂，是深受廣大青少年喜愛的科普活動。可以讓學(xué)生直觀了解導(dǎo)彈和運載火箭發(fā)射升空、回收的過程，了解導(dǎo)彈的飛行與飛機的飛行原理及不同點。讓廣大青少年了解航天科技，熱愛航天科技，為國家航天事業(yè)培養(yǎng)、造就、輸送優(yōu)秀人才。

回顧這五個教學(xué)活動設(shè)計：首先通過情境引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生強烈的參與制作活動的動機;其次實驗揭示活動的原理（體現(xiàn)科學(xué)），再以動手實踐進行活動設(shè)計（體現(xiàn)數(shù)學(xué)），然后各小組根據(jù)自己的設(shè)計利用工具進行制作加工，落實自己的設(shè)計（體現(xiàn)技術(shù)）;最后將自己的作品應(yīng)用體驗于生活（體現(xiàn)工程）。整個設(shè)計通過科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程四門學(xué)科的融合，讓學(xué)生體驗享受完整的STEM活動過程，并引導(dǎo)學(xué)生對活動過程進行抽象、概括，繼而形成“技術(shù)”和“工程”的主要概念，完成課標(biāo)要求。