《净水器》的STEM课程设计研究

肖敏

摘 要 STEM课程的理念在于运用多学科综合手段，通过实践活动，让学生专注于生活，培养学生的科学思维和科学素养。本文以《净水器》一课为例，对基于STEM的课程设计进行研究，以便更好地完善当前课堂结构，提高课堂效率。

关键词 STEM课程;课程设计;课堂结构

中图分类号：G622 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2020）15-0181-01

STEM 课程是当下热门的课程，课程的理念在于运用科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的综合手段来激发学生自主探究的主动性、优化自身技能，让学生主动将相关学科间的知识进行融合。培养学生学会认识世界、探索世界的能力，进而学会运用这些能力去解决现实生活中的问题。

本文以《净水器》一课为例，对基于STEM的课程设计进行研究，完善当前课堂的结构，提高课堂效率。

一、分析学情，创设课题目标

四年级学生对日常生活中如何进行净水处理有了一定的了解，同时，学生在探究活动的过程中，采用过小组4人合作的形式，查资料、对比实验、猜想验证等研究方法都可以熟练地运用。

将STEM课程特点和学生的学情进行分析之后，在课程开始时，笔者首先向学生明确了本节课目标是制作净水器。然后，引导学生展开思考：净水的流程、不同净水方法的效果、怎样设计、如何测试优化等问题，培养学生自主探究的意识。

在教学过程中，学生需要自主查找各种净水方法的资料，对不同材料的净水效果进行分析。学生实践的过程，恰恰是有效地落实STEM教育模式的过程。

二、环环相扣，有效引导学生

（一）问题聚焦，引入课题

目前，水污染日趋严重，已经成为世界性的环境难题。在我国的偏远山区，很多人甚至因为饮用了不洁净的水而患病。然而，当地居民没有足够的资金建造大型净水厂。从而引出本研究的课题：怎样帮助他们設计一个简易的价格低廉的净水器。

（二）查阅资料，了解净水流程

引导学生通过查阅自来水厂的净水资料，了解自来水厂净水的过程分为哪些步骤，思考我们可以利用身边哪些常见的物品实现这些步骤，然后进一步自主学习常见的净水方法：过滤和吸附。

（三）分析测试，比较不同方法的净水效果

首先引导学生学习使用浊度计和精密PH试纸测量水样质量的方法，然后分别脱脂棉过滤和活性炭吸附的方法净化水，最后使用浊度计和精密PH试纸测量净化水的质量，进行分析和比较。

（四）设计与制作

首先，明确目标任务：设计制作简易净水器，从八种材料中选取若干种材料进行组合以达到最佳过滤效果，要求：（1）考虑成本（2）过滤时间较短（3）达到浊度计测量要求。然后，每个小组进行净水器的设计。过程中，采用了小组互评的方式，把小组完成的设计稿进行展示，让其他小组来进行修改，给出意见和建议。接下来，每个小组根据设计图，领取材料制作净水器。制作过程中，引导各小组分工合作，使每一位学生都可以发挥自己的作用，积极参与到STEM课程的探究中。

（五）测试与优化

首先，引导学生思考怎样检验净化的水是否合格。然后，确定检验的方法：看颜色、透明度、沉淀物，闻气味，用pH试纸和浊度计来检测pH值和浊度，最后分小组检测通过自制净水器净化过的水样是否合格。

（六）展示与评价

各小组依次阐述、展示自己的研究报告，然后，根据报告书（规范性、数据的完整性、美观性等）、过滤效果（规定时间内净水器过滤出合格水的量）和成本（包括实验损耗的材料以及单个净水器的成本）三个因素进行综合评价，评出优胜小组。

（七）分享交流

引导学生回顾制作净水器的整个过程，积极交流、分享活动的收获。最后，启发学生思考本节课研究的课题怎样更好地运用到现实生活中去，进一步提高学生发现问题、解决问题的能力，培养学生的创新思维。

三、总结

《净水器》这节课是一次STEM课程的设计尝试，将学科知识与培养学生的创新思维紧密联系在一起。在进行STEM研究的过程中，学生能够自发性地、合作性地进行认知，充分激发了学生学习的主观能动性。同时，最后的评价环节提升了学生完成项目的获得感和成就感，进一步激发了学生进行STEM研究的兴趣。

参考文献：

[1]姜玲，李铭扬，刘佳带着STEM的梦想飘向远方[J]江苏教育，小学科学，2016（11）：12-13

[2]季勇谈科学课堂中实现STEM教育的有效策略[J].小学教学参考，2016（6）：76-77.

[3]邹燕燕，宋怡STEM视野下的科学课堂“做中学”项目设计——以《蜡烛抽水机——大气压力》为例[J].科学大众（科学教育），2016（10）：41-42.