基于STEAM 素養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐探索
——以自制家用“玩具版”絞肉機(jī)為例

福建省福鼎市實(shí)驗(yàn)小學(xué) 卓丹丹

基于STEAM 素養(yǎng)的培養(yǎng)，筆者利用“自制家用‘玩具版’絞肉機(jī)”這一課題，開展了系列校本社團(tuán)活動。學(xué)生在學(xué)習(xí)、合作、交流過程中碰撞新的想法，進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)。本文以本次活動的四節(jié)課為例，談?wù)勗诳茖W(xué)課教學(xué)中的一些探索與思考。

一、在發(fā)問中學(xué)習(xí)，不斷思考

“自制家用‘玩具版’絞肉機(jī)”這一社團(tuán)活動，大致可以分為4 個主題進(jìn)行授課。第一節(jié)：認(rèn)識“絞肉機(jī)”（認(rèn)識樂高器材，成員間相互認(rèn)識、交流），第二節(jié)：設(shè)計絞肉機(jī)模型（設(shè)計繪圖），第三節(jié)：制作本組特色絞肉機(jī)模型，第四節(jié)：展示交流本組絞肉機(jī)（交流反饋，小組間點(diǎn)評）。設(shè)計4 個主題后，同組老師之間進(jìn)行交流討論：認(rèn)為學(xué)生來自不同的班級，相互不熟悉，基礎(chǔ)也參差不齊，不便于教學(xué)。一些基礎(chǔ)較好的學(xué)生有可能一節(jié)課就能設(shè)計出絞肉機(jī)的模型，接下來的課程該如何開展？其實(shí)就跟科學(xué)課一樣，許多科學(xué)原理、現(xiàn)象學(xué)生都知道，并且在生活中也司空見慣，但是他們的知識體系不全面。所以，才需要開展小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)，以幫助學(xué)生學(xué)會思考問題，發(fā)現(xiàn)問題，不斷去探索發(fā)現(xiàn)新事物。

通過社團(tuán)第一節(jié)課的教學(xué)，筆者發(fā)現(xiàn)了許多問題，比如安排同學(xué)們認(rèn)識樂高零件。其間，男生的興趣明顯高于女生，且男生更喜歡動手去拼裝，女生則按部就班聽從老師的指令去認(rèn)識和觀察零件。加上學(xué)生都來自不同的班級，為此，筆者就要求學(xué)生自由組合，8 人為一組，男女搭配。合理的分組有利于對接后續(xù)的實(shí)踐操作，每個同學(xué)擅長的角度不同，匯集在一起就成了一個新的團(tuán)隊(duì)。社團(tuán)活動第一節(jié)課的教學(xué)讓我越來越清晰地感受到形成團(tuán)隊(duì)的重要性。當(dāng)提出為什么要設(shè)計絞肉機(jī)這個主題時，同學(xué)們都清楚地認(rèn)識到，用人力來切大量的肉需要很長的時間，而機(jī)械就能很好地攻克這一難題。同學(xué)們有了這個想法后就產(chǎn)生了很多的設(shè)想，如怎樣利用材料自制簡易的絞肉機(jī)，能不能廢物利用，能不能設(shè)計出符合每個家庭需求的絞肉機(jī)等。

通過適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，我給同學(xué)們20分鐘的時間進(jìn)行小組思考與討論。該如何分工進(jìn)行研究，利用哪些時間進(jìn)行研究，小組8名成員能否全部到位？組長該如何帶領(lǐng)大家一起思考解決遇到的問題？遇到問題后可以請哪些專業(yè)人士幫忙協(xié)助解答？能利用身邊的資源進(jìn)行回收利用嗎？家里的絞肉機(jī)，工作原理圖、設(shè)計方案該從哪些地方收集？……這一系列問題，并不是短短一節(jié)社團(tuán)課的時間就能解決的。那么，小組成員之間能否快速分析、整理出一套屬于本小組的思維導(dǎo)圖呢？我請同學(xué)們帶著這些問題利用課余的時間進(jìn)行思考，盡可能在最短的時間內(nèi)收集整理小組內(nèi)的問題，并進(jìn)行交流整理。

