STEAM理念下開(kāi)展小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的探索

在當(dāng)今科技發(fā)展迅猛的時(shí)代，培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生變得越來(lái)越重要。STEAM理念的出現(xiàn)為教育提供了一種全新的方法，它將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，促使學(xué)生在跨學(xué)科的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為STEAM理念的一種實(shí)踐方式，為學(xué)生提供了更加綜合和實(shí)踐性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

一、創(chuàng)設(shè)情境，生成項(xiàng)目議題

開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的第一步是創(chuàng)設(shè)情境。創(chuàng)設(shè)情境是為學(xué)生提供一個(gè)與實(shí)際生活相關(guān)的背景，激發(fā)他們的興趣和好奇心。通過(guò)這類情境，學(xué)生可以更容易地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。生成項(xiàng)目議題是讓學(xué)生思考并提出能夠解決實(shí)際問(wèn)題的項(xiàng)目主題。這可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、進(jìn)行討論和研究來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，“固體的熱脹冷縮”是一個(gè)非常經(jīng)典的話題。我們可以將一條完整的鐵軌通過(guò)教具向?qū)W生演示，詢問(wèn)學(xué)生是否認(rèn)為鐵軌一直是這個(gè)長(zhǎng)度的，有沒(méi)有什么因素會(huì)讓鐵軌長(zhǎng)度發(fā)生變化。然后告訴學(xué)生，今天我們要研究鐵軌的長(zhǎng)度是否會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓l(fā)生變化。同學(xué)們圍成小組，分別舉出他們?nèi)粘Ｉ钪杏^察到的熱脹冷縮現(xiàn)象的例子，并寫(xiě)下來(lái)，同學(xué)之間分享自己的例子，并互相解釋這些現(xiàn)象背后的原理。我們利用白板示意圖，解釋固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。解釋鐵軌由于溫度升高會(huì)發(fā)生熱脹，由于溫度下降會(huì)發(fā)生冷縮。并引導(dǎo)學(xué)生思考，這與鐵軌上的縫隙有什么關(guān)系？老師使用USB數(shù)字顯微鏡將顯微鏡連接到電腦上，然后在酒精燈下放置尺子，并與加熱的鐵條對(duì)齊。通過(guò)顯微鏡將實(shí)驗(yàn)過(guò)程傳輸?shù)接?jì)算機(jī)屏幕上，讓學(xué)生從微觀角度觀察加熱鐵條的熱脹現(xiàn)象，以便他們能夠感受固體在加熱過(guò)程中的尺寸變化。在此基礎(chǔ)上我們可以提出一個(gè)項(xiàng)目議題：設(shè)計(jì)和制作一個(gè)模型，模擬固體的熱脹冷縮現(xiàn)象。學(xué)生們分組進(jìn)行思考，并利用材料和工具設(shè)計(jì)制作自己的模型。他們可以使用塑料、橡膠、木材等材料，并結(jié)合溫度變化來(lái)展示熱脹冷縮現(xiàn)象。最后，我們幫助學(xué)生回顧并總結(jié)所學(xué)的知識(shí)，強(qiáng)調(diào)熱脹冷縮現(xiàn)象在日常生活和工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

創(chuàng)設(shè)情境是開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的第一步，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，生成項(xiàng)目議題，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，以及引導(dǎo)他們提出相關(guān)議題，可以為后續(xù)的項(xiàng)目實(shí)施提供有效的基礎(chǔ)。

二、單元整合，融匯項(xiàng)目資源

開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的第二步是單元整合。單元整合是指將不同學(xué)科的知識(shí)和技能有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以便學(xué)生能夠全面地探索問(wèn)題。通過(guò)單元整合，學(xué)生可以跨學(xué)科地學(xué)習(xí)和思考。融匯項(xiàng)目資源是指在教學(xué)過(guò)程中將不同學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容整合在一起，通過(guò)項(xiàng)目的形式利用多種資源進(jìn)行綜合學(xué)習(xí)。

教師可以利用不同的樂(lè)器進(jìn)行示范，讓學(xué)生直觀地感受聲音相關(guān)概念。為了可視化聲音這一無(wú)形現(xiàn)象，可以運(yùn)用STEAM創(chuàng)新教具。例如，可以使用泡沫制作小球，并將其放置在喇叭上。然后播放音樂(lè)，當(dāng)音量增大時(shí)，泡沫小球會(huì)跳動(dòng)得更高，音樂(lè)停止時(shí)，小球也會(huì)停止跳動(dòng)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以探究聲音強(qiáng)度與物體振動(dòng)幅度之間的關(guān)系。進(jìn)一步，可以將泡沫小球替換為小鏡子，并將其貼在小喇叭上，使用激光筆以45°角射入。鏡子會(huì)將光電反射到墻上。再次播放音樂(lè)時(shí)，光斑會(huì)隨著聲音的強(qiáng)弱而振動(dòng)。聲音越大，光斑的振動(dòng)幅度就越大;聲音越小，光斑的振動(dòng)幅度就越小。通過(guò)這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，將無(wú)形的聲音轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)形式，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具象化。此外，可以在喇叭旁邊放置一個(gè)分貝儀，調(diào)節(jié)聲音的大小，并觀察分貝儀的數(shù)值變化。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)聲音越大，分貝儀的數(shù)值就越大;反之亦然。

通過(guò)STEAM教具作為單元實(shí)驗(yàn)紐帶，將單元整合和項(xiàng)目資源融匯起來(lái)，能有機(jī)地聯(lián)系STEAM科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。單元整合和項(xiàng)目資源融匯是STEAM科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)這兩個(gè)方面的實(shí)施，可以促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維和解決問(wèn)題能力的發(fā)展。

