STEAM教育理念下小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

王紀(jì) 趙鈺婷

摘? ?要：小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是為了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然的好奇心，使學(xué)生能夠利用科學(xué)方法和科學(xué)知識(shí)解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。將STEAM教育理念作為小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課的切入點(diǎn)，對(duì)小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，并通過(guò)“葉脈書(shū)簽制作”，詳細(xì)闡述了利用STEAM教育理念進(jìn)行小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué);STEAM教育理念;案例設(shè)計(jì);教學(xué)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G623? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-010X（2022）16-0061-04

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)STEAM課程設(shè)計(jì)，是將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)融入教學(xué)實(shí)踐，從而創(chuàng)新小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，探討如何利用STEAM教育理念對(duì)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)中引入STEAM理念有以下意義：（1）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（2）發(fā)展學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作與交流表達(dá)能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng)。（4）有利于小學(xué)科學(xué)課標(biāo)提出的探究式學(xué)習(xí)、保護(hù)學(xué)生的好奇心和求知欲、突出學(xué)生的主體地位等課程基本理念的實(shí)現(xiàn)。

一、課程目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能目標(biāo)

了解葉片的結(jié)構(gòu)和葉脈書(shū)簽制作的原理;學(xué)會(huì)選擇合適的工具和材料，制作出完整的葉脈書(shū)簽;掌握簡(jiǎn)單的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技巧，提高科學(xué)素養(yǎng)。

（二）過(guò)程與方法目標(biāo)

小組討論后提出實(shí)驗(yàn)方案，并探究在動(dòng)手操作的過(guò)程中，體驗(yàn)手工工藝的創(chuàng)意制作過(guò)程和方法。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

保持和發(fā)展學(xué)生對(duì)周?chē)澜绲暮闷嫘暮颓笾?，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和探索精神，培養(yǎng)學(xué)生親近自然、欣賞自然的意識(shí)，提高學(xué)生的交流和合作意識(shí)。

通過(guò)裝飾和美化葉脈書(shū)簽，提高美術(shù)素養(yǎng);通過(guò)互相贈(zèng)予葉脈書(shū)簽提高同學(xué)之間的友情。體驗(yàn)知識(shí)綜合、科學(xué)發(fā)現(xiàn)、工程制作和藝術(shù)創(chuàng)作的樂(lè)趣。

二、課程內(nèi)容及過(guò)程

在《葉脈書(shū)簽》的STEM教學(xué)活動(dòng)中，采用PBL教學(xué)法，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心，以問(wèn)題為基礎(chǔ)”的原則。教師根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，制定教學(xué)流程，讓學(xué)生體驗(yàn)手工工藝的創(chuàng)意制作過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力，提升審美情趣。在師生有效互動(dòng)的前提下，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果。本教案將整個(gè)活動(dòng)分為“問(wèn)題與聚焦”“調(diào)查與研究”“制作與設(shè)計(jì)”“展示與評(píng)價(jià)”“拓展與應(yīng)用”五個(gè)環(huán)節(jié)。

（一）問(wèn)題與聚焦

【活動(dòng)說(shuō)明】本環(huán)節(jié)是整個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的起始環(huán)節(jié)，主要是創(chuàng)設(shè)一個(gè)解決生活中實(shí)際問(wèn)題的情境，讓學(xué)生充分感受到活動(dòng)的趣味性和真實(shí)性，調(diào)動(dòng)他們參與活動(dòng)的積極性。

活動(dòng)1：如何留住秋天？

教師在課上提出：進(jìn)入秋天，天氣轉(zhuǎn)冷，許多樹(shù)葉經(jīng)不住涼風(fēng)習(xí)習(xí)，被吹落在地，化作春泥。而回想秋日里那飄灑在空中的葉子，它們把大地點(diǎn)綴得那么美麗真讓人懷念。怎么才能留住樹(shù)葉，留住秋天呢？

