基于STEAM 教育理念的家庭创客课程开发与实施研究

孔丽娟（山东省荣成市幸福街小学 264300）

一、背景与起因

随着创客教育的兴起，全国各地学校都成立了创客空间，进行创客教育。创客器材上，大多以开源硬件、编程机器人、3D 打印机等为载体，同时配合相应的教材，以培养学生跨学科学习和应用知识创新创造的能力。但在进行创客教育的过程中，存在以下问题：

1.由“精英模式”向“普惠模式”转化的瓶颈问题

在多年的创客教育教学中，我们发现，市面上创客器材昂贵，社团仅有的设备只用于个别学生的学习，难以满足多数学生创客制作的愿望。

2.家庭创客缺少与之配套的课程体系

家庭创客活动可以因地制宜、因材施教地引导学生开展动手做、进行“做中学”的实践活动。家庭创客活动能更多地从学生的兴趣出发，引导学生使用生活中的常用材料及数字化工具，如锤子、剪刀、钉子、胶水、笔、尺等工具，制作出有趣、好玩、富有一定现实意义的作品。在这个过程中，学生与家长一起动手参与、交流沟通，可以培养学生手脑结合、主动探究、互动合作、创新实践的能力。但由于没有配套的课程体系，家庭创客不能持续开展。

二、实践与研究

疫情期间，笔者校申报了山东省疫情专项课题，立项研究《疫情背景下基于STEAM 教育理念的家庭创客课程开发实施研究》，课题编号2020YZJ143。自课题立项研究后，学校积极启动了“我爱家创”STEAM 家庭创客系列活动，将科技实践链接到家庭，鼓励家长和学生一起参与调查、实验、游戏、制作等，共同领略科创的无限魅力。

1.做一做趣味小实验，做中有提升

陶行知先生指出：“俗语说：‘百闻不如一见。’说得更确切些是：‘百闻不如一做。’科学实验要从‘做’起。每天找些小实验教小朋友们去做吧！倘使不照书上所说而能独出心裁地指导小朋友在做上追求真知，那就格外的好了。”这里，不仅提出以做为中心，还指出要有创新。

在家庭小实验刚实施的阶段，教师会悉心指导，帮助学生选题。可以向学生适当推荐一些小实验，打开学生的实验思路，给他们以借鉴，让学生在类推中学会创新实验。在推荐方式方面，可以创设问题情境，可以引导学生观察生活现象，也可以直接推荐几个问题供学生选择，而最常用的是科学课的拓展活动。

家庭小实验室的内容难度小了，不能很好地激发学生的兴趣；难度太大了，学生的知识能力以及动手能力都面临挑战。因此，结合实际，我校组织编辑了《迷你科学小实验》校本教材，包括各领域的很多趣味小实验，讲述学生身边的生活常识、科学知识，助推家庭小实验的开展。

比如，在学完《不倒翁的秘密》一课后，为了让学生更深入地理解重心的作用，我们做了系列趣味实验，“欹器”“竖笤帚”“搭纸牌”“神奇的平衡”“土豆忍者”“平衡鸟”等小实验，重心与支点位置的相对变化，由静态实验到动态实验，由浅入深，学生在动手探究中，培养了创新能力。

2.玩一玩科学小游戏，玩中有发现

生活中的奇妙现象，常蕴含着深刻的科学道理，是学生特别喜欢参与的趣味活动。教材中的“玩镜子”“玩磁铁”等，很多科学道理都是在玩中发现的，像“站立的鸡蛋”“捏不碎的鸡蛋”就是很好的案例。

和父母共同参与科学探究，一起经历观察、探索、实践的过程，丰富了学生的课余生活，拓展了他们的成长空间，培养了创造力和实践能力，全面提升了科学素养。

3.做一做科技小制作，做中有创新

科学与数学工程等有着密切的联系。因此，笔者还在教学中引入了STEAM 教育活动设计，利用身边常见的材料将创意进行物化。

比如，在“门店牌”的制作中，学生综合运用数学的周长、科学的齿轮以及趣味英语的知识。这些综合知识的应用，培养了学生的创新能力。

再如，在“密码箱”的制作活动中，问学生：“你想拥有自己的小秘密吗？那我们就用瓦楞纸来做一个密码箱吧！”在活动中学生通过巧妙地设计机关，尝试制作自己的密码箱。

在“循环车道”的制作活动中，笔者提出了这样的问题：“想玩玩具赛车，但是家里的地方不够怎么办？”引导学生想办法合理利用空间布局，制作一个多层循环车道。制作车道时最难的地方就是拐弯的弧形制作，怎样让半圆弧轨道非常的规范呢？圆弧的半径太大，没法使用圆规，学生提出了可以用家里的锅盖、盘子等工具作为模具进行绘制。在“自制3D 眼镜”的活动中，学生利用一次性透明餐盒和马克笔涂色，替代红、蓝胶片，这是对工具选择的创新。