三、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，發(fā)展項(xiàng)目思維

開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的第三步是動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，以發(fā)展學(xué)生的項(xiàng)目思維。動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生親自進(jìn)行實(shí)際操作和實(shí)踐的過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以深入理解科學(xué)原理，并將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決中。動(dòng)手實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)學(xué)生觀察、記錄、分析和解釋數(shù)據(jù)的能力。

在教學(xué)《運(yùn)動(dòng)與摩擦力》這節(jié)內(nèi)容時(shí)，我們可以先引導(dǎo)學(xué)生思考在地板上和地毯上推動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的距離一樣嗎？激發(fā)同學(xué)們的好奇心，學(xué)生利用原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)分析、比較，對(duì)各種信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化和組合，對(duì)問(wèn)題提出假說(shuō)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生控制接觸面的粗糙程度，通過(guò)問(wèn)題和小組討論，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)探究接觸面的粗糙程度對(duì)摩擦力大小的影響。他們可以帶動(dòng)物體做勻速運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)、運(yùn)動(dòng)物體的兩個(gè)平面（一個(gè)光滑面，一個(gè)粗糙面）、測(cè)力計(jì)等實(shí)驗(yàn)器材。通過(guò)觀察彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，并記錄光滑平面和粗糙平面的讀數(shù)，在多次實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。接下來(lái)，我們引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)項(xiàng)目思維發(fā)展。學(xué)生可以自由發(fā)揮，并提出自己的問(wèn)題和假設(shè)。他們可以設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)條件來(lái)探究影響摩擦力大小因素，比如改變運(yùn)動(dòng)物體的重量、運(yùn)動(dòng)物體的速度等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)生可以理解并發(fā)現(xiàn)摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度的關(guān)系，和運(yùn)動(dòng)物體的重量的關(guān)系。

動(dòng)手實(shí)驗(yàn)是STEAM科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)踐能力，同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力的發(fā)展。

四、搭建平臺(tái)，展示項(xiàng)目成果

開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的最后一步是搭建平臺(tái)，展示項(xiàng)目成果。搭建平臺(tái)是為學(xué)生提供展示和交流的機(jī)會(huì)，以促進(jìn)他們的合作和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的分享。學(xué)生可以通過(guò)展示項(xiàng)目成果，展示他們的創(chuàng)意和解決問(wèn)題的能力。這可以通過(guò)舉辦展覽、進(jìn)行口頭報(bào)告或制作展示材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在教學(xué)“設(shè)計(jì)與制作：風(fēng)帆小車”這節(jié)課時(shí)，我們可以向?qū)W生介紹風(fēng)帆小車的概念和原理，解釋風(fēng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響以及如何利用風(fēng)力推動(dòng)小車前進(jìn)，然后帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)制作自己的風(fēng)帆小車。在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，我們提供給學(xué)生一些材料，如卡紙、竹簽、紙杯和膠水。學(xué)生根據(jù)所學(xué)到的知識(shí)和自己的想法，設(shè)計(jì)并制作自己的風(fēng)帆小車。為了進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，我們可以設(shè)計(jì)不同變量來(lái)觀察它們對(duì)小車速度的影響。變量可以包括風(fēng)帆的大小（如不同大小的卡紙），迎風(fēng)的角度（如不同角度的竹簽固定點(diǎn)），以及風(fēng)力的大小（如利用風(fēng)扇控制風(fēng)力大?。?。這樣學(xué)生可以根據(jù)不同的變量設(shè)計(jì)多個(gè)風(fēng)帆小車，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較它們的速度。在實(shí)際制作過(guò)程中，我們可以鼓勵(lì)學(xué)生合作與交流，通過(guò)互相討論和比較不同設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，互相借鑒與啟發(fā)。同時(shí)，我們也可以提供一些指導(dǎo)和建議，幫助學(xué)生克服困難和解決問(wèn)題。當(dāng)學(xué)生完成風(fēng)帆小車的制作后，我們可以開(kāi)始展示環(huán)節(jié)，讓學(xué)生展示他們的項(xiàng)目成果。他們可以向全班展示自己的設(shè)計(jì)思路和實(shí)際制作過(guò)程，并演示他們的風(fēng)帆小車能夠如何利用風(fēng)力前進(jìn)。這樣不僅能夠讓學(xué)生分享和交流，還能夠培養(yǎng)他們的表達(dá)和觀察能力。

搭建平臺(tái)以展示項(xiàng)目成果是STEAM科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的最后一步，通過(guò)展示和交流，可以加深對(duì)項(xiàng)目的理解和認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的表達(dá)能力和創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展。同時(shí)，學(xué)生也可以從他人的項(xiàng)目中獲得啟發(fā)和新的思維方式。

在STEAM理念的指導(dǎo)下開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生獲得了更深入的學(xué)科知識(shí)理解和實(shí)踐技能培養(yǎng)。創(chuàng)設(shè)情境、整合資源、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等過(guò)程，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立思考能力。同時(shí)，通過(guò)數(shù)字化設(shè)備的應(yīng)用，例如使用虛擬實(shí)境、編程工具等，可以進(jìn)一步突出STEAM理念。同樣，通過(guò)項(xiàng)目展示平臺(tái)的搭建，學(xué)生有機(jī)會(huì)展示自己的成果，提高了自信心和表達(dá)能力。

責(zé)任編輯 龍建剛