“五化并施”生成“制作乐器”STEM课堂

◇刘 婷（湖北：武汉市光谷第三小学）

在STEM 课堂中，教师应重视学生表现、学情反馈，关注学生在项目活动中的每个细节。所谓教学相长，只有站在学生的视角去审视和思考我们的教学策略及方法，不断优化设计，优化课堂，才能真正让学生在有限的课堂中发展思维能力，提升综合素养。本文以人教·鄂教版小学《科学》四年级上册第六单元“制作乐器”为例，立足学生，优化教具，主要探讨STEM 案例实施过程中一些做法及思考，希望能为STEM教学的研究打开一个新的视角。

在STEM 项目式学习单元，我们需要从学生的生活出发，采取任务驱动或项目的模式，基于一定的生活情境提出一个任务或项目，然后让学生通过设计、制作、测试、展示和改进等一系列环节，完成任务或项目。这些过程，有助于培养学生的动手能力和创新思维。

“制作乐器”是人教·鄂教版小学科学四年级上册第六单元内容。教材中本单元内容分为《认识与设计乐器》以及《制作与演奏》两课。本单元的教学，经历了一个完整的工程设计实践活动。在活动中，学生认识、设计、制作并不断测试、改进乐器，然后运用乐器进行简单演奏，从而使学生懂得乐器的发声不仅与发声原理有关，还与使用材料的材质、制作工艺等因素有关，明白工程设计与制造是一个不断测试，不断改进的过程。根据以上教学内容以及学生实际学习情况，我们制定了STEM 四维教学目标：S（科学），能够明确物体发声的方式，知道影响打击乐、弦乐和管乐三类乐器音调的因素；T（技术），能够根据设计图纸，挑选材料，动手制作乐器；E（工程），能够在不断地测试和改进过程中发现问题，解决问题；M（数学），能够对制作乐器所需的成本进行计算、统计。本课的教学重点为：认识、设计、制作并不断测试改进乐器。教学难点为：明确物体发声的方式，知道乐器产生不同音调的原理。

在教材内容实际实施过程中，我们发现了一些问题。如，项目活动材料不具备普适性，工程项目设计活动不够真实，课时分配不合理等，从而导致学生知识积淀不足，学习活动效率较低，使得他们无法真正像工程师一样体验工程项目设计活动。基于课堂上学生反馈的问题，为更好地实现教学目标、突破重难点，我们不断改进、尝试、再改进、再优化。由此，对STEM 课堂的实施有了以下几点思考。

一、情境导入真实化，激发学生自主意识

良好的开端是成功的一半。在STEM 课堂的开始，教师需要有意识地创设一种真实有效的情境，使学生成为课堂学习的自觉主体，让学生置身于情境之中，由内而外地主动探索和学习。

试教初期，我们以学校要举办文艺演出，请学生自制乐器为情境进入任务，学生代入感不强，并对此环节提出了质疑：“为什么不直接买乐器，却要自己制作乐器呢？”那么，如何才能真实还原制作乐器的场景呢？为此，我们将此环节调整为以“母亲节要到了，请学生自制乐器，为妈妈演奏歌曲《亲亲我》”这样贴近生活的情境进入任务，使得整个任务变得更加融洽，还原了知识的真实性、生动性和有效性。另外，我们请来了母亲节的主角——妈妈们一起加入了课堂，使得整体课堂氛围变得更加轻松且温馨，学生项目活动兴趣更加浓厚，学习主动性与持续性更强。

二、前置量表标准化，帮助学生明晰问题

前置量化评价表在STEM 课堂中至关重要。任务开始前，出示并引导学生具体分析前置量化评价表，有助于学生明晰问题并主动建立自我规范。

前置量表能够有效引导学生在任务开始前具体分析该项目需要解决的问题，明确项目各项标准，从而在后续任务中自发地按要求实施，以达到目标效果。同时，前置量表也可帮助学生建立规范的评价标准，在自评及他评环节中，他们会自发地按照该标准对自己以及其他小组的作品进行有依据的评价（如表1）。

表1 《制作乐器》产品达成度量表

三、探究材料普适化，提高学生活动效果

学生在明确了具体需要解决的问题后，他们的思维也随之开始活跃起来了，此时教师需要在有限的条件下为学生准备合适的探究材料，丰富学生的感性认识，提升探究活动效果。在“制作乐器”项目活动中，我们对课本上所提供的一些教具进行了优化，有意识地选择或自制了一些更具普适性的活动材料，在试教过程中，我们发现学生学习效果有了明显的提升。