4.比一比工程设计，比中有改进

在科技实践活动中，学生能感到自己是一个发现者、研究者和探索者，体验到智慧的力量和创造的快乐。认知心理学认为：思维产生于动作。教师要不失时机地为学生提供实践的机会，让学生在生活实践中体会知识的力量。因此，突出学生的实践性，让学生经历“技术与工程”设计的过程，比获取最终结果更重要。

在“纸飞机”的飞行比赛中，比较谁的飞机飞得最远。当飞机出现水平或竖直偏离航向时，能够判断出机头的轻重，并通过调整机翼和尾翼的方法进行修改。

在“木筷廊桥”的活动中，学生探究通过筷子之间的摩擦力和相互挤压搭建6 根筷子的桥，然后探究增大摩擦力的方法，并进行承重和跨度的比赛。

在“投石器”的活动中，学生用橡皮筋、冰棒棍、小勺等制作一个投石器，通过反复调整测试，达到最大的投射距离。

在“自制走马灯”活动中，笔者尝试引导学生从开口的位置、形状、大小、转动方向与开口折向的关系、影响转速的原因、热源的选取、支架的选择等方面思考，让学生自主进行探究科学活动并鼓励学生自主发现问题。经过探究，有的学生竟然想到了利用热水、灯泡甚至冰块做热源，制作出独具个性的走马灯。

类似的工程设计还有很多，比如，“水火箭”“纸环飞行器”“做一只纸船”和“鸡蛋撞地球”。根据“鸡蛋撞地球”这个活动，笔者开发了“快递薯片”的科技实践活动，先提出问题：“作为食品开发商的王先生有一个疑惑，在快递薯片的过程中，总是有一些薯片破碎，导致客户很不满意，你能帮他解决这个烦恼吗？”然后给学生提供了吸管、气球、塑料袋、橡皮筋、海绵等材料，让学生自主设计包装，然后进行材料成本及安全性的测试及改进。

在这些工程设计制作活动过程中，在确定问题、研究问题、提出方案、选择方案、制作原型、测评原型、重新设计和交流方案的过程中，增强了学生的创新思维与能力。

5.做一做项目化学习，做中有发明

在“设计自动浇花器”的活动中，有的学生利用了虹吸原理，有的学生利用了毛细现象，设计了不同的浇花装置，还有的学生利用电路设计了浇花器，社团的学生还用编程设计了物联网远程浇花器。

在“改进兔笼”项目实施过程中，通过驱动式的任务，围绕如何解决旧兔笼粪便难清理、漏雨、潮湿、墙体破损、功能单一等问题展开活动，学生通过实地考察、调研收集信息、学习新技能等多种途径去解决项目中遇到的问题。在这一过程中，鼓励解决问题方法的多样性，促进学生对材料、功能、占地、成本、设计图、建模等概念的理解，最终通过物化的成果来评价学生的习得和理解。

活动中，每个小组在设计、修改、深入讨论其他组设计图的过程中，经过观点的碰撞，思维的深度和广度都得到一定的提高，思维的灵活性和流畅性得到一定的提升。各组的设计图在符合兔笼设计基本的要求之外，还有1～2 个的创新点，这在一定程度上表现出创新思维的新颖性。分小组设计兔笼，反复修改，并在全班多次讨论中，听取其他小组的意见和建议修改设计图，形成本组设计图终稿。在评选出班级最佳设计图的基础上，结合各小组设计图之所长，形成班级兔笼设计图，学生的创新思维得到一定的锻炼和提高。

再如，饮水健康一直是人们重点关注的话题，为此，我们选择了“水质检测及饮水健康”科技实践活动。学生通过实验、调查、访问、收集资料等方式，分析了不同饮用水的区别，对饮水与健康的关系做了较为详细的分析，总结了科学饮水的若干原则，并把研究成果进行推广，倡导人们节约用水，保护水资源，了解健康饮水知识。

三、反思与改进

在研究中，虽然我们取得了一定的成绩，但仍存在一些问题，后续会围绕以下几方面进行改进：

第一，进一步丰富家庭创客课程的内容，激发学生深度参与实施本课题研究。随着研究的深入，还需要继续整理创客课外探究的内容，使活动的开展有层次、有系统，更有利于对学生综合素养的培育。

第二，进一步加强学生学习方法的指导，不断提升探究水平。现阶段，教师的帮扶还多了些，今后会继续多指导，逐步实现教师从“帮扶”到“全放”的过渡，引导他们更多地自主进行探究。后续，可以引领学生开讲，鼓励他们积极争当创客课程的小老师。

第三，进一步加强学校家庭深度的合作，提升课程特色品质。在时间、地点不变的情况下，如何真正以学生为主体，着重于提升课程品质，还需要进一步研究。

总之，“疫情背景下，基于 STEAM 教育理念的家庭创客课程开发实施研究”能将科学与创客教育相融合，具有贴近生活、题材广泛、内容丰富等特点，在确保内容设置科学合理、程序安全可靠的前提下，精心选择和编制多组项目化学习内容，将课内和课外知识有机结合，大大促进学生创新意识和实践能力等科学素养的不断提升。