學(xué)生思考：可以畫(huà)畫(huà)，可以拍照，可以為它寫(xiě)詩(shī)。

教師引導(dǎo)：我們不妨親手做一個(gè)葉脈書(shū)簽，既美觀，又具有一定的實(shí)用意義。

（二）調(diào)查與研究

【活動(dòng)說(shuō)明】本環(huán)節(jié)學(xué)生將完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備。通過(guò)這個(gè)活動(dòng)，也讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)活動(dòng)背后的生物、化學(xué)知識(shí)，并且進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備，使學(xué)生具有一定的工程素養(yǎng)。

活動(dòng) 2：制葉的“盤(pán)算”

教師展示葉脈書(shū)簽成品，同學(xué)們觀賞，同時(shí)思考：葉脈書(shū)簽制作的原理是什么？葉脈書(shū)簽是如何制作的？制作葉脈書(shū)簽需要哪些材料？教師進(jìn)行問(wèn)題的匯總，提出活動(dòng)任務(wù)：了解葉片的結(jié)構(gòu)、了解葉脈書(shū)簽制作的科學(xué)原理、梳理制作葉脈書(shū)簽的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)工具和材料。請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，通過(guò)查閱書(shū)本或進(jìn)行網(wǎng)上搜索，解決以上問(wèn)題。

在此活動(dòng)中，通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、小組的合作學(xué)習(xí)、班級(jí)的分享交流讓學(xué)生了解到：（1）葉片由表皮、葉肉和葉脈 3 部分組成。（2）熱堿液能腐蝕表皮和葉肉中的蛋白質(zhì)，而構(gòu)成葉脈的纖維素不易被堿腐蝕。因此，采用熱堿液處理葉片時(shí)葉脈可以被保留。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟：采葉、配液、煮葉、刷葉。根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，整理出實(shí)驗(yàn)所需要的工具，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備。

活動(dòng)3：選葉的“眼光”

根據(jù)學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，生活中的葉片各種各樣，千奇百怪，如卵圓型的桂葉、扇形的銀杏葉、巴掌形的楓葉、針狀的松葉、心型的丁香葉、菱形的烏桕葉等等，這些植物葉片除了形狀不同，其薄厚、紋理、質(zhì)地也不盡相同。在此活動(dòng)中，教師提出選擇葉片要有“眼光”，看看哪位同學(xué)最具慧眼，選擇的葉子最適合做葉脈書(shū)簽。

首先，讓同學(xué)們通過(guò)觀察、觸摸，把采集來(lái)的各種樹(shù)葉分類(lèi)。其次，讓同學(xué)們根據(jù)是否適合做成葉脈書(shū)簽進(jìn)行投票，并講一講各自的理由。然后，選出最受歡迎的植物葉片。如果同學(xué)選出的最受歡迎葉片不是最適合做葉脈書(shū)簽的葉片，這時(shí)教師可以進(jìn)一步提示：制作葉脈書(shū)簽要選擇外形完整、大小合適、具有網(wǎng)狀葉脈的植物葉片;幼嫩的植物葉片，易煮爛，但葉脈也容易被刷壞;老的葉子，不易煮透，葉脈也可能不完全。最后，根據(jù)教師的提示，學(xué)生們重新選擇，選出最適合做葉脈書(shū)簽的植物葉片。

（三）設(shè)計(jì)與制作

【活動(dòng)說(shuō)明】本環(huán)節(jié)，學(xué)生要通過(guò)3個(gè)子環(huán)節(jié)來(lái)完成葉脈書(shū)簽的制作。通過(guò)煮葉的“火候”和刷葉的“技巧”兩個(gè)活動(dòng)，學(xué)生能夠收獲科學(xué)和工程方面的知識(shí)，而裝點(diǎn)的“藝術(shù)”能夠讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)具有自己個(gè)性的葉脈書(shū)簽，培養(yǎng)學(xué)生的藝術(shù)創(chuàng)造能力。

活動(dòng) 4：煮葉的“火候”