二、在假設(shè)中學(xué)習(xí)，不斷實(shí)驗(yàn)

在社團(tuán)活動的開展中，我充分利用小組合作學(xué)習(xí)，要求這8 名小組成員進(jìn)行合理的分工，讓學(xué)生先相互認(rèn)識，進(jìn)行簡單的自我介紹。雖然大部分成員來自同一個班級，但仍有部分成員來自其他班級，這就意味著這些來自其他班級的少數(shù)成員不能很好地融入這個重新組合的小組，通過簡單的互動，成員之間的相處更加緊密了。通過第一節(jié)課學(xué)習(xí)樂高零件，小組成員中已經(jīng)有了一些互動，并自主商定8 名成員接下來的分工和任務(wù)。例如，小組成員協(xié)商推選出一位能夠合理統(tǒng)籌的組長，推選出兩位具有美術(shù)基本功的成員擔(dān)任繪圖師，推選出3 位動手較快的成員進(jìn)行零件的收集與組裝，最后推選出兩位善于記錄又會拍攝的小組成員擔(dān)任完成任務(wù)過程的攝影師。通過這些簡單的角色分工，在第一節(jié)下課后，我要求學(xué)生帶著問題去思考。

通過第一節(jié)課的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生都知道了樂高拼裝的基礎(chǔ)原理，也進(jìn)行了樂高主機(jī)與簡單電機(jī)的相互拼接，再通過電機(jī)帶動模型運(yùn)轉(zhuǎn)。那么，適合自己家里使用的絞肉機(jī)到底應(yīng)該是什么樣子？這時，我便給學(xué)生發(fā)了一張信息收集表，讓他們針對家庭成員進(jìn)行問卷。經(jīng)過問卷得到一些基本信息后，同學(xué)們將各自的功能假設(shè)進(jìn)行合理想象。例如，“玩具版”的絞肉機(jī)是不是有運(yùn)行時間長短的限制？是一通電就進(jìn)行工作，還是通過開關(guān)來控制機(jī)器的工作？如果在小家庭中使用，是否也需要使用到大功率的絞肉機(jī)呢？如果基本符合自己家庭的需求，那么，小組其他成員的家庭需求能否得到滿足呢？還有使用的零件、造價成本如何等一系列問題，都需要小組成員利用課后的時間進(jìn)行討論分析。這就意味著小組成員需要在其他時間段集合，收集其他組員的想法，交流自己的想法。正是因?yàn)橛辛诵１旧鐖F(tuán)的成立，學(xué)生之間才會因?yàn)橐粋€共同的研究問題產(chǎn)生凝聚力。課后學(xué)生們常常與我一同討論他們的想法。作為指導(dǎo)教師，我不斷引導(dǎo)學(xué)生深入思考：看似簡單的玩具，如何凸顯它的價值？這才是我為什么提出制作家用“玩具版”絞肉機(jī)的意義所在。

依據(jù)各個組員收集到的家庭需求統(tǒng)計表，結(jié)合每個組員的家庭實(shí)際需求，課后大家又提出許多大膽的假設(shè)，不斷修改絞肉機(jī)的功能，不斷更新絞肉機(jī)的設(shè)計。大家都在嘗試如何通過一系列的思維導(dǎo)圖去增加絞肉機(jī)的基礎(chǔ)功能。有的小組通過簡化外觀來節(jié)約成本，有的小組則通過簡化功能來實(shí)現(xiàn)絞肉力度最大化。雖然是簡單的絞肉玩具，但是安全性能必不可少。為保證家庭成員在安全的情況下使用絞肉機(jī)，同學(xué)們也做了許多的基礎(chǔ)性測試。大家都想通過一些簡單的測試來驗(yàn)證自己的想法，有的組測試小型刀片的力度，有的組測試樂高齒輪快速旋轉(zhuǎn)時的力度等，都能通過一些簡單的測試來進(jìn)行驗(yàn)證。短短的課堂40分鐘，只能撒下探究的種子，課后的不斷實(shí)踐才是驗(yàn)證的最好方式。

