STEM理念下的小学科学创新实验策略的研究

裴晓丽

摘  要：苏霍姆林斯基曾说过：在人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，就是希望自己是一个发现者，研究者，探索者。而STEM教育强调的“以综合的、多维的方式认识世界”这一教育理念已成为小学科学教育的核心教学主张。下面，笔者将从活动背景、活动对象、活动目标、活动过程、反思与评价、创新与应用等方面出发，浅谈STEM理念下的小学科学创新实验策略。

关键词：活动背景;活动对象;活动目标;活动过程;反思与评价;创新与应用

STEM教育是指科学，技术，工程，数学教育的总称。S代表Science，指科学;T代表Technology，指技术，科技;E代表Engineering，指工程;M代表Mathematic，指数学。STEM理念能够影响学生学习的过程，有助于高素质人才的培养，而科学探究实验课恰好为学生提、供了参与实践活动的可能，因此，STEM理念下的小学科学创新实验是培养学生科学素养的重要实现方式。

本次创新实验分为六个环节：

一、活动背景：

1.基于STEM理念下的小学科学创新实验要求。

2.基于我校课程总目标和学风

3.基于近几年我国部分地区地震频发，引发学生探究兴趣。

二、活动对象：

六年级学生

三、活动目标：

1.通过研究地震活动，让学生获得有积极意义的价值体验。

2.培养学生热爱生活、勇于探究的科学精神。

3.引导学生在活动中发现问题、分析问题、解决问题。

4.初步掌握设计与制作的基本技能;设计并制作简易地震预警系统和地震报警器。

四、活动过程

（一）确立主题制定方案

1.视频引入收集问题

首先观看一段地震视频引出话题，学生提出了许多与地震相关的问题并梳理出一些有价值的问题展开研究。

2.查阅资料

各小组开始调查采访、上网阅读、了解了许多地震的相关知识。

通过查阅资料，学生对地震有了一个初步的认知，为下面的研究奠定了感性基础。

3.参观地震展馆

我带学生到地震展馆体验，通过实地考察，对书本上的知识有了更实际的认知，也有了自己的思考。

4.班级交流制定方案

学生对地震这一现象展开研究，各小组制定了方案。要研究地震，还得从地震波开始，学生了解到：地震波主要有纵波和横波，纵波破坏力小，横波破坏力大，真是这样吗？孩子们开始了探索。

（二）制作简易地震预警系统

1.地震波破坏力研究

为了研究横波和纵波的强度和破坏性，同学们进行了创意设计，制作了一款地震波演示儀，制作它真是一波三折。起初学生曾尝试用冰糕棍儿、超轻粘土、纸盒子进行搭建，但考虑到固定、稳定性和美观问题，经多次分析，最后选择了乐高Ev3套件进行搭建，并几经修改，终于完工。

2.地表震动情况研究

这时，有同学提出：地震波引起的地表震动情况又是怎样的呢？针对课堂上这一生成性问题，我们用A区模拟震中，B区模拟距离较远的震区。在震中地区，纵波的震动方向和传播方向是一致的，速度约为6千米/秒，横波的速度约为4千米/秒，所以纵波的速度比横波快，我和学生一起尝试通过程序控制，模拟地震波的传播方向，使之能够清楚地显示出地震波从震源向外传播时地表震动的情况。

3.设计地震报警器

《小学科学新课程标准》指出：教师要引导学生运用各种工具进行设计，并动手操作，将自己的创意付诸现实。因此，我引导学生以工程技术为主线，进行思维发散，展开了设计制作地震报警器的探究活动。

4.制作地震报警器

（1）合页式地震监测报警器。触发装置就像一个合页开关一样，中间有小棍支撑时，电路处于断开状态，当地震来临，小棍由于震动倒下，合页开关上、下两根铜丝接触使电路闭合引发蜂鸣器响起、二极管发亮实现报警。

（2）小球晃动式地震监测报警器，当地震来临，中间的小球晃动接触周围的金属圈，使电路闭合引发报警。悬挂小球的铜丝太粗的话，小球摆动困难，太细的话小球又容易掉落，大家在它的粗细，长短及固定方式上曾展开激烈的讨论。

（3）滑动式地震监测报警器，当地震来临，金属圈会从凹槽弹出沿着斜面滑落下来，接触下面的铁钉，使电路闭合成为回路引发蜂鸣器发出响声、二极管发亮实现报警。

（4）钢珠平衡报警器。两个大钢珠分别放置在跷跷板的两侧，下面是盛有盐水的两个小杯，由于水位较低，不能接触两侧的金属，因此处于断路状态，地震时，大钢珠会失去平衡掉落在水杯中，使水位上升，接触两侧的金属触点使电路闭合引发报警。

5.在拓展应用环节，学生制作了手抄报，总结自己在本次活动中的收获。学生对于地震从开始的陌生恐惧，到掌握自救方法，能够正确对待地震，进而宣传地震预警系统，在这一系列过程中，安全意识得到了加强，地震防护能力得到了提高。

五、反思与评价

1.本活动带领学生创新设计简易地震预警系统，培养了科学精神。

2.通过搭建地震波演示仪和预警系统，培养了学生使用新材料解决问题的能力;通过设计和制作地震报警器，训练了学生的发散思维和工程思维能力。

3.地震预警系统是一项造福人类的工程，学生在活动中不但充满了探索的欲望，更有极大的民族自豪感伴随，本次活动就是要为孩子播种下这颗责任和担当的种子。

六、创新与应用

STEM理念下的小学科学创新实验课《制作简易地震预警系统》填补了小学阶段研究地震课题的空白。《制作简易地震报警系统》项目综合了科学、数学、美术、语文多种学科，实现了小学科学课与STEM教育的有机契合，通过教师的知识储备和跨学科整合，启发学生，使之具备开放的思路、沟通合作能力以及较强的动手能力，提高了学生的核心素养，我将这节stem项目课程的整个实施过程以说课的形式进行了展示汇报，获得了国家、省、市专家的高度评价，并在教育部基础教育司主办的第七届全国中小学实验教学说课活动中获得金奖，这节STEM理念下的科学创新实验课模型建构系统科学，实验活动创新突出，为学生创设了更丰富、更科学的实验情境，激发了学生的想象力和创造力，提升了教师的实验教学水平。

参考文献

[1]  陈雨薇.基于stem理念下小学科学活动设计的策略研究[J].好家长，2017（76）：203-203.

[2]  胥雪梅.基于STEM教育理念的小学科学教学策略[J].好家长，2018（48）：202-202.