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，教師應(yīng)當(dāng)采用微視頻的形式將實(shí)驗(yàn)過(guò)程展示給學(xué)生。在煮葉前，教師需要告知學(xué)生一些實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)，比如注意佩戴實(shí)驗(yàn)手套，在使用酒精燈和一些化學(xué)試劑時(shí)要注意安全等等。通過(guò)演示教授學(xué)生一些基本實(shí)驗(yàn)操作技能，如酒精燈的正確使用方法、燒杯的使用方法、藥品取用方法、稱(chēng)量方法等等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中既要保證學(xué)生的安全，又要使其掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，讓學(xué)生充分體驗(yàn)到動(dòng)手的樂(lè)趣，又掌握了應(yīng)會(huì)的知識(shí)技能。特別是過(guò)程中一定要注意，學(xué)生起主導(dǎo)作用，教師起輔助作用。

在此活動(dòng)中，教師要提醒學(xué)生煮葉過(guò)程需要關(guān)注“火候”。學(xué)生需要進(jìn)行預(yù)判和自主實(shí)驗(yàn)，在煮葉的過(guò)程中觀察葉片的變化，并及時(shí)記錄下時(shí)間和葉片的狀態(tài)。當(dāng)溶液變?yōu)樯钌?，葉片柔軟且背面有氣泡凸起時(shí)，停止加熱，用鑷子取出葉片，放在燒杯中備用。記錄單要提前設(shè)計(jì)好，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)能力。

活動(dòng) 5：刷葉的“技巧”

在此活動(dòng)中，教師首先要提醒學(xué)生在刷葉前用自來(lái)水沖洗植物葉片 3～5 次，去除表面殘留堿液。接著，讓同學(xué)們自主探索，如何才能刷出又干凈又完整的葉脈。不少同學(xué)在嘗試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：牙刷傾斜角度較大且用力過(guò)大，主葉脈會(huì)產(chǎn)生裂痕，導(dǎo)致葉片廢棄;葉片邊緣的葉肉不易用牙刷刷掉。在同學(xué)們的合作互助、經(jīng)驗(yàn)交流和不斷地嘗試中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，為了獲得完整、干凈的葉脈，須掌握以下操作要領(lǐng)：（1）傾斜牙刷，使牙刷與葉片之間呈 45°夾角，該角度容易刷掉葉肉;（2）避免來(lái)回刷，應(yīng)按住葉片一端，朝同一方向刷洗葉片;（3）從葉片外側(cè)向內(nèi)刷的方式可有效去除主葉脈邊的葉肉，避免造成撕裂;（4）由于葉片下表面細(xì)胞排列較為疏松，其葉肉比上表面更容易被去除，所以，可以先刷葉片的下表面，再刷葉片的上表面;（5）使用指甲輕輕刮去葉片邊緣的葉肉。學(xué)生觀察刷好的葉脈，發(fā)現(xiàn)葉脈分布密集﹑相互交錯(cuò)連接、質(zhì)地堅(jiān)韌，且所有葉脈并不 在同一平面上，還呈現(xiàn)出輕微彎曲狀等。學(xué)生通過(guò)討論葉脈結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，能夠獲得一些生物學(xué)的知識(shí)。

活動(dòng) 6：裝點(diǎn)的“藝術(shù)”（1課時(shí)）

在此活動(dòng)中，學(xué)生自主設(shè)計(jì)裝飾點(diǎn)綴自己的葉脈書(shū)簽。學(xué)生將刷好的葉脈放入培養(yǎng)皿中，加人適量的84消毒液進(jìn)行漂白，2～3分鐘后取出，用自來(lái)水漂洗于凈。為使葉脈吸干水分快速定型，可以將其放入舊書(shū)壓平。學(xué)生可以通過(guò)水粉對(duì)葉脈書(shū)簽進(jìn)行染色、干花標(biāo)本點(diǎn)綴或粘貼和紙膠帶等方式裝飾葉脈，然后進(jìn)行塑封。塑封后，可以在靠近葉柄段打孔，系上流蘇。至此，學(xué)生DIY的精美葉脈書(shū)簽就制作完成了。