三、在合作中學(xué)習(xí)，不斷互補(bǔ)

通過第一節(jié)課的學(xué)習(xí)，孩子們認(rèn)識了許多零件，也知道零件與零件之間該如何銜接、組裝在一起。社團(tuán)課的第二節(jié)需要孩子們對絞肉機(jī)的模型進(jìn)行設(shè)計，即繪圖。我聘請美術(shù)組的老師就零件、結(jié)構(gòu)圖對孩子們進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo)與糾正，術(shù)業(yè)有專攻，只有專業(yè)才能專注。就像上科學(xué)課一樣，許多的科學(xué)概念并不容易被學(xué)生理解，該怎樣用形象生動的語言或者生活中的常見現(xiàn)象去描述？例如在《宇宙》這個單元，對未知的領(lǐng)域，存在許多未知的難題，我作為授課教師應(yīng)該如何去描述？利用圖片、視頻等資源真的能夠讓學(xué)生充分的理解嗎？我想這些都是要大打折扣的。科學(xué)課程包羅萬象，天文、地理、物理、化學(xué)等等，它是一個復(fù)雜的集合體，并不能單獨(dú)進(jìn)行拆分，我想這也是困擾所有科學(xué)老師的難題吧！盡管自身知識水平受到局限，但這并不影響我們繼續(xù)學(xué)習(xí)。所以，教師這個群體非常需要不斷地去學(xué)習(xí)、去進(jìn)修、去研討、去實(shí)踐，從而讓我們有能力去幫助學(xué)生建立完整的知識體系，而不只是紙上談兵。

值得反思的是，我作為主要授課教師，卻并沒有認(rèn)真去學(xué)習(xí)繪制絞肉機(jī)的圖紙。我想我更應(yīng)該請專業(yè)的美術(shù)老師先教我學(xué)會如何繪圖，在此基礎(chǔ)上，我才有對學(xué)生提出指導(dǎo)意見的話語權(quán)，從而幫助他們改進(jìn)繪圖，也才能在接下來的教學(xué)中盡最大的努力避開一些不必要的誤區(qū)。通過兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們最明顯的變化就是團(tuán)隊(duì)的合作能力明顯加強(qiáng)。只要遇到問題，大家就會停下手中的事情，先與本組的同伴進(jìn)行交流討論。而且，孩子們不再是單獨(dú)的個體，而是通過合作變成了一個整體，對團(tuán)隊(duì)的依賴感增強(qiáng)?？粗⒆觽兊淖兓?，我想最終的成品不論如何，至少他們在這次社團(tuán)的學(xué)習(xí)過程中也收獲了友誼。

四、在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，不斷改進(jìn)

社團(tuán)活動的第三節(jié)是利用樂高零件制作具有本組特色的絞肉機(jī)模型。我讓材料員根據(jù)本組的設(shè)計圖和所需要的材料清單領(lǐng)取樂高零件。讓孩子們思考在制作的過程中哪些部位可以簡化或者設(shè)計得更牢固。一個多小時的活動時間內(nèi)，孩子們需要測試自制絞肉機(jī)的性能，需要填寫教師制定的實(shí)踐記錄表。按照記錄表反復(fù)測試自己的絞肉機(jī)，各自以同樣大小的3 塊肉為基礎(chǔ)，在3 分鐘內(nèi)，看看效果如何，有沒有加速的過程，有沒有卡頓的問題，這些情況都在記錄單上如實(shí)填寫。我讓孩子們通過30 分鐘的測試，盡力自主解決問題，盡量做到不提問，除了專業(yè)性的技術(shù)難題以外，其他問題均先在小組內(nèi)自行解決，由記錄員記錄解決問題的過程，簡單描述解決方法。有的老師認(rèn)為記錄問題解決過程是在浪費(fèi)時間，我倒認(rèn)為簡單的記錄和反饋，都是為了讓其他組的同學(xué)從中受到啟示，使他們今后遇到相同的問題時能有合理的解決方法。一次記錄便是一次實(shí)踐的反饋，收集這些反饋的信息，我們才能對問題進(jìn)行分類、整合。就像科學(xué)課那樣，我們在實(shí)驗(yàn)的過程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生去觀察，去記錄。

