融入STEAM教育理念的实验设计与实施

张志兵

[摘   要]STEAM课程倡导跨学科学习，对知识进行有效整合，从实际问题入手研究对策、解决问题。以设计实验方案、合作交流、动手操作、展示评价为主线的课堂组织形式，构建绿色、融合、开放而富有创新性的现代课堂，体现了以生为本的教育理念。以“液体蒸发”教学为例，探索实验设计的新思路，建立起课本理论知识与生活实际相结合的纽带，培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力。研究发现，STEAM教育理念的实施，不仅有助于提升学生的科学素养，也为教师的教学提供一定的参考和借鉴。

[关键词]STEAM教育理念;实验设计;液体蒸发

[中图分类号]    G633.98        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）17-0086-03

STEAM课程是美国最早提出的，课程开设主要集中在一些发达国家，其评价教学效果是否达成具有以下几个方面的特征：一是以真实问题的解决为重要导向;二是以必需技能的培养为实践重点;三是以得当的学科整合为基本依托;四是以艺术的深度融合为发展趋势;五是以公平的教学参考和评价为根本原则[1]。美国还设立了专门的STEAM试点学校，像高校一样，学生可以申请经费，开展项目的研究，并有机会得到专家的指导，表现优秀的学生还能提前参与一些大学选修课程，大大提高了学生的知识水平和创新意识[2]。

STEAM课程在我国的开设还处于探索阶段，一些经济发达地区和教育发达地区已率先尝试STEAM课程教育。2016年，教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》中明确提出，要“积极探索信息技术在‘众创空间的跨学科学习（STEAM 教育），着力提升学生的创新意识和创新能力，促进学生的全面发展”。广大教育工作者认为，STEAM教育受重视程度不够，STEAM中的“A”不是具体艺术门类，STEAM不是一门具体的课程，但能鼓励女生进入理科领域[3]，职高技术类学校更容易授受STEAM教育，它为学生以后进行职业规划提供质量保证和更多选择的可能。

实验探究是初中理科最重要的学习方法之一，它包括六个步驟：提出问题、作出猜想、设计实验方案、收集事实与证据、得出结论、交流与讨论。实验方案设计是最能提升学生科学素养，体现学生主观能动性的关键步骤。传统实验采用的主要方法是控制变量法，要求学生弄清楚自变量、因变量和无关变量（被控制的量），设置对照实验。只要学生按照这个模式，按部就班地进行实验，一般都会收到预期的效果。可是，这种传统的实验探究方式，会将学生的思维引向同一个方向，虽然能让大多数学生达成学习目标，但并不能让每个学生的潜能和创新能力都得到最大限度的发挥，且易于让学生形成思维定式。融入STEAM教育理念的课堂教学，不仅能解放教师，还能给学生提供更多的创新与展示的空间。

一、实验设计背景介绍

1.教材分析

“液体蒸发”是浙教版科学教材七年级上册第4章第6节的第一课时，本节课的重点是探究影响液体蒸发快慢的因素;熟练掌握科学实验探究的基本步骤;学会用控制变量法设计实验。实验时，所用仪器均由教师提供，整个活动过程按照“说明书”一步步展开，没有留出足够的空间让学生思考这些问题：为什么要用这些器材？可不可以自己重新设计实验方案？本实验与哪些生活现象有联系，能解决哪些实际问题？观察发现：很多学生课后并不会运用所学知识去解决生活中的问题，导致课本上所学的知识与生活实际脱节。这样的实验设计没能激发出学生继续探究的动力和培养学生的创新思维。

2.可行性分析

本节内容重点突出，相对简单，具备开展实验设计与实施的条件。在此处融入STEAM教育理念，可以将科学知识（影响液体蒸发快慢的因素）、技术（动手操作）、艺术（实验方案设计及作品外观美观）、应用（作品效果检验）和评价（生生互评和教师点评）等整合在一起。我国之所以难以大范围地实施STEAM教育，除了思维差异、场地限制、缺少专业指导、升学压力等因素外，最大的限制因素是STEAM课程的开发成本太高，往往要借助现代信息技术、高新材料等。因此，一节STEAM课，要耗费大量的人力、物力和财力。而本节课所用到的都是生活中常见的材料，所需费用在可承受的经济范围以内。

3.学情分析

七年级学生已经积累了一定的实验经验，但还不全面、不完善，甚至还会受一些错误的生活常识的干扰，如“风的大小可以加快蒸发”，应说成“空气流动的速度大可以加快蒸发”。如果把本实验设计成STEAM课程的形式，既能调动学生的学习积极性，提高学生动手操作的能力，又能拓展学生的视野，激发学生的创新思维。通过作品展示和评价，还能挖掘出学生的潜能和提升学生的科学素养。

二、实验设计过程与实施

[   参   考   文   献   ]

[1]  彭敏，朱德全.STEAM有效教学的关键特征与实施路径：基于美国STEAM教师的视角[J].远程教育杂志，2018（2）：48-55.

[2]  王晓.浅谈STEAM教育理念的实践探索：以“设计液体密度测量仪”为例[J].中学物理，2018（20）：37-40.

[3]  宋亮.STEAM 教育的三个关注点[J].教育，2018（31）：19-20.

[4]  李晋凯.以化学为主题的STEAM课例设计与实施：以《铝盐与氢氧化钠反应生成氢氧化铝沉淀的实验探究》为例[J].现代教育，2018（1）：59-60.

[5]  刘依祥，桑利丹.基于 STEAM创新能力培养[J].天津科技，2017（4）：31-32+35.

（责任编辑    黄春香）