裝飾葉脈的環(huán)節(jié)為全體學(xué)生提供了參與活動(dòng)的機(jī)會(huì)。學(xué)生根據(jù)自己的喜好發(fā)揮靈感、自由創(chuàng)作，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。在本節(jié)課中，學(xué)生通過(guò)付出勞動(dòng)獲得成功，充分感受到實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)帶來(lái)的成就感。

（四）展示與評(píng)價(jià)

【活動(dòng)說(shuō)明】本環(huán)節(jié)是一個(gè)綜合體驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生將展示各自的葉脈書(shū)簽作品。首先，展示的過(guò)程要有序進(jìn)行。其次，對(duì)于葉脈書(shū)簽的成品效果，不能用商品的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)，而要采用開(kāi)放性的評(píng)價(jià)方式，師生共同討論制訂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

活動(dòng)7：葉脈書(shū)簽作品展（1 課時(shí)）

開(kāi)展一場(chǎng)葉脈書(shū)簽的作品展。在活動(dòng)開(kāi)始前，學(xué)生們要共同設(shè)計(jì)教室的布局，哪塊區(qū)域 放置學(xué)生作品，哪塊區(qū)域供觀賞者駐足、觀賞。學(xué)生還要設(shè)計(jì)宣傳單，分發(fā)給其他班級(jí)的同學(xué)、老師，使得感興趣的師生都來(lái)作品展進(jìn)行觀摩、評(píng)價(jià)。還需要教師安排好現(xiàn)場(chǎng)的秩序、安全等。

關(guān)于葉脈書(shū)簽成果的評(píng)價(jià)，不應(yīng)該由教師一方來(lái)評(píng)定，應(yīng)該由教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)、作品展觀眾評(píng)價(jià)多方進(jìn)行。另外，也不應(yīng)該過(guò)度重視結(jié)果性評(píng)價(jià)，還應(yīng)在整個(gè)活動(dòng)過(guò)程中對(duì)學(xué)生表現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)記錄，形成過(guò)程性評(píng)價(jià)。

在所有活動(dòng)落下帷幕后，學(xué)生可以互贈(zèng)自己的葉脈書(shū)簽，加深朋友間的友誼。也可以用于感謝，贈(zèng)給自己的小組里互幫互助的成員或陪伴、輔助實(shí)驗(yàn)的教師等等。

（五）拓展與應(yīng)用

【活動(dòng)說(shuō)明】將科學(xué)實(shí)驗(yàn)生活化，讓葉脈書(shū)簽的實(shí)驗(yàn)走進(jìn)生活。考慮到實(shí)驗(yàn)使用的氫氧化鈉、碳酸氫鈉等化學(xué)試劑在人們的普通生活中難以獲取，可以思考，生活中的哪些物品可以替代實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)試劑。考慮到環(huán)保和節(jié)能問(wèn)題，可以思考，實(shí)驗(yàn)時(shí)用到的哪些工具可以換用其他工具。

活動(dòng) 8：更進(jìn)一步（1 課時(shí)）

（1）生活中的物品代替實(shí)驗(yàn)用品。家里的鍋爐可以替代酒精燈和燒杯，生活中的小蘇打就是指碳酸氫鈉，氫氧化鈉可以用食品包裝袋里面的干燥劑熟石灰（Ca（OH）2）和家里蒸饅頭用的純堿（Na2CO3）制成。漂白過(guò)程中的 84 消毒液可以用洗衣粉代替。

（2）環(huán)保節(jié)能問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)時(shí)選用報(bào)紙、廢書(shū)、廢舊牙刷，能夠增強(qiáng)學(xué)生“廢物再利用”的意識(shí)。

本設(shè)計(jì)案例說(shuō)明：“葉脈書(shū)簽”STEAM活動(dòng)可以根據(jù)實(shí)際任務(wù)計(jì)劃課時(shí)，也可以通過(guò)課內(nèi)與課外相結(jié)合完成。

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