然而，在具體實(shí)施操作中，還是有學(xué)生因?yàn)椴焕斫鈱?shí)驗(yàn)步驟從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，或因人為操作不當(dāng)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。作為科學(xué)老師的我常常會懊惱：為什么總有學(xué)生實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)失誤？是我在授課的過程中沒有交代清楚，還是實(shí)驗(yàn)操作說明不到位？我想我應(yīng)該擺正心態(tài)，正視問題，在每節(jié)課上狠下功夫，去記錄學(xué)生的失敗點(diǎn)，去了解、分析失敗的原因；去整理、收集每個班遇到的問題，每個班級的情況不一樣，許多問題不能一概而論。只有認(rèn)真地去分析、用心記錄、整合常見的錯誤，才能不斷改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)更好地進(jìn)行。在教學(xué)過程中我也常常遇到很多困惑：教具如何更好地使用，教具能否更好的為科學(xué)實(shí)驗(yàn)服務(wù)？實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)與結(jié)論密不可分，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的一些現(xiàn)象能更好地理解實(shí)驗(yàn)意圖。在教學(xué)中需要反復(fù)驗(yàn)證一個簡單的結(jié)論。課堂上如何更好地利用教具，也需要我不斷深入研究。

五、在反饋中學(xué)習(xí)，不斷完善

經(jīng)過孩子們的制作，每個小組都制作出了一臺具有本組特色的絞肉機(jī)。我順勢安排了一個絞肉機(jī)大比拼環(huán)節(jié)，讓6 個小組分別在3 分鐘的時間里展示本小組絞肉機(jī)絞肉的程度，進(jìn)行冠亞季軍的角逐。孩子們依次上臺展示絞肉機(jī)的性能，闡述制作過程，說出遇到的問題及解決方法。其他小組依次對作品進(jìn)行評價、建議。我用手機(jī)記錄孩子們交流的全過程，看著他們從簡單的提問到專業(yè)的回答，我想這就是我們常說的STEAM，讓孩子們會思考、愛合作、敢實(shí)踐、勤反思吧！短短一個月，大家從陌生到熟悉，從入門到小有成就。小組成員之間密切配合，他們不僅收獲了知識，還收獲了友誼。我喜歡這種教學(xué)模式，新的組合碰撞出不一樣的精彩。每個小組不僅要闡述自己的作品，還要對自己的小組進(jìn)行評價。下課不意味著課的結(jié)束。在合作的過程中是否有摩擦、有意見，最后一節(jié)課你對自己的小組提出什么樣的建議，大家都還在思考。課后，孩子們還會自由組合，形成新的團(tuán)隊(duì)，想通過廢物利用的辦法去設(shè)計“家用版”絞肉機(jī)。帶著濃濃期待的孩子們結(jié)束了為期一個月的社團(tuán)活動，而種在他們心里的科學(xué)實(shí)踐的種子卻正在生根發(fā)芽。他們的每場辯論就像一場博弈。他們之間的辯論沒有輸贏，只有雙贏，因?yàn)槭斋@了更多！經(jīng)過時間的推移，越來越多的人感受到科學(xué)課的重要性，感受到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，更難能可貴的是它能讓學(xué)生實(shí)事求是的去學(xué)習(xí)、去探索、去進(jìn)步。它讓具有強(qiáng)烈好奇心的人通過具體的方法和技能，嘗試用已有的方法和知識去解決問題，并在過程中加強(qiáng)與同伴溝通交流。通過社團(tuán)實(shí)踐活動，我對“專業(yè)”這兩個字有了更深的體會?？粗⒆觽兛释难凵?，看著他們的求知欲，看著他們因?yàn)榻鉀Q問題而產(chǎn)生的喜悅，看著他們認(rèn)真制作的神情，我感受到作為教師的幸福感，我知道只有教師自身具有更專業(yè)和更深厚的知識沉淀，才能引領(lǐng)同學(xué)們越走越遠(yuǎn)。