在实际教学工作中，我们发现教材中提供的活动材料在实际课堂中较难获得，实施难度大（如图1）。为让学生在课堂上能够真实体验各类乐器，具体分析影响音调变化的因素，我们选择了更具普适性的一些简单乐器——尤克里里、鸟笛以及自制的打击乐器（如图2）。尤克里里这种弦乐器操作简单并且在校园内较为普及，更适用于我们的课堂；鸟笛以及自制的打击乐器效果明显，学生体验感较佳，有利于学生探究管乐器以及打击乐器的发声原理。

图1 教材中提供的材料

图2 我们选择的简单乐器

另外，在制作乐器时，我们发现学生利用纸盒制作弦乐器失败率较高，他们基本无法固定好琴弦的弦柱，使得琴弦难以拉紧，乐器无法发出声音。为解决此问题，我们为学生提供了弦乐器制作专用木板材料（木板上打上了若干个并列小孔），并为学生提供了可以固定琴弦的螺钉和螺母等相关工具材料（如图3、图4）。

图3 弦乐器制作专用木板材料

图4 蝶钉螺母等相关工具材料

此部分设计原理类似于教科版小学《科学》电路连接中固定导线和灯座的方法，这样设计也方便学生调整琴弦的长短、粗细以及松紧程度，为学生的制作减少了障碍，从而在一定程度上提高了学生制作弦乐器的成功率。

四、工程项目设计活动真实化，注重学生真实体验

在STEM 课堂中，我们需要让学生体验真实的工程设计活动，像科学家一样做探究，像工程师一样做设计，跨界实践，激发创新。

为促进学生知识内化，让他们真正体验完整的工程项目活动，我们将“制作乐器”一课分为四个课时：即认识乐器、设计乐器、制作乐器、改进与演奏乐器。并且考虑到学生实际学习情况，为了让学生有充分的知识积淀、充足的制作时间，我们将第一课时——认识乐器以及第三课时——制作乐器的时长均延长为60 分钟，以提升项目整体效果。

为让学生能够知道可选的制作材料种类及成本，让他们体验更加真实的工程项目设计活动，我们增加了材料挑选和计算成本环节。在设计乐器时，我们提供的原始材料单，是为了给学生参考，但在实施时，学生会自发地对材料进行勾画和成本计算。基于学生反馈，最终我们将这一环节设计为学生先将需要用到的材料标出数量，进行成本预估，待乐器制作完成后再最终统计真实成本。这样，方便学生操作，对比清晰，也更符合真实的工程项目设计活动的特点，让学生能够知道预算和实际成本会存在一定差异，并在材料和成本等限制条件下，设计出最佳解决方案，同时也锻炼了学生的跨学科思维。令人惊喜的是，在设计乐器的过程中，学生用他们的奇思妙想创造了既能吹又能敲击的两用乐器。这其实就是科学发明的源头。

真实的项目设计活动有助于唤醒学生在STEM 课堂中的主体地位。只有在项目实施过程中，他们才能真正融入其中，不断发现问题、解决问题、循环往复，对自己的作品进行创造性的改进及优化，有助于培养学生的创新思维以及解决问题的能力。

五、评价方式多元化，促进学生素养提升

在评价环节中，自评和他评相结合，学生可在其他小组测试演奏乐曲时进行公正评价，并根据前置量化评价表相关标准提供有效的评价依据。这样，不仅可以提高学生元认知能力，还可促进学生艺术修养的提升以及正确的社会价值观的形成。

同时，学生在评价环节能够认识到自己的作品所存在的问题，并进行一次次有针对性的改进。学生在不断地测试改进过程中，他们能够不断发现问题、解决问题，从制作乐器失败到成功制作能发出四种音调的乐器，甚至有的小组最后成功制作了能发出六种音调的乐器，演奏效果也十分不错。

STEM 课堂具有开放性、实效性，是动态的、鲜活的。我们教师应做一个引导者，通过问题的提出以及由浅入深的环节设置，逐步引导学生去解决问题、发现问题、再次解决问题，并随时关注学生、关注细节，从学生的视角出发去改进教学，找到最贴合学生实际学情的教学策略及方法，助力学生思维以及综合能力的发展。真实化、标准化、普适化、真实化、多元化，“五化并施”，在一次次的尝试、改进过程中，我们相信，在STEM 探索路上视野也定将越来越开阔！■