浅议小学科学STEM活动设计的特征

秦晓华

小学科学教育经过十几年的课改，其科学探究的特质已被越来越多的人所重视，小学生的科学素养在探究过程中得到了长足的发展，但在技术、工程素养方面，在综合应用能力的培养方面还有所欠缺。因此STEM教育逐渐成为基础教育阶段国际科学教育的主流和一门新兴的课程。那在小学阶段该如何开展STEM活动呢？

一、在STEM活动过程中，问题的提出非常重要

一个好的问题，往往能够将当今的重科学探究的科学活动丰富成为一个集科学探究、技术、工程相结合的STEM活动。在教学空气的性质这一课程时，我们往往会作如下设计：

片段一：

准备2个套有气球的水瓶，其中一只底部钻有小孔，让学生对着瓶口吹，看看发现了什么？通过活动，学生会发现，没有小孔的瓶子内的气球吹不大，而有小孔的瓶内的气球能被吹大。这是为什么呢？学生针对这一问题进行讨论并总结：瓶内气球吹不大是因为瓶子里的空间被空气占据着，有小孔的瓶子内的气球能吹大是因为瓶子里的空气被气球从小孔中挤出来，腾出了瓶子内的空间。这样的设计，学生的主要任务还是在于对科学概念的认识与解释。而STEM更注重解决活动过程中所产生的相应的问题。针对这一特点，我们可以适当改变这一活动。

片段二：

1.出示没有钻孔的套有气球的水瓶，让学生吹，发现什么？学生会发现瓶子内的气球不能被吹饱，什么原因呢？学生由此会展开讨论：吹气球的力气不够大，瓶内的气球本来就是破的，可能是瓶内的气体出不去，占住了瓶内的空间，吹的时候嘴巴不紧密，漏气了……

2.在讨论的基础上进而提出任务：你有什么办法将瓶内的气球吹大？这样的转换让学生的学习任务更具挑战，让学生在众多可能性之中找到解决问题的方法，从而提高学生解决问题的能力。學生尝试了各种解决方法：检查了气球的完整性，用力吹，保证吹的时候不漏气，在瓶上扎个小孔让空气跑出去等方法后，发现，只有在瓶子上扎上小孔才能吹饱瓶内的气球。由此得出瓶内空气要占据空间应该是一个正确的结果。

3.在此基础上，老师进而提出有什么办法能够让同学们看到在吹饱气球的同时，真的是有空气从瓶内跑出来了吗？同学们又提出了各种有效的方案：在小洞旁边放一张纸条，吹动气球的时候，如果有空气跑出来，纸条就会动；将瓶子放入水中，吹气球时，如果有空气跑出，水中就会有气泡；在瓶子小洞口塞上纸条，用力吹气球时，纸条会被里面的气体冲掉……随后，学生利用自己的方式进一步证明了，要吹饱气球，必须将瓶内的空气向瓶外排出，也间接证明了，空气是要占据空间的。

通过这些有效问题的设计，重视了学生利用多种方法解决问题的能力，同时也锻炼了学生操作技能，将学科内的科学探究活动向STEM活动进行了有效的转换。

又如，在吸热和散热一课中，教材提出了“不同颜色的吸热和散热性能是否相同”这一研究问题，我们也可以将它转化为“怎样使它吸热、散热更快？”以此达到STEM教学注重科学、技术、工程、数学相结合的特点。

二、有效的STEM教学活动设计，往往以产品的设计为主线

从现阶段所提供的STEM课程设计的几个样本看，STEM的教学活动设计，往往以一个产品的设计及制作作为教学的主线，在设计和制作中辅以科学概念、科学素养的提升，以及利用数学、技术、工程等手段来不断改进产品的设计与成品的质量。这是一个行之有效的方式，它更容易实现多学科领域的融合。

片段二：《增亮小房间》

师：出示纸板箱（用来模拟生活中的毛坯房）、去掉罩子的手电（模拟电源），谈话：这是一间迷你房间，上面没有窗户，你有什么办法增亮小房间？

生思考：1.增加手电中的电池数量。2.改变纸箱内壁的粗糙、光滑程度。3.改变内壁的颜色。……

学生根据自己的猜想设计方案，并在实际操作中不断修正自己的方案设计。如：小灯的位置、光的传感装置的位置、房子的位置应固定不变；采用不同颜色、相同粗糙程度的纸；采用相同颜色、不同粗糙程度的纸；改变纸壁的安装方式等等。在测量过程中，通过对传感装置显示的相关数据的收集、整理，学生能够做出相应的判断，从而选择更合适的材料、方式来装饰内壁，以达到增亮房间的作用。

这是生活中常见的装饰房间的活动，也相当于是一个产品的设计过程。在这一过程中，学生要利用光、电的科学知识来思考如何改进内壁装饰和电源；在安装过程中，又涉及具体的该如何安装才更有效的技术问题；而通过对采集数据的整理、分析、判断，又是对学生数学能力的训练，可见，一个好的产品的设计过程往往更容易实现STEM中各种能力的培养，而使得学生全方位的发展。

三、STEM活动设计更注重过程

科学探究活动的展开，随着活动的深入，其指向性都很明确，都会得出一个合理、有效的结果，而STEM活动，由于其活动的复杂性，往往在一堂课的教学中无法得出精确的结论，它只能做到逐步向标准结果不断靠近的目的。

如《吹泡泡》，通过同学们不断尝试各种材料的选择、配比，会配制出合理的泡泡水，但是否是最有效的，其结论并不唯一。在这个调制的过程中，培养了学生数学能力（对于各种试剂的比例的调配），技术的要求（如何搅拌，采用何种水温，应该先将水倒入清洁剂，还是清洁剂倒入水等），这一活动更注重的是在调配过程中，对学生各种能力的培养。

STEM活动的兴起，我想其根本就是各学科的融合，是对学生各种能力综合性的培养，我们要充分挖掘教材中已有资源，不断改变我们的课堂教学，建立属于科学课所特有的一种STEM的课堂模式。

[作者单位：无锡市胡埭中心小学江苏]endprint