六、在改進(jìn)中學(xué)習(xí)，不斷升華

通過本次社團(tuán)活動，我越來越感受到工程學(xué)習(xí)的魅力。技術(shù)與工程的學(xué)習(xí)能夠更好地幫助學(xué)生鍛煉自身的思維能力，通過一系列系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，能對科學(xué)課的學(xué)習(xí)提供更大的幫助。社團(tuán)開展的系列學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生越來越感受到科技的魅力。通過與學(xué)生交談，我明顯感受到學(xué)生經(jīng)過STEAM 課程的學(xué)習(xí)，其思維有了突出的轉(zhuǎn)變。他們不僅在思考問題時有計劃有目的地做好準(zhǔn)備，而且能夠提出自己的想法，做出一系列合理的假設(shè)。又根據(jù)假設(shè)制訂相應(yīng)計劃，根據(jù)制訂的計劃再去收集證據(jù)，證明自己的假設(shè)是否合理。通過搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類整理，得出自己的結(jié)論。他們在與同學(xué)的相互探討中得到表達(dá)交流的機(jī)會，不斷通過反思進(jìn)行合理的評價。科學(xué)課程是一門活動性和實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，就是因?yàn)樗攘Κ?dú)特，科學(xué)學(xué)科才越來越受到關(guān)注和重視。學(xué)生在科學(xué)課上學(xué)到知識的同時，還能更好地得到動手實(shí)踐的機(jī)會，而且參與度高，學(xué)生之間的配合也十分默契。配合從何而來，就是從一次又一次的合作、失敗及成功中總結(jié)而來的。我相信，認(rèn)真學(xué)習(xí)科學(xué)課的孩子一定具有良好的思維能力，能充分合理地通過科學(xué)知識解決問題。即使遇到較難的問題也能通過自己的思考去大膽地嘗試解決。我想這就是科學(xué)課的出發(fā)點(diǎn)，也就是讓學(xué)生具備認(rèn)識科學(xué)的本領(lǐng)，并運(yùn)用它去解決實(shí)際問題。

授人以魚不如授人以漁。教會學(xué)生正確思考，讓他學(xué)以致用，這才是教學(xué)的本質(zhì)?？茖W(xué)課只有更好地服務(wù)于實(shí)際生活，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，才是我們一步一步追求的目標(biāo)。正是有了這樣的參與社團(tuán)教學(xué)的機(jī)會，才讓我有機(jī)會花時間、花精力去研究教材，體會教材設(shè)計的意義，更好地為教學(xué)服務(wù)好。也才懂得如何更好地學(xué)教材，懂教材，用教材，體會教材的實(shí)際用意才是對教授科學(xué)專業(yè)的尊重。我也時常感受到科學(xué)教學(xué)帶來的壓力?？萍既招略庐悾l(fā)展的速度越來越快，學(xué)生的提問隨著他們知識體系的完善日益增多。他們提出的問題讓我時常反思自身的不足，常常在思考如何在專業(yè)領(lǐng)域里更好地提升，如何在現(xiàn)有的教學(xué)水平下不斷完善自己的教學(xué)技能與藝術(shù)，我想這才是我接下來前進(jìn